کاربرد مقاومت در بردهای آردوینو Arduino و روش استفاده قطعات

مقاومت الکتریکی Resistor در الکترونیک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در بسیاری از پروژه ها برای پیشگیری از آسیب به مدار نیاز به کنترل ولتاژ و کاهش جریان خواهیم داشت. مقاومت ها نفش عمده ای در کنترل ولتاژ و جریان الکتریکی در مدار دارند و به سبب همین ویژگی انتخاب مقاومت صحیح نیاز به درک صحیح و شناخت کافی مقاومت دارد. در ادامه آموزش به معرفی مقاومت و نحوه‌ی تشخیص مقاومت صحیح و استفاده از آن در پروژه های آردوینو Arduino خواهیم پرداخت. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

رنگ بندی مقاومت Resistor

مقاومت در برابر جریان برق مقاومت کرده و سبب کاهش جربان در مدارات الکترونیکی خواهد شد. واحد اندازه‌گیری مقاومت اهم ohm است. رنج اهم در واقع دارای کمترین مقدار در مقاومت‌ها و مقاومت بالایی ندارد. برای فراخوانی مقدار مقاومت از واحدهایی دیگر مانند کیلو K و مگا M استفاده می‌شود. در واقع واحد اهم به کیلو و یا مگا تبدیل شده است. به عنوان مثال مقاومت ۱ کیلو همان ۱۰۰۰ اهم و یا ۱ مگا همان ۱۰۰۰۰۰۰ اهم می‌باشد. به ترتیب با کیلو اهم و مگا اهم شناخته می‌شود. جهت شناسایی مقادیر مقاومت‌ها از ظاهر آنها استفاده می‌شود. هر مقاومت دارای ۴ حلقه رنگی می‌باشد. این حلقه‌های رنگی مقدار مقاومت را مشخص خواهد کرد. هر مقاومت دارای سه رنگ اصلی جهت تشخیص مقدار مقاومت و یک رنگ مجزا که با فاصله قرار گرفته شده است. این رنگ تکی میزان درصد مقاومت را مشخص می‌کند. هر رنگ دارای یک مقدار عددی است:

Black مشکی = ۰
Brown قهوه‌ای = ۱
Red قرمز = ۲
Orange  نارنجی = ۳
Yellow زرد = ۴
Green سبز = ۵
Blue آبی = ۶
Purple بنفش = ۷
Gray خاکستری = ۸
White سفید = ۹

دو حلقه‌ی اول مشخص کننده دو عدد اول مقاومت هستند. حلقه‌ی سوم تعداد صفرهای مورد نیاز برای قرار گرفتن در مقابل دو عدد اول را مشخص می‌کند. به عنوان مثال مقاومت ۱۰ کیلو دارای حلقه رنگی قهوه‌ای، سیاه و نارنجی است. رنگی قهوه‌ای معادل عدد ۱، رنگ مشکی معادل عدد ۰ و رنگ نارنجی تعداد ۳ عدد ۰  را مشخص می‌کند.

۱۰ کیلو = ۱۰۰۰۰ اهم

بر خلاف سایر قطعات الکترونیکی، مقاومت‌ها پایه مثبت و منفی ندارند و بدون محدودیت در مدار قرار می‌گیرد.

استفاده از مقاومت در آردوینو

آردوینو Arduino یک میکروکنترل با پایه های دیجیتال و آنالوگ است و دارای مدل های مختلف با ابعاد و تعداد پایه های متفاوت می‌باشد. در این آموزش از آردوینو Arduino UNO استفاده خواهیم کرد. آردوینو UNO دارای ۱۴ پایه دیجیتال و ۶ پایه آنالوگ است. ولتاژ عبوری از هر یک از این پایه ها ۵ ولت و جریان آن ۴۰ میلی آمپر است. در این مرحله اهمیت استفاده از مقاومت بر سر راه پایه های آردوینو قابل مشاهده است. حداکثر جریان عبوری از پایه های آردوینو در حدود ۴۰ میلی آمپر است و باید جریان عبوری در مدار کنترل گردد. به عنوان مثال با قرار گرفتن یک ال ای دی LED در مدار، پایه ها یک بار ۱ و یک بار ۰ خواهد شد. این به این دلیل است که ولتاژ و جریان بیش از حد مجاز بر روی پایه ها قرار گرفته و همزمان ۱ و ۰ می‌شود. برای کنترل جریان عبوری در مدار از مقاومت استفاده خواهیم کرد. فرمول انتخاب مقاومت مناسب به صورت زیر است:

V= R * I

به عنوان مثال اگر ولتاژ مورد نیاز برای ال ای دی LED در حدود ۳٫۳ ولت و جریان عبوری از آن ۲۰ میلی آمپر یا ۰٫۰۲ آمپر باشد و ولتاژ آردوینو ۵ ولت DC در نظر گرفته شود، برای محاسبه مقاومت Resistor از فرومول زیر استفاده می‌کنیم:

