← Predchádzajúca lekcia Ďalšia lekcia →

LED diódy

Ako programovať LEDky?

V tejto lekcii sa naučíme, ako zapojiť LED diódu, na čo slúži rezistor a ako elektronicky spínať LED diódu v prostredí MakeCode.

Potrebné pomôcky: BBC micro:bit, USB kábel, batérie pre BBC micro:bit, krokosvorkové káble, počítač pripojený na internet, LED diódy, rezistory, vodivé materiály (napr. kľúč, minca, alobal)

Pracovať budeme v online prostredí makecode.microbit.org

Klasické žiarovky, žiarivky, ledky, …

  • Klasické žiarovky vynašli už v 18. storočí a svietia pomocou rozžeravenia vlákna vo vnútri žiarovky (v tej je obvykle vákuum alebo nejaký špeciálny plyn). Žiarovky majú väčšinou priehǎldné sklo, čiže by si mal(a) vidieť drôt vo vnútri. Okrem toho, že takéto žiarovky vedia byť veľmi horúce, spotrebujú veľké množstvo elektriky.
  • Žiarivky sú oveľa úspornejšie ako žiarovky (až o 80%), a to vďaka tomu, že svetlo vzniká elektrickými výbojmi, ktoré dopadajú na bielu farbu, ktorou je žiarivka väčšinou pokrytá.
  • LEDky sú najnovším a zároveň aj najefektívnejším spôsobom svietenia - spotrebujú menej energie a vydržia dlhšie, ako žiarovky či žiarivky.

Ako vyzerá LED dióda?

3 rôzne LED diódy // ToDo: spraviť foto aj s rezistormi

LEDka je súčiastka, ktorá sa vyrába v rozdielnych veľkostiach, tvaroch a farbách. My budeme pracovať s okrúhlymi LEDkami, ktoré majú dve nožičky - elektrické kontakty. Tie majú rozdielnu dĺžku:

  • Kratšiu nožičku nazývame katóda. Ak by sme chceli LEDku pripojiť k baterke, pripojili by sme ju k mínusovej strane. Na micro:bite ju budeme pripájať ku kolíku GND. Nad katódou je okrúhle plastové púzdro trošku „zrezané“.
  • Dlhšiu nožičku nazývame anóda. K baterke by sme ju pripojili k plusovej strane, na micro:bite ju budeme pripájať ku kolíku 3V

Označenie anódy a katódy, vpravo dolu schématická značka

LEDky fungujú v zásade na veľmi jednoduchom princípe - ak na anódu pripojíme správne plusové napätie (na micro:bite kolík 3V) a na katódu uzemnenie (na micro:bite kolík GND), mala by sa rozsvietiť. Na rozdiel od klasických žiaroviek LEDkám nevadí, ak ich veľa krát zapíname a vypíname.

Rezistor

Ak by sme zapojili LED diódu k micro:bitu na priamo (anódu na 3V a katódu na GND) tak by sa po chvíli pravdepodobne vypálila. Je to spôsobené tým, že samotnou LEDkou by pretekal príliš veľký prúd, ktorý by ju spálil. Aby sme tomu predišli, použijeme rezistor - elektronickú súčiastku, ktorá limituje množstvo prúdu pretekajúceho obvodom a tým ochráni LEDku od vypálenia. Presná hodnota rezistoru (teda jeho odporu) sa udáva v ohmoch (symbolom je grécka omega - Ω) a pre každú LEDku sa vypočítava osobitne podľa parametrov LEDky. Kalkulačku na presný výpočet nájdeš napríklad tu: http://led.linear1.org/1led.wiz

Našťastie pri LED diódach, ktoré používame my, nie je úplne podstatné, aby sme použili presne taký rezistor, ako nám vyjde podľa spomínanej kalkulačky - môže mať aj o trochu vyššiu alebo nižšiu hodnotu. Hodnotu rezistoru je možné zistiť 2 spôsobmi:

Pripojenie diódy k micro:bitu

Ešte pred tým, ako budeme spínanie LEDky programovať, skúsme si ju rozsvietiť pripojením priamo k napájacím kolíkom micro:bitu. Najprv ale radšej odpoj micro:bit od počítaču (prípadne baterky), aby si mal(a) čas zapojenie si po sebe riadne skontrolovať. Tým predídeš zoskratovaniu LEDky.

Kratšiu nožičku (katódu) pripoj krokosvorkovým káblikom ku kolíku GND. Na obrázku nižšie som použil čierny káblik.

Dlhšiu nožičku (anódu) musíme prepojiť s kolíkom 3V, avšak medzi kolík a LEDku musím dať ešte rezistor, ktorý zabráni vypáleniu LEDky. Preto použijeme dva krokosvorkové kábliky - jeden medzi kolíkom 3V a jednou nožičkou rezistora, a druhý káblik medzi anódou a druhou stranou rezistora. Na obrázku nižšie som na to použil dva červené kábliky.

Po zapojení káblikov a skontrolovaní môžeš micro:bit pripojiť USB káblom k počítaču. LEDka by sa mala hneď po pripojení rozsvietiť.

