Lập Trình Điều Khiển Đèn LED với Arduino

Đèn LED (Light-Emmiting Diode) hay còn gọi đi-ốt phát sáng là một linh kiện được sử dụng rất phổ biến bởi vì giá thành rẻ và cách sử dụng đơn giản. Đèn LED ngoài dạng thông thường - các đèn LED riêng lẻ, mỗi đèn phát sáng một màu xác định - còn có rất nhiều biến thể của nó. Có thể kể đến một số loại như: LED dây, LED 7 đoạn, ma trận LED, ...

Cấu tạo đèn LED

Khi nối đèn LED vào mạch, phải nối chính xác các cực tương ứng.

Không như điện trở, đèn LED là một linh kiện điện tử có phân cực - trong đó anode là cực dương + và cathode - là cực âm. Chân dài hơn của đèn LED là cực dương + và chân ngắn hơn là cực âm -.

Trong trường hợp 2 chân bằng nhau, có thể quan sát bên trong đèn, đầu nhỏ (bên trái của hình trên) là cực dương + và đầu lớn hơn là cực âm -. 

Mỗi loại đèn LED hoạt động ở một hiệu điện thế khác nhau. Thông thường, với loại đèn LED siêu sáng thì hiệu điện thế hoạt động phổ biến trong khoảng từ 1.7V đến 3.3V. Theo lý thuyết, mạch Arduino cấp nguồn ra ở mức hiệu điện thế là 5V. Do đó, phải mắc thêm một điện trở để giảm hiệu điện thế, tránh gây hư hỏng linh kiện.

Giả định đèn LED chịu được hiệu điện thế tối đa là 1.7V, trở kháng của điện trở mắc vào được tính theo công thức sau:

R = (Vs − Vf) ÷ I

Trong đó

• R: trở kháng của điện trở mắc vào.
• V_s (supply voltage): hiệu điện thế nguồn cấp cho đèn LED, cũng chính là nguồn cấp từ Arduino - 5V.
• V_f (forward voltage): hiệu điện thế mà đèn LED cần sử dụng.
• I: cường độ dòng điện qua đèn LED - với Arduino sẽ là 10mA.

Dựa theo công thức trên, trở kháng của điện trở trong trường hợp này là 330Ω. Tuy nhiên, đây là ngưỡng mà đèn LED của có thể chịu được. Để an toàn cho mạch, nên sử dụng một điện trở lớn hơn, trong trường hợp này ở mức 560 Ω là hợp lý.

Trong lược đồ thiết kế mạch, đèn LED được biểu diễn bằng ký hiệu:

Sử dụng đèn LED

Các linh kiện cần có bao gồm:

• 1 x Arduino Uno R3
• 1 x LED siêu sáng bất kì
• 1 x Điện trở 560 Ω
• 1 x Breadboard
• Dây cắm các loại

Nối mạch

Với các linh kiện này, nối mạch theo sơ đồ như sau:

Lập trình điều khiển

Sử dụng Arduino IDE, sao chép đoạn code có nội dung như sau:

void setup() {
  pinMode(7, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(7, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(7, LOW);
  delay(1000);
}

Đoạn code trên bao gồm 2 hàm:

• setup() - chạy một lần khi cấp điện cho Arduino.
• loop() - được gọi liên tục lặp đi lặp lại trong suốt thời gian hoạt động của Arduino.

Hàm setup()

• pinMode(7, OUTPUT): xuất sử dụng pin 7 để xuất tín hiệu điện.

Hàm loop()

• digitalWrite(7, HIGH): yêu cầu Arduino xuất tín hiệu điện - tương ứng với bật đèn LED.
• delay(1000): Arduino sẽ dừng lại chờ trong thời gian 1000ms - tương ứng với 1 giây.
• delay(1000): yêu cầu Arduino ngắt tín hiệu điện - tương ứng với tắt đèn LED.

Cuối cùng, nạp chương trình lên Arduino thông qua Arduino IDE, sử dụng menu Sketch → Upload (Ctrl + U) hay icon tại giao diện.