Video: Physical computing: Schalten von LEDs, Elektromotoren und Servos mit Raspberry Pi und Arduino Uno 2025
In diesem Projekt bauen Sie ein elektronisches Gadget, das zwei LEDs verwendet, um die Polarität einer Eingangsspannung anzuzeigen. Die Spannung wird von einer 9-V-Batterie geliefert, die über einen DPDT-Messerschalter mit der Schaltung verbunden ist, der verdrahtet ist, um die Batteriepolarität umzukehren. Die zwei LEDs und ihre entsprechenden Widerstände sind auf einem kleinen lötfreien Steckbrett montiert.
Aber bevor wir in das Projekt springen, ist ein kleiner Hintergrund an LEDs angebracht. Eine Leuchtdiode (auch LED genannt) ist eine spezielle Diode, die sichtbares Licht aussendet, wenn Strom durch sie hindurchgeht. Der häufigste LED-Typ sendet rotes Licht aus, aber LEDs, die blaues, grünes, gelbes oder weißes Licht ausstrahlen, sind ebenfalls verfügbar.
Das Schaltplansymbol für eine LED:
Die beiden von der Unterseite einer LED hervorstehenden Leitungen sind nicht gleich lang: Die kürzere Leitung ist die Kathode, während die Anode die längere Leitung ist.
Immer wenn Sie eine LED in einem Stromkreis verwenden, müssen Sie einen gewissen Widerstand in Reihe mit der LED bereitstellen. Andernfalls leuchtet die LED für einen Augenblick hell auf und brennt dann aus. In diesem Beispiel ist die LED über einen 470-Ω-Widerstand mit einer 9-V-Gleichstromversorgung verbunden.
Um den Wert des Widerstands zu bestimmen, den Sie verwenden sollten, müssen Sie diese drei Dinge kennen:
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Die Versorgungsspannung: Zum Beispiel 9 V.
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Die LED vorwärts Spannungsabfall: Bei den meisten roten LEDs beträgt der Vorwärtsspannungsabfall 2 V. Bei anderen LED-Typen kann der Spannungsabfall unterschiedlich sein. Überprüfen Sie die Spezifikationen auf der Verpackung, wenn Sie andere Arten von LEDs verwenden.
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Der gewünschte Strom durch die LED: Üblicherweise sollte der durch die LED fließende Strom unter 20 mA gehalten werden.
Sobald Sie diese drei Dinge kennen, können Sie das Ohmsche Gesetz verwenden, um den gewünschten Widerstand zu berechnen. Die Berechnung erfordert nur vier Schritte wie folgt:
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Berechnen Sie den Widerstandsspannungsabfall.
Das tun Sie, indem Sie den Spannungsabfall der LED (typischerweise 2 V) von der gesamten Versorgungsspannung subtrahieren. Wenn zum Beispiel die gesamte Versorgungsspannung 9 V beträgt und die LED 2 V fällt, beträgt der Spannungsabfall für den Widerstand 7 V.
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Wandelt den gewünschten Strom in Ampere um.
Im Ohmschen Gesetz muss der Strom in Ampere angegeben werden. Sie können Milliampere in Ampere umrechnen, indem Sie die Milliampere durch 1, 000 dividieren. Wenn also Ihr gewünschter Strom durch die LED 20 mA beträgt, müssen Sie in Ihrer Berechnung des Ohmschen Gesetzes 0. 02 verwenden.
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Teilen Sie den Widerstandsspannungsabfall durch den Strom in Ampere auf.
Dies gibt Ihnen den gewünschten Widerstand in Ohm.Wenn zum Beispiel der Widerstandsspannungsabfall 7 V beträgt und der gewünschte Strom 20 mA beträgt, benötigen Sie einen 350 Ω-Widerstand.
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Auf den nächsten Standardwiderstandswert runden.
Der nächsthöhere Widerstandswert von 350 Ω ist 390 Ω. Wenn Sie keinen 390-Ω-Widerstand finden können, reicht ein 470 Ω.
Beachten Sie, dass die geringfügigen Erhöhungen der Widerstände bedeuten, dass etwas weniger Strom durch den Widerstand fließen wird, aber der Unterschied wird nicht wahrnehmbar sein. Sie sollten jedoch vermeiden, zu einem niedrigeren Widerstandswert zu gehen. Durch Absenken des Widerstands wird der Strom erhöht, wodurch die LED beschädigt werden kann.