R = V/I

  (۵-۳٫۳)÷ ۰٫۰۲ = ۸۵

R = 85Ω

حداقل مقاومت مورد نیاز برای کنترل جریان مدار در حدود ۸۵ اهم است. مقاومت بیش تر از ۸۵ اهم باعث کم شدن نور ال ای دی خواهد شد.  مقدار ولتاژ و جریان برای ال ای دی ها متفاوت است. به عنوان مثال اگر ولتاژ ال ای دی را در حدود ۳٫۴ ولت و جریان عبوری از آن را ۵ میلی آمپر در نظر بگیریم، مقاومت مورد نیاز در حدود ۳۲۰ اهم خواهد بود. در حالت کلی مقاومت تست شده و قابل اطمینان برای استفاده در آردوینو ۲۲۰ و ۳۳۰ اهم می‌باشد. با انتخاب این دو در مدار شدت نور ال ای دی LED بالا بوده و از سوختن آن پیشگیری خواهد کرد. با این حال بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ اهم بهترین انتخاب برای استفاده در آردوینو خواهد بود.

اتصال مقاومت در مدار

سوالی که ذهن اکثر کاربران را درگیر خواهد کرد این است که مقاومت را چگونه بر سر راه ال ای دی LED قرار دهیم؟ برای اتصال مقاومت بین ال ای دی و پایه دیجیتال برد آردوینو دو روش وجود دارد:

1.  پایه کوتاه ال ای دی LED را مستقیم به زمین GND اتصال دهید. یک پایه مقاومت را به پایه بلند و مثبت ال ای دی و سمت دیگر مقاومت را با یک سیم به ۵ ولت اتصال دهید.
2. پایه بلند ال ای دی LED را مستقیم به ۵ ولت اتصال دهید. یک پایه مقاومت را به پایه کوتاه ال ای دی و سمت دیگر مقاومت را با یک سیم به زمین GND اتصال دهید.

با یک نگاه کلی متوجه خواهید شد که هیچ تفاوتی برای نحوه ی اتصال مقاومت در مدار وجود ندارد و از هر یک از حالت های بالا می‌توانید استفاده کنید.

اجرای پروژه آردوینو با مقاومت

حال همانند توضیحات گفته شده، با استفاده از یک ال ای دی LED و یک مقاومت Resistor به همراه برد آردوینو Arduino UNO یک پروژه ال ای دی چشمک زن اجرا خواهیم کرد.

اتصالات

• پایه مثبت ال ای دی LED را به همراه یک مقاومت ۲۲۰ اهم به پایه ۸ دیجیتال آردوینو اتصال دهید.
• پایه منفی ال ای دی LED را با یک سیم مستقیم به پایه GND اتصال دهید.

کد آردوینو Arduino

int led = 8;


void setup() {                
 
  pinMode(led, OUTPUT);     
}


void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   )
  delay(1000);              
  digitalWrite(led, LOW);   
  delay(1000);               
}

با اجرای کد، ال ای دی هر ۱ ثانیه یک بار چشمک خواهد زد.

مقاومت‌های پرکاربرد در Arduino

با توجه به توضیحات بالا، با استفاده از فرمول محاسبه مقاومت می‌توانید مقاومت مورد نیاز خود را بر اساس جریان و ولتاژ خروجی تعیین نمایید. برای ال ای دی LED مقاومت های مناسب و تست شده توسط تیم فنی دانشجوکیت به ترتیب زیر می‌باشد:

• ۲۲۰ اهم
• ۳۳۰ اهم
• ۱۲۰ اهم
• ۶۸ اهم
• ۱۵۰ اهم
• ۱ کیلو

که این مقدار بر اساس ولتاژی در حدود ۳ تا ۴ ولت و جریان بین ۲۰ تا ۳۰ میلی آمپر به دست آمده و تست شده است. رنج مقاومت های پرکاربرد به صورت یک پکیج در سایت قرار گرفته شده است و می‌توانید تهیه نمایید.

استفاده ار مقاومت برای LED RGB

نوع دیگر  ال ای دی LED، مدل RGB است که دارای ۴ پایه به ترتیب با رنگ های قرمز، آبی و سبز است. با ترکیب این سه رنگ می‌توانید رنگ های جذاب دیگر تولید کند. برای کد دهی به هر یک از پایه های ال ای دی از تابع آنالوگ Analog آردوینو استفاده می‌کنیم. برای اینکار نیاز به پایه های PWM خواهیم داشت. توسط تابع آنالوگ، PWM فعال شده و مقداری بین ۰ تا ۲۵۵ خواهد داشت. برای راه اندازی هر یک از این سه پایه RGB، سه مقاومت با رنج اهم ۲۲۰ یا ۲۷۰ اهم سر راه LED قرار می‌دهیم. برای اظلاعات بیشتر به آموزش راه اندازی LED RGB با آردوبنو مراجعه کنید و طبق توضیحات گفته شده شدت نور ال ای دی LED را تنظیم کنید.

آموزش راه اندازی ال ای دی LED RGB با برد آردوینو Arduino Uno

وسایل مورد نیاز

برد آردوینو Arduino 

ال ای دی LED

کیت مقاومت Resistor Kit

کابل فلت 

شیلد پروتوتایپ آردوینو Arduino

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید