LED Diode, Otpornici i Eksperimentalna Ploča

Ovo je zasigurno jedna od najbitnijih lekcija jer ono što ćemo naučiti u ovoj lekciji će nas pratiti kroz sve projekte!

U ovoj lekciji ćemo objasniti kako se koriste:

• Šta je eksperimentalna ploča i kako se koristi,
• Šta su led diode i kako se koriste,
• Šta su otpornici i kako se koriste,

Iako bi se o sve tri navedene stvari moglo jako puno govriti, pokušat ćemo ovu lekciju skratiti samo na najosnovnije stvari, tj. da shvatite osnovne karakteristike, pricip rada, kao i to za šta se koristi svaka od navedenih komponenti.

Pa da krenemo !

Šta je eksperimentalna ploča i kako se koristi:

Nezaobilazna stvar svakog protipiranja je eksperimentalna ploča (engl. Breadboard) koja je ujedno i najkorištenije pomagalo pri spajanju privremenih strujnih krugova.

Dolazi u različitim dimenzijama i oblicima, ali su u suštini sve jednake i imaju istu funkciju.

Kao što se može vidjeti na eksperimentalno pločici se nalazi mnoštvo rupica namijenjenih za ubadanje nožica različitih komponenti. Međusobni razmaci među dvije rupice su standardizirani i iznose 2.5 mm. Osim toga razmak je usklađen s razmakom među nožicama većine integriranih krugova i komponenti. Rupice unutar svakog sivog područja spojene su vodoravno čineći u istom redu dva vodoravna niza od po pet rupica. Rupice su u unutrašnjosti pločice međusobno povezane prema određenom pravilu, kao što je prikazano na slici. Dvije vodoravne linije koje smo označili plavom i crvenom bojom koristimo za napajanje. Najčešće na vodoravnim krajevima nalaze simboli (+) i (–). Na većini pločica rupice unutar jedne linije nisu spojene po cijeloj dužini, već su navedene prekinute na sredini (ponekad i na više mjesta) pa je poželjno provjeriti prije samo korištenja. Tu se, uglavnom, radi o većim eksperimentalnim pločama.

Šta su led diode i kako se koriste:

U svakodnevnom životu se susrećemo sa nekom vrstom svjetlećih indikacija kao što su crveno svjetlo da je nešto u fazi mirovanja ili da zeleno svijetlo da je nešto u funkciji, kao npr. tv prijemnik,monitor itd. Za sve ove vizuelne indikacije možemo se zahvaliti komponenti koja se zove Led dioda.

Led dioda je posebna vrsta diode koja zrači svjetlost kada je propusno polarizirana.

Najbitnije je da shvatimo i zapamtimo da Led dioda ima dvije elektrode tj. anodu i katodu. Anoda je pozitivna elektroda dok je katoda negativna. Ukoliko na LED diodu dovedemo takav napon da je anoda na pozitivnijem potencijalu od katode ona će provesti struju i zasjati. Ako je napon suprotnog polariteta LED dioda neće svijetliti. Osim toga neće joj se ništa dogoditi dokle god je napon manji od napona proboja. Pri propusnoj polarizaciji LED diode treba voditi računa o struji kroz diodu. Želimo li spojiti LED diodu na neki izvor istosmjernog napona, to gotovo nikada nećemo moći učiniti bez odgovarajućeg otpornika.

Ako se LED dioda dobro pogleda može se vidjeti da je jedna nožica duža od druge. Duža nožica je uvijek anoda dok je kraća katoda. Osim toga, jedan dio diode nije okrugao, nego je ravan što označava s koje se strane nalazi katoda. Diode možemo spajati u seriju ili u paralelu pri čemu treba voditi računa da se pri serijskom spajanju naponi zbrajaju dok se kod paralelnog spoja zbrajaju struje.

Karakteristike i boje led dioda:

Na tržištu postoji mnoštvo različitih LED dioda, ovisno o njihovim karakteristikama: boja svjetla, valna dužina svjetla, intenzitet svjetla, ugao svjetla, materijal od kojeg su građene i druge. Važna karekteristika je i pad napona, a neke od navedenih karakteristika možete vidjeti u tablici.

Nakon što smo rekli osnovne karakteristike led diode, u nastavku ćemo objasniti šta su to otpornici i kako izabrati pravi otpornik za odgovarajuću Led diodu.

Šta su otpornici i kako se koriste:

Otpornici su najčešće korištene komponente u elektroničkim krugovima. One električnu energiju koja prolazi kroz njih pretvaraju u toplinu kako bi “prilagodili” struju i napon na način da odgovaraju komponentama u ostatku strujnog kruga. Te promjene se mogu objasniti nekim osnovnim elektroničkim zakonima kao što su Ohmov zakon.

Glavne karakteristike otpornika su: vrsta otpornika, snaga otpornika i dimenzije otpornika.

