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
- 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
- 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.
- 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».
- 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):
- Что такое Ардуино – http://amperka.ru/page/what-is-arduino
- Среда разработки Ардуино. – http://arduino.ru/Arduino_environment
- 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);
}