Параллельное и последовательное подключение светодиодов к arduino

Светодиоды – это особый вид электронного компонента, который может излучать свет и при этом он может проводить ток только в одном направлении. Мы будем использовать светодиоды, рассчитанные на напряжение в цепи  3В и на 5В. Для начала рекомендую применять светодиоды на 3В – они чуточку дешевле и потребляют меньше тока, что может быть критичным при питании множества электрокомпонентов от arduino.
Чтобы светодиод не сгорел от повышенного напряжения, мы будем использовать резисторы.

Резисторы нужны слаботочные с сопротивлением порядка 220 Ом 470 Ом, 560 Ом и т.д. До 1 кОм резисторы будут приемлемы. Вы можете спросить продавца или выбрать в каталоге в интернет магазине.
Каждый резистор имеет маркировку – цветные полоски. Порядок этих полосок определяет значение сопротивления данного резистора.
Проверить маркировку можно на странице сайта Чип и Дип https://www.chipdip.ru/info/rescalc

Если более подробно хотите изучить данный вопрос, то есть ссылка на ГОСТ http://docs.cntd.ru/document/gost-28883-90

Подключение светодиода в цепь.

Для нашего устройства понадобиться: плата arduino, светодиод на 3В, резистор из предложенных выше и соединительные провода.

Теперь нам необходимо собрать эти элементы в цепь. С начало соберём цепь, которая позволит зажечь светодиод,  т.е. контакты цепи выведем на пины GND и 5V платы arduino uno.

Как вы помните пин GND – это «-» (земля), а 5V – это «+». Чтобы светодиод не сгорел, то на пути движения тока поставим резистор. Резистор можно подключить либо к длинной ножке светодиода либо к короткой.

Обязательно учтите полярность светодиодов. У светодиода две ножки разной длины. Длинная ножка подключается к «+», а коротка к «-». Если вы всё правильно сделали, то, после подачи питания на плату arduino, светодиод загорится.  Подать питание на arduino можно разными способами:
1. – подключить плату по USB порту к компьютеру.

2. – подключить элемент питания по штекеру до 12В.

3. – подать питание 5 В на порты VIN и GND.

Полученная электрическая цепь состоит из последовательного подключение компонентов и образует замкнутый контур. Это обязательное условия движения тока – цепь должна быть замкнута, т.е. как бы она не ветвилась и какой бы большой она не была, но обязательно один конец цепи подключён к «+», а второй – это  «-», а в самой ей нет разрывов.

Рассмотрим вариант когда мы подключим три светодиода друг за другом последовательно. Если использовать светодиод на 3В, то резистор здесь может не понадобиться.

Схема подключения представлена ниже.

Светодиоды обладают своим внутренним сопротивлением, которое позволяет выдерживать напряжение тока 3Вольта. При 5 Вольтах  один светодиод сгорит без резистора, а вот уже два и более светодиода, последовательно подключённых в цепь, смогут выдержать напряжение в 5 Вольт.

Также вы можете заметить, что два светодиода будут светиться ярче, чем три.  Всё это связано с сопротивлением. В физике применяют такие обозначения .

Вы можете заметить, что единицы измерения данных величин пишутся с заглавной буквы – это связано с тем, что всё это имена собственные, т.е. данные физические величины измеряются в единицах, названных в честь учёных, открывших и изучающих их:

• Андре-Мари Ампер
• Алессандро Вольта
• Георг Ом.

Есть чёткая закономерность среди этих физических величин, названная законом Ома  для участка цепи: 

Из математического выражения закона следует, что если сопротивление будет возрастать, то сила тока будет падать, при неизменном напряжении и наоборот, если напряжение будет возрастать при неизменном сопротивлении, то и сила тока будет увеличиваться.

Именно из-за силы тока зависит яркость свечения светодиода. Пин 3.3 V и 5V выдают

Это важное понятие в разработке электрических схем.

Если части схемы соединены последовательно, то их общее сопротивление складывается:

Поэтому мы не стали использовать резистор в схеме на рис. 54. Суммарное сопротивление не позволяет сжечь данные электронные компоненты. С каждым увеличением числа светодиодом будет возрастать сопротивление, и уменьшаться распределение напряжения на каждый из них.
При последовательном соединении общее напряжение делиться на все подключённые компоненты:

Сила тока в данном случае будет неизменна.

Интересен также тот момент, что если мы вытащим один из светодиодов из цепи, то она разомкнётся, и ток не сможет пройти по оставшимся участкам.

Теперь рассмотрим случай, когда светодиоды подключены параллельно.

Пример схемы представлен ниже

Для наглядности, используем светодиоды разного цвета свечения, вам ничто не мешает использовать светодиоды одного цвета. Как видно из рисунка в данной схеме присутствует резистор, в данном случае, он выполняет такую же роль, как и в первом варианте подключения с одним светодиодом.

Это связано с тем, что общее сопротивление при данном подключении будет вычисляться иначе:

Не трудно догадаться, что в данном случае суммарное сопротивление будет намного меньше суммарного сопротивления при последовательном соединении.
Также нужно заметить, что напряжение будет одинаково на каждом светодиоде, а вот сила тока распределиться на светодиоды:

Так как не будет падения напряжения и сопротивление не сильно возрастёт, то в данном случае рекомендуется поставить резистор. Светодиоды будут гореть достаточно ярко и даже если один из них или два убрать из цепи, то цепь не разомкнётся и оставшейся светодиод будит светить.

Мы рассмотрели с вами особенности подключение светодиодов и на их примере виды электрических цепей. Так подключаются все электрокомпонеты, которые мы с вами рассмотрим.
Перед подключением, обязательно нужно посмотреть на характеристики электродетали (напряжение, сила тока и сопротивление), изучить рациональность использования её в том или ином виде соединения цепи.

Мы научились создавать простые электрические цепи, на примере светодиодов.