U ponudi je jako puno vrsta otpornika, a najčešće se koriste Metal-film, ugljični otpornici, SMD i promjenjivi otpornici-potenciometri. Na tržištu su najzastupljeniji metal-film otpornici zbog jednake cijene kao ugljični otpornici, a boljih karakteristika. Metal-film otpornici su prepoznatljivi su po plavoj boji.

U nastavku ćemo se baviti proračunom gdje je:

R – Elektricni otpor u Ohm-ima (Ω)

U – elektricni napon izvora (V – Volt)

I – Jakost Elektricne struje (A – Amper)

P – Snaga (W – Wat)

1A = 1.000mA

Kada govorimo o LED diodama i Ohm-ovom zakonu u obzir moramo uzeti da i LED dioda kao trošilo ima svoj otpor. Za LED diodu obično uzimamo da koristi 20mA na 2.5V, pa tako jednostavno možemo izračunati njezin otpor: R = U / I = (2.5) / (0.02) = 125Ω.

Iznos od 2.5V je približan i najvjerovatnije da će vam sve diode raditi, a ako želite baš tačan proračun koristite se fabrickim podacima ili uputama proizvođača od kojeg ste kupili led diode.

U praksi recimo da želimo LED diodu koristiti s 5V koje imamo dostupne na Arduinu, formula za proracun bi bila Uizvor – Uled = 5V – 2.5V = 2.5V, ostaje nam 2.5V koji se moraju “potrošiti” na otporniku. Primjenimo Ohmov zakon na otpornik, znamo da je struja 20mA, R = U / I = 2.5V / 0.02 = 125Ω. Često će nam se dešavati da ne možemo koristiti 100% odgovarajući otpornik, pa ćemo koristiti najbliži otpornik od 220Ω. Prema Ohmovom zakonu napon nakon otpornika iznosi: U = I ⋅ R = 0.02 ⋅ 220 = 4.4V. 0,6V neće predstavljati nikakvu opasnost za rad naše diode i ista može nesmetano godinama služiti svojoj svrsi.

Sada kada znamo kako sračunati pravu vrijednost otpornika za našu diodu, nezoabilazan je podatak i snaga otpornika. Snaga otpornika se izražava u Watima, a najčešće snage su 1/4W (0,25W), 1/2W (0,50W), 1W, 2W itd.

Najbitnije je da znamo da maksimalna snaga otpornika je ona koju otpornik može izdržati u obliku toplote, a da se pri tome ne uništi.

Formula za proračun maksimalno dozvoljene struje pri naponu od 5V koja protiče kroz otpornik iznosi:

I = P / U = 0.25(W) / 5(V) = 50mA

Dobili smo da maksimalno opterećenje otpornika od 1/4W ili 0,25W je 50mA

Formula za proračun snage led diode je P = U x I = 2,5 x 0,020A = 0,05W.

Uspoređujući ove dvije formule vidimo da je otpornik od 1/4 (0,25W) sasvim dovoljan.

Ako ne želite ručno da računate vrijednosti otpornika, dovoljno je da na Google ukucate LED CALUCLATOR i izaberete jedanu od ponuđenih internet stranica, nakon čega samo unesete potrebne parametre i dobit ćete rezultat.

Čitanje vrijednosti otpornika:

Pri korištenju otpornika potrebno je znati iznos njegovog otpora i maksimalni iznos snage disipacije. Iznos otpora naznačen je na otporniku i to najčešće pomoću četiri ili pet obojanih prstena. Svaka boja prstena stoji za određenu vrijednost i značenje.

Na slici dole vidimo kako izgleda otpornik od 120kΩ. Prvi prsten je smeđe boje, drugi crvene, treći žute i poslijednji zlatne boje.

• prva znamenka – smeđa boja = 1
• druga znamenka – crvena boja = 2
• potencija – žuta boja = 10.000
• tolerancija – zlatna boja = 5%

Iznos od 120k dobijemo tako da zapišemo prvu i drugu znamenku i umnožimo za potenciju.

Dakle: 12 x 10.000 = 120.000, odnosno 120k.

Maksimalna snaga disipacije koju otpornik može izdržati je snaga koja se može razviti na otporniku u obliku topline, a da se pri tome ne uništi (doslovno se događa da izgori). Podatke o vrijednosti za pojedine otpornike potrebno je pronaću u datasheetu proizvođača. Najčešće korišteni su tzv. otpornici malih snaga, a snage su 1/4W odnosno 0.25W. To znači da pri naponu 5V maksimalno dozvoljena struja iznosi: I = P / U = 0.25 / 5 = 50mA.

U ovoj lekciji naučili smo šta je to eksperimentalna ploča, šta su to led diode, kakve sve otpornike imamo, te kako izabrati pravi otpornik kako bi željena led dioda nesmetano svijetlila.

Sa stečenim znanjem iz ove i prethodnih lekcija spremni smo za rad sa senzorima. U narednoj lekciji počinjemo sa našim prvim senzorom koji ima mogućnost analognog očitavanja, a u ovisnosti od očitanja broj led didoa se smanjuje i povećava.

Prilikom izrade teksta korišteni su izvori sa interneta!