在電子材料行買的 LED 要怎麼用?電阻上的顏色又代表什麼呢? 身為一位熱血的 Arduino 創作者,怎麼能錯過這些必學之術!

一堂課程中,我們提到了雜訊消除的方法,還有麵包板的遊戲規則。緊接著!在介紹「宣告」概念之前,我們必須先具備 LED 與電阻這兩個元件的背景知識。如果您已經熟悉這兩個電子零件,就可以直接跳過這堂課程;還不認識它們的朋友,這堂課是專門為您設計的,請繼續看下去吧!

LED 發光二極體

  首先,我們要請各位準備一顆任意顏色的 LED,以及一個 220 歐姆的電阻。我們先來看看 LED 這個元件:在正常的情況下,你買到的這種單色 LED,應該會有一長一短的兩隻接腳。它的長腳,我們稱為「陽極」,是電流流入的地方;短腳則稱為「陰極」,通常都會接往低電位的方向,我們只要提供它適當的電壓和足夠的電流,它就能被我們點亮。

  但是千萬不可以直接把 LED 的陽極跟陰極,接上 5V 和 0V,否則會產生過大的電流,讓 LED 燒掉。比較保險的做法是在陰極或陽極的線路上,連接一顆 220 歐姆的電阻,限制 LED 流過的電流之後,再接回低電位。同樣的,如果你要用某個工作接腳控制 LED,你也必須加上這顆 220 歐姆的電阻,這樣在輸出高電位時,才可以確保 LED 在安全的電流下工作。

  這時候你可能在想:奇怪,我們之前使用第 13 腳控制這顆 LED 的時候,並沒有用到電阻來限制電流啊?事實上是有的喔!只不過這顆 LED 的限流電阻已經內建在 Arduino 的電路板上了,所以只有在使用這顆 LED 時不需要考慮電流的問題,這算是一個特例。

  至於為什麼我們要選用 220 歐姆這顆電阻呢?有興趣的朋友可以參考葉難老師的部落格。這篇文章叫做:為什麼 LED 需要串聯的電阻值是 220 ohm?裡面有非常詳細的說明跟參考資料。

Resistor 電阻

  接下來我們談談電阻吧!一般常見的電阻上面有四個色環,我們稱它們為色環電阻。把金色放在最右邊,由左而右分別代表「第一位數」、「第二位數」、「倍率」以及「容許誤差」。

  這些顏色有個口訣:黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍 紫 灰 白,分別對應 0 – 9 這些數字;另外還有兩個顏色,是「容許誤差」這個項目專用的,分別是金色:正負5%,還有銀色:正負10%。我們來觀察這顆電阻,它的顏色依序是:「紅、紅、棕、金」,分別代表 2、2、1 以及 5%。

  電阻值就是透過這四個數字,帶入標準公式而來:第一位數放左邊,第二位數放右邊,而 10 的次方則是「倍率」這個數字,最後再加上容許誤差。所以,這顆電阻的計算結果,就是 22,乘上 10 的 1 次方,也就是 220 歐姆,容許誤差正負 5%。

  這個容許誤差,指的是電阻被製造時,可以接受的誤差。220 歐姆的正負 5%,分別是 231 以及 209 歐姆,也就是說,如果你使用電表來量測這顆電阻,電阻值應該會落在 209 到 231 歐姆之間。

  在一般的情況下,使用容許誤差值內的電阻,不會對電路造成影響。順道一提,這種四環的電阻,誤差通常都是 5%,這個「金環」基本上就是固定班底了。說到這邊,我們來做個小練習好了!比如說我們要找 1000 歐姆的電阻,它的色環又是怎麼表示的呢?

  我們可以把 1000 拆成 10 乘上 10 的 2 次方,分別代表「棕、黑、紅」色,以及固定存在的容許誤差「金色」。所以棕、黑、紅、金,就是 1000 歐姆電阻的色環標示囉!你答對了嗎?

小專案:讓外接 LED 閃爍

  好了!材料跟基本知識都有了,我們就來動手完成這次的小專案吧!今天的任務是:使用第 7 腳控制一顆 LED 閃爍。由於接腳 7 本身沒有像接腳 13 一樣內建 LED,所以我們得使用麵包板,外接 LED 電路,再透過程式碼控制第 7 腳的高低電位。

  程式碼非常簡單,只要把第三堂課完成的小專案找出來,然後將所有的接腳 13 都更改成接腳 7 就完成了。

  現在的問題是:LED 的電路怎麼接呢?首先,我們將 LED 的陽極透過麵包板導通的特性,經由杜邦線連接到工作接腳 7;接著將 LED 的陰極連接到 220 歐姆的電阻;最後,再將電阻的另一端連接到低電位,也就是 GND。完成了!現在上傳程式,LED 應該就會開始閃爍囉!

  恭喜你又認識了兩個超實用的小夥伴。現在,你可以放心地迎接下一集「宣告」的挑戰囉!趕快訂閱 LazyTomato Lab,隨時追蹤最新的精彩課程!

  這一集的 Arduino SpeedUp 就到這裡,我們下次見,掰掰!

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