Základní elektronické součástky a obvody: výstupy

V tomto článku si ukážeme základní elektronické součástky, které se dají připojit na výstupy jednočipového počítače Maker Uno a jak je ovládat pomocí vlastního programu.

Výstupní zařízení

Výstupní zařízení přijímá signály z výstupních pinů jednočipového počítače. Maker Uno může například začít napájet výstupní zařízení 5V napětím. Běžně používané výstupní zařízení jsou LEDky a bzučáky, které lze aktivovat i bez externího napájení. Existují i výstupní zařízení, která potřebují přídavné napájení, např. 12V stejnosměrný motor, 12V LED světlo apod.

Rezistor (Odpor)

• Čím je hodnota rezistoru větší, tím vyšší klade procházejícímu proudu odpor.
• Rezistory jsou důležité pro omezení proudu, jako prevence spálení obvodu, nebo jako napěťový dělič.
• Odpor rezistoru můžete vyčíst z barevných proužků na pouzdru.
• Rezistor se v elektrickém schématu značí následovně:

LED (Elektroluminiscenční dioda)

• LED je zvláštní druh diody která při průchodu proudu vyzařuje světlo.
• LED může sloužit např. jako dekorační osvícení.
• LED má nízký odpor. Aby se hned nespálila, musí být zapojena v sérii s rezistorem.
• LED má kladný a záporný pól.
• Maker UNO má u každého pinu zabudovanou jednu LED.
• LED se v elektrickém schématu značí následovně:

Buzzer (Bzučák)

• Buzzer mění elektrické signály na zvuk.
• Stejně jako LED, má i buzzer kladný a záporný pól.
• Buzzer můžete použit např. jako alarm, nebo k přehrání jednoduché melodie.
• Buzzer se v elektrickém schématu značí následovně:

Maker UNO má jeden vestavěný buzzer připojený k pinu 8, který můžete aktivovat posuvným přepínačem. Vzpomeňte si na tento přepínač až budete chtít s bzučákem pracovat. Jinak zůstane bzučák vypnutý.

Stejnosměrný (DC) motor

• Existují různé druhy stejnosměrných motorů a vyžadují rozdílná napájecí napětí např. 3V, 6V, 9V, 12V atd…
• Motor potřebuje ke spuštění vysoký proud, takže musí být připojen k řídící jednotce (motor driver) nebo k tranzistoru.
• Díky řídící jednotce můžeme ovládat směr rotace motoru.
• Maker UNO nedokáže rozběhnout motor, který potřebuje více jak 5 V.
• Motor musíme zapojit spolu s tranzistorem, protože Maker Uno nedokáže poskytnout dostatečné množství proudu.
• Schématický symbol DC motoru je:

Prototypování

Výstupní obvod můžeme sestavit pomocí drátových propojek a nepájivého pole. Nepájivé pole nám umožňuje zapojit a vyzkoušet obvod bez použití pájení. Než začneme s obvody, pojďme si říct více o těchto komponentech:

Drátové propojky

• Drátové propojky se používají k propojení nepájivého pole s mikrokontrolerem a ke stavbě obvodu ze součástek v nepájivém poli.
• Je zvykem používat červenou barvu pro napájení a černou barvu pro zem.

Nepájivé pole

• Nepájivé pole se používá k vytváření prototypů bez nutnosti pájení.
• Vybrané skupiny zdířek jsou vzájemně propojené, jak je vyznačeno pomocí červených čar v nepájivém poli na následujícím obrázku.

Zapojení LED

Následující obvody ukazují jednoduché sériové a paralelní zapojení s použitím 3V baterie a nepájivého pole.

Teď vyměníme 3V zdroj za 5V zdroj:

Maker UNO disponuj 5V pinem (+) a GND (-) pinem, takže baterii nepotřebujeme.

Zapojení buzzeru

Buzzer připojujeme podle jeho polarity stejně jako LED: červený drát (+) do digitálního pinu a černá do země (-). Následující obvod je příkladem připojení Buzzeru k Arduino UNO. Maker UNO má buzzer vestavěný a připojený na pin 8. Nezapomeňte, že vestavěný buzzer musí být před použitím aktivován posuvným přepínačem.

Řízení buzzeru

1 void setup() {
2   pinMode(13, OUTPUT);
3 }  
4 
5 void loop() {
6   tone(8, 165, 500);
7   delay(1000);
8   tone(8, 175, 500);
9   delay(1000);
10   tone(8, 196, 500);
11  delay(1000);
12 }

Řádek	Kód/symbol	Funkce
6	tone(8, 165, 500)	Bzučák na pinu 8 zahraje tón o frekvenci 165hz (nota E3) po dobu 500 milisekund. tone je speciální funkce pro bzučák, která potřebuje 3 parametry: číslo pinu, frekvence tónu a dobu po kterou bude tón vydávat.

Funkce tone je schopná zahrát hudební noty. Následující seznam ukazuje hudební noty (3. oktáva) a jejich frekvence.

Navštivte stránku https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ToneMelody?from=Tutorial.Tone pro úplný list dostupných hudebních not (Oktáva 1 – Oktáva 8).

Zapojení stejnosměrného motoru

Stejnosměrný motor musí být připojený spolu s tranzistorem protože piny na Arduinu nedokážou poskytnout dostatečný proud. Obvod a zapojení vypadá následovně:

Pro překonání nedostatku výkonu použijeme tranzistor, který bude fungovat jako přepínač. K zapnutí motoru pošleme signál do pinu 11 a tím „otevřeme“ tranzistor, který následně pustí do motoru proud.

Řízení stejnosměrného motoru

1 void setup() {
2   pinMode(13, OUTPUT);
3 }  
4 
5 void loop() {
6   digitalWrite (11, HIGH);
7 }     

Závěr

Nyní byste měli mít jasnější představu o tom, jaké součástky řadíme mezi výstupní zařízení, jak je připojit na výstup Maker Ubo a jak s nimi pracovat ve vlastním program. V příštím díle se zaměříme na vstupní zařízení.