Prečo mi LEDka po pripojení USB kábla alebo baterky nesvieti?

  • Nožičky LED diódy sa nesmú dotýkať! Je potrebné ich od seba roztiahnuť (miernym ohnutím).
  • Skontroluj, či si náhodou nezamenil(a) anódu za katódu

Bude LEDka svietiť, ak…

  • … pridáš do obvodu kovový kľúč (podľa obrázka)?
    (Áno, skúsiť môžeš aj mincu alebo kúsok alobalu)
  • … LEDku „otočíš“ - ánodu pripojíš ku GND a katódu k 3V?
    (Nie, LEDka svieti iba ak je správne zapojená)
  • … pripojíš aj anódu aj katódu LEDky ku kolíku GND?
    (Nie. Takéto zapojenie ale LEDke neublíži - proste iba nebude svietiť. Práve na takomto princípe ju budeme vypínať a zapínať v ďalšom kroku)

Spínanie a vypínanie LEDky pomocou kódu

Keď sa nám už podarilo LEDku rozsvietiť, čo takto ňou blikať? Micro:bit má okrem kolíkov s 3V a GND aj špeciálne programovateľné kolíky, ktoré vieme nastavovať, či majú mať hodnotu 3V alebo GND. Sú to kolíky 0, 1 a 2.

Na konci predchádzajúcom kroku si mal(a) za úlohu odpojiť anódu LEDky od kolíka 3V a pripojiť ju tiež ku kolíku GND. Takto zapojená LEDka nesvietila. Presne takto funguje programovanie výstupu na programovateľných kolíkoch 0, 1 a 2 - každému z týchto troch kolíkov vieme nastaviť, či sa má byť GND alebo 3V.

Nastavovanie hodnoty pre programovateľné kolíky v MakeCode robíme pomocou príkazu digitálne zapísať kolík P0 hodnota 0 z kategórie Kolíky (nájdeš ju medzi Pokročilými kategóriami). Hodnota P0 označuje, ktorý kolík chceme nastaviť (P0 označuje kolík 0. P1 je kolík 1 a P2 je kolík 2). Hodnota v príkaze označuje, do akého stavu sa má kolík prepnúť:

  • Hodnota 0 prepne kolík do stavu GND
  • Hodnota 1 prepne kolík do stavu 3V

LEDka Blikaj!

Našou prvou úlohou je blikať LEDkou. Program nastavíme tak, aby 1 sekundu LEDka svietila a 1 sekundu nesvietila.

Keďže sme LEDku pripojili ku kolíku 0, ponecháme v kóde P0.

Edituj a stiahni: http://makecode.microbit.org/_Am7hVo6oTF0E

Funkčnosť kódu je možné si overiť v simulátore - na micro:bite by sa vedľa kolíku 0 malo zobrazovať malé číslo, ktoré sa každú sekundu mení medzi 1 a 0. Zároveň aj celý kolík mení každú sekundu farbu.

Program nahraj na micro:bit. Ak máš LEDku pripojenú správne (podľa obrázku vyššie), mala by Ti začať blikať.

Vyskúšaj:

  • Zmeniť čas v príkazoch pozastavit (ms) napr. na hodnoty 500ms, 100ms, 50ms, 10ms… Ako svieti LEDka pri tak malých pauzách?

Ďalšie úlohy

Spínanie LEDky tlačidlami

Micro:bit môžme naprogramovať aj tak, aby zapínal a vypínal LEDku podľa toho, ktoré tlačidlo stlačíme. Skús pre micro:bit vytvoriť program, ktorý pri stlačení tlačidla A LEDku zapne a pri stlačení tlačidla B vypne.

Edituj a stiahni: http://makecode.microbit.org/_J7h4vgRga471

Zablikaj LEDkou iba 10 krát

LEDkou sme už blikali, no teraz ňou chceme bliknúť iba 10 krát, a to vždy pri stlačení oboch tlačidiel naraz („A + B“). Použijeme na to príkaz opakovať 4 - krát z kategórie Cyklus, a nastavíme ho na 10 opakovaní.

Edituj a stiahni: http://makecode.microbit.org/_PpoD0a6YKeLi

BONUS: SOS s LEDkou

V minulosti sa svetelné signály zvykli používať na dorozumievanie, a to pomocou morseovej abecedy. V nej sa zaužívalo vysielanie signálu S.O.S. na privolanie záchrany. Signál S.O.S. LEDkou spravíme tak, že najprv 3 krát zasvieti krátkym bliknutím (písmeno S), potom 3 krát dlhým (písmeno O) a opäť 3 krát krátky (písmeno S). Medzi jednotlivými písmenami je taktiež pauza.

Program je možné spraviť s cyklom aj bez. Ak cykly nepoužijeme, tak náš program bude celkom dlhý. S použitím cyklov bude fungovať presne tak isto, ale bude o polovicu kratší (porovnaj si dole oba programy - aby si ich lepšie videl(a), radšej si ich otvor v Microsoft MakeCode pomocou odkazu pod programom).

Edituj a stiahni: http://makecode.microbit.org/_CWa04pPE5340

← Predchádzajúca lekcia Ďalšia lekcia →