Мастер-класс «Свечение радуги на RGB-светодиоде»

Автор: Винокурова Мария Олеговна

Организация: «Центр творчества» г. Сосенский

Населенный пункт: Калужская область, г. Сосенский

Пояснительная записка

Данный мастер-класс предназначен для знакомства участников с миром микроконтроллеров, а именно - с платформой Ардуино. В ходе него участники знакомятся с платой Ардуино Uno и ее назначением, собирают простейшую схему с использованием RGB-светодиода и программируют.

Ардуино упрощает процесс работы с микроконтроллерами, обеспечивает ряд преимуществ перед другими устройствами из-за простой и понятной среды программирования, низкой цены и множеством плат расширения. Ардуино может стать основным элементом для исследования и решения задач в областях мехатроники и электротехники.

Программирование микроконтроллера Ардуино – это изучения языка программирования не стандартным методом, тем самым предполагается практическая значимость изучения данной темы.

Цель: создание радуги свечения светодиода из 7 последовательно сменяемых цветов.

Задачи:

Образовательная:

• формирование умений и навыков конструирования;
• ознакомление с описанием структуры программы языка программирования

Воспитательная:

• воспитание трудолюбия, усидчивости;
• профориентационное воспитание

Развивающая:

• развитие коммуникативных качеств;
• развитие инженерного мышления;
• развитие познавательного интереса, интереса к технике, конструированию, высоким технологиям;
• развитие творческой активности, самостоятельности в принятии решений в различных ситуациях.

Ожидаемый результат: Понимание схемы подключения RGB-светодиода к Ардуино. Ясное представление того, как микроконтроллер может управлять светодиодом.

Состав участников: с 7 лет

Форма обучения: групповая.

• Метод обучения: словесный (коллективное упражнение) и практический (репродуктивный).

Оборудование:

• компьютеры (среда Windows)
• наборы Arduino (светодиод входит в его состав)
• программное обеспечение Arduino IDE

Наглядные материалы:

• образец выполняемой работы
• схема
• скетч

Материалы и инструменты:

• Контроллер Ардуино (Arduino UNO)
• беспаечная макетная плата
• RGB-светодиод
• 3 резистора номиналом 220 Ом
• 4 провода «папа-папа»

Ход мастер-класса

1. Организационный момент

Приветствие

Здравствуйте, ребята! Сегодня на этом мастер-классе изучим работу RGB-светодиода. В качестве мастер-класса – создадим радугу свечения светодиода из 7 последовательно сменяемых цветов.

Инструктаж по ТБ

• Нельзя заходить в кабинет в верхней одежде
• Нельзя размещать вблизи устройств посторонние предметы (емкости с жидкостью, булочки, портфели, верхнюю одежду и другое)
• Нельзя устраивать перекусы в кабинете
• Руки должны быть чистыми при работе за ПК (если нет возможности помыть руки проточной водой, протри их влажной салфеткой)
• Сидеть за монитором надо на расстоянии вытянутой руки и ни в коем случае не тыкать пальцем в монитор
• Через каждые 15-20 минут работы за компьютером - делать перерывы
• Нельзя менять настройки компьютера и устанавливать свои программы
• Нельзя передвигать включенные устройства

 

1. Введение. RGB-светодиод

RGB-светодиод – светодиод внутри одного корпуса находятся уже не один полупроводниковый светодиод, а три разных цветов - красный, зеленый, синий.

По внутреннему подключению контактов этих трех светодиодов различают две основные схемы включения:

• с общим катодом, где объединены вместе три катода (отрицательный вывод светодиодов)
• с общим анодом, где объединены вместе три анода (положительный вывод светодиодов)

Для подключения к выходным портам Ардуино рекомендуется делать подключение с тремя резисторами на каждый цвет. Хотя встречаются схемы, где используется один резистор, подключаемый к общему выводу. Как правило, такие схемы работают на включение одновременно одного цвета. Для смешения цветов необходимо использовать резистор для каждого цвета, т.е. три резистора в схеме.

 

1. Сборка и программирование «Радуги»

Список деталей, которые нам понадобятся:

• Контроллер Ардуино (Arduino UNO)
• беспаечная макетная плата
• RGB-светодиод
• 3 резистора номиналом 220 Ом
• 4 провода «папа-папа»

Соберем это всё на макетной плате, как показано на схеме (Приложение 1).

Обратите внимание:

При подключении RGB-светодиода нужно смотреть на длину его выводов - у общего вывода ножка длиннее остальных трех. Какая ножка отвечает за какой цвет можно узнать по техническому описанию производителя (его называю ДатаШит - DataSheet) или порой проще это сделать с помощью мультиметра на выбранном режиме "прозвонки".

Сверяем со схемой правильно ли всё соединено, если правильно, заходим на ПК в программу Arduino и в ней набираем скетч (Приложение 2). Обратите внимание, строки void setup() { } и void loop() { } в программе уже написаны.

После того, как написали скетч подключаем плату Ардуино к ПК через USB кабель. Для проверки правильно ли написан скетч нажимаем на кнопку «Проверить». Далее происходит компиляция скетча. Если ошибок не выдал, нажинаем на кнопку «Загрузка». Скетч загрузиться на плату, и наша «Радуга» начнет мигать. Если после компиляции скетча программа выдала ошибки, исправляем их и нажимаем на кнопку «Загрузка».

 

1. Заключительная часть

Педагог: Ну вот наш мастер-класс подходит к концу. Мне бы хотелось узнать, понравилось ли вам занятие? Насколько вам было сложно или легко? (Ответы обучающихся).

 

Используемые источники (литература, интернет-источники):

1. Что такое Ардуино – http://amperka.ru/page/what-is-arduino
2. Среда разработки Ардуино. – http://arduino.ru/Arduino_environment
3. Arduino.ru – http://arduino.ru/

 

 

 

Приложение 1

Схема на макетке

Приложение 2

Скетч:

// создаем переменные, хранящие номера наших пинов

int red_pin= 6;

int green_pin = 5;

int blue_pin = 3;

 

void setup() {

 

// обозначаем что наши пины работают как выходы

pinMode(red_pin, OUTPUT);

pinMode(green_pin, OUTPUT);

pinMode(blue_pin, OUTPUT);

}

 

void loop() {

 

// вызываем нашу функцию с разными параметрами и ожиданием 1 сек

RGB_color(255, 0, 0); // Красный

delay(1000);

RGB_color(255, 125, 0); // Оранжевый

delay(1000);

RGB_color(255, 255, 0); // Желтый

delay(1000);

RGB_color(0, 255, 0); // Зеленый

delay(1000);

RGB_color(0, 255, 255); // Голубой

delay(1000);

RGB_color(0, 0, 255); // Синий

delay(1000);

RGB_color(255, 0, 255); // Фиолетовый

delay(1000);

 

}

 

// Объявляем нашу функцию для управления светодиодом

void RGB_color(int red_value, int green_value, int blue_value)

{

analogWrite(red_pin, red_value);

analogWrite(green_pin, green_value);

analogWrite(blue_pin, blue_value);

}

Опубликовано: 24.03.2023