Unter Digitalem Output versteht man die einfachste Art und Weise ein elektronisches Signal zu generieren. Dieses Signal kennt lediglich zwei Zustände EIN und AUS. Dabei steht beim Arduino EIN für eine Spannung von 5V und AUS für eine Spannung von 0V oder einer Verbindung zu GND. Die einfachste Möglichkeit die Funktionalität des Digitalen Output zu visualisieren besteht darin, eine LED An und AUS zu schalten. Dafür benötigt man einen Vorwiderstand, da die meisten LEDs keine Spannung von 5V vertragen und wir durch den Widerstand also zunächst Spannung "vernichten" müssen. Für die Berechnung brauchen wir die Durchlassspannung (VF) und den Durchlassstrom (IF) der LED. Diese Informationen finden wir im Datenblatt der LED.
Die entsprechende Funktion für das Setzen eines Wertes lautet:
digitalWrite(PIN, Wert);
Ausgeben des Wertes (HIGH / LOW) am angegebenen PIN
Den Wert des Vorwiderstands (RV), welcher für die Begrenzung der Spannung an der LED auf die im Datenblatt angegebene Durchlassspannung nötig ist, berechnen wir mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes (U = R*I). Dazu brauchen wir folgende Informationen
Uges = Anliegende Spannung (Arduino = 5V)
I = Durchlassstrom der LED (Datenblatt IF-Wert)
UD = Durchlassspannung der LED (Datenblatt VF-Wert)
Die Formel für die Berechnung lautet:
Vorwiderstand = (Anliegende Spannung – Durchlassspannung LED)/Durchlassstrom LED
RV = (Uges-UD)/I
Eine LED ist sehr empfindlich auf zu viel Strom und kann dann sehr schnell durchbrennen, bzw. verkürzt sich ihre Lebensdauer extrem. Deswegen ist es ratsam sich immer an dem nächst höheren Widerstandswert als dem errechneten zu orientieren.
Weitere Informationen zum Vorwiderstand
Hier eine beispielhafte