Temat 4 - podłączamy diody LED do Raspberry Pi

Raspberry Pi to wspaniały komputer pozwalający podłączać wiele czujników i odbiorników.
Znamy już program SCRATCH to teraz spróbujemy sterować diodami LED za jego pomocą.
Użyjemy trzech diod LED, o różnych kolorach, połączonych tak jak na schemacie ideowym.

R1, R2 i R3 to rezystory o wartości 510 omów. Do połączenia elementów użyjemy płytki stykowej.
Tak powinien wyglądać rezultat naszej pracy.

Podłączenia do RasPi można dokonać tylko przy wyłączonym zasilaniu i po dokładnym sprawdzeniu układu. Przy błędnym połączeniu możemy uszkodzić komputer.

Po połączeniu wszystkich elementów na płytce stykowej sprawdź ich działanie podłączając źródło zasilania, czyli nasz koszyk z trzema bateriami AA. Biegun ujemny (czarny kabelek) podłączamy do dowolnego pinu w wierszu Y. Biegun dodatni (+) podłączamy kolejno do przewodów służących do połączenia z RasPi.

Jeżeli zapalają się wtedy diody LED to wszystko jest OK. Odłączamy zasilanie, sprawdzamy czy zasilanie RasPi jest wyłączone i podłączamy cztery kabelki do odpowiednich pinów złącza GPIO.

Sprawdzamy raz jeszcze i jeżeli wszystko jest OK włączamy zasilanie RasPi.

Po chwili uruchomi się system z ekranem powitalnym podobnym do systemu Windows. Na pulpicie znajdziemy ikonę SCRATCH GPIO4.  Jest to specjalna wersja umożliwiająca sterowanie diodami.

A teraz stworzymy pierwszy program:

Wewnątrz pętli "zawsze" znajdziesz nowe polecenie "nadaj" Powoduje ono nadanie, czyli wysłanie sygnału włączania lub wyłączenie odpowiedniego wyjścia. Nadaj pin15high oznacza ustaw linię 15 w stan wysoki, a pin15low oznacza ustaw ją w stan niski. No to teraz chyba wszystko już jest jasne.

Po wykonaniu pierwszego polecenia zaświeci się dioda połączona do wyjścia 15. Potem po 1 sekundzie zgaśnie, bo nadaliśmy polecenie pin15low. Potem po sekundzie znów zostanie nadane polecenie pin15high i tak wszystko będzie się odbywało w pętli bez końca.

A tutaj pokażę jeszcze inne sposoby sterowania wyjściami GPIO.

Polecenia high i low zastąpimy teraz przez on i off. Działanie jest dokładnie takie samo. All na początku oznacza, że polecenie dotyczy wszystkich wyjść.

Można też łączyć po dwa lub więcej poleceń w jednej komendzie nadaj.
Pytanie kontrolne:
Jak będzie działał program pokazany na ostatnim wydruku?

Temat 2 - Podzespoły elektroniczne: diody LED i rezystory

Zanim zaczniemy budować jakikolwiek obwód elektryczny musimy dokładnie poznać wszystkie elementy z których będzie się on składał. Znamy już źródła prądu. A teraz poznamy:

DIODY ŚWIECĄCE LED

To elementy bardzo często spotykane w wielu urządzeniach codziennego użytku. Pod wpływem przepływu prądu elektrycznego kryształek półprzewodnika wysyła światło o różnej barwie. Najpopularniejsza jest dioda świecąca na czerwono, ale spotykamy żółte, zielone, niebieskie, białe, a także takie które wysyłają światło niewidzialne. Niektóre diody świecą światłem przerywanym.

Dioda ma wyprowadzone dwa przewody zwane anodą i katodą. Ważne jest aby dobrze podłączyć diodę do źródła zasilania. Anoda musi być zawsze podłączana do bieguna dodatniego (+), a Katoda do bieguna ujemnego (-). Jak poznać które wyprowadzenie jest anodą lub katodą.

Najczęściej anoda jest dłuższa od katody. Niekiedy długości wyprowadzeń bywają jednakowe. Wtedy trzeba popatrzeć na diodę od strony wyprowadzeń. Zauważ, że z jednej strony ta okrągła obudowa jest spłaszczona. Tu właśnie jest katoda.
Ćwiczymy. 
Obejrzyj dokładnie każdą diodę i określ które wyprowadzenie jest anodą, a które katodą.

REZYSTORY

nazywane też opornikami służą do ograniczenia prądu płynacego w obwodzie. Rezystor to taki mały cylinder, który ma dwa wyprowadzenia. Na rezystorze namalowane są kolorowe paski. To zakodowana wartość ich oporności.

Zapamiętaj - duży opór wtedy w obwodzie popłynie mały prąd, a przy małym oporze duży prąd.
Diod LED nie wolno podłączać do zasilania bez rezystora ograniczającego wielkość prądu, bo duży prąd który wtedy popłynie mógłby je zniszczyć.

PRZEWODY i ELEMENTY POMOCNICZE

Będziemy też używali przewodów połączeniowych. Przewód zbudowany jest z dwóch zasadniczych warstw. W środku jest metalowy drut, który przewodzi prąd, a na zewnątrz kolorowa izolacja  zabezpieczająca przed dotknięciem i przypadkowym zwarciem przewodów.

Ćwiczymy. 
Weź kawałek przewodu, sprawdź, czy nie jest podłączony do prądu i usuń z niego izolację na długości około 1 cm. Pomyśl z jakich narzędzi skorzystać przy usuwaniu izolacji.  Zapamiętaj, że metale są przewodnikami prądu, a tworzywa sztuczne nie.

Jak teraz połączyć te elementy. Można na wiele sposobów. Często stosuje się rozmaite zaciski gdzie np. śrubka  dociska przewody i w ten sposób je łączy. Można też lutować przewody. A my tak jak wszyscy elektronicy do doświadczeń i próbnych połączeń użyjemy tak zwanej prototypowej płytki stykowej. I od jej poznania zaczniemy następne spotkanie.