Модуль 2 — Основи електроніки (курс для початківців)

Мета модуля: ознайомитися з базовими електричними поняттями, навчитися читати прості схеми, безпечно працювати з електронікою та зібрати проєкт «Кнопковий ліхтарик».

Напруга, струм, опір (закон Ома)

Напруга (U) — це різниця потенціалів між двома точками кола, вимірюється у вольтах (В). Можна уявити як «тиск» електрики.

Струм (I) — це кількість заряду, що проходить через провідник за одиницю часу, вимірюється в амперах (А). Сильний струм нагріває провідники та може бути небезпечним.

Опір (R) — перешкода для струму в провіднику, вимірюється в омах (Ω). Чим більший опір, тим менший струм при однаковій напрузі.

Закон Ома: I = U / R — сила струму прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна опору.

Приклад: Якщо у нас є 5 В і резистор 220 Ω, то струм буде I = 5 / 220 ≈ 0.023 А (23 мА) — безпечно для світлодіода.

Як читати прості електричні схеми

Лінії — це провідники (з’єднання).
Точки з’єднання — якщо лінії перетинаються з точкою, вони з’єднані; без точки — перетин без контакту.
Позначення — у світлодіода є анод (+, довга ніжка) і катод (−, коротка ніжка); у кнопки два або чотири виводи.
Живлення — позначається як +5V, 3.3V або GND (земля).

Читаючи схему, визначайте, звідки подається живлення, куди йде струм і які компоненти він проходить.

Безпека під час роботи

Не підключайте живлення без перевірки схеми.
Не торкайтеся оголених проводів, коли плата під напругою.
Використовуйте резистори для захисту світлодіодів і входів мікроконтролера.
Працюйте з напругою до 12 В — це безпечно для експериментів.
Перед зміною схеми — відключайте живлення.

Практика

1. Підключення світлодіода через резистор

Що потрібно: Arduino Uno/Nano, світлодіод, резистор 220–330 Ω, макетна плата, дроти.

Підключення:

Анод (довга ніжка) світлодіода → через резистор до піна 13.
Катод (коротка ніжка) → до GND.

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(13, LOW);
  delay(500);
}

2. Підключення кнопки до Arduino

Використовуємо внутрішній підтягувальний резистор (INPUT_PULLUP).

Підключення:

Один контакт кнопки → пін 2 Arduino.
Інший контакт кнопки → GND.

3. Зчитування стану кнопки

void setup() {
  pinMode(2, INPUT_PULLUP); // Внутрішня підтяжка
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int state = digitalRead(2);
  if (state == LOW) {
    Serial.println("Кнопка натиснута");
  } else {
    Serial.println("Кнопка відпущена");
  }
  delay(200);
}

Проєкт: «Кнопковий ліхтарик»

Завдання: світлодіод загоряється при натисканні кнопки та гасне при відпусканні.

Схема підключення:

Світлодіод із резистором 220–330 Ω → пін 13 і GND.
Кнопка: один контакт → пін 2, інший → GND.

const int led = 13;
const int button = 2;

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

void loop() {
  if (digitalRead(button) == LOW) {
    digitalWrite(led, HIGH); // увімкнути LED
  } else {
    digitalWrite(led, LOW);  // вимкнути LED
  }
}

Типові помилки

LED підключений без резистора — може згоріти.
Неправильна орієнтація світлодіода — не світиться.
Забули ввімкнути INPUT_PULLUP — кнопка працює некоректно.

Що далі

У наступному модулі ми розглянемо Модуль 3 — Робота з цифровими сигналами: pull-up, pull-down і кнопка-перемикач

Контрольні запитання

Що таке напруга, струм і опір?
Якою формулою описується закон Ома?
Як безпечно підключити світлодіод до Arduino?
Як у коді Arduino перевірити, чи натиснута кнопка?

Авторський курс по Arduino для початківців. Використання матеріалів на комерційних сайтах допускається з вказанням джерела.

<< Проекти << Усі товари >> Статті, уроки >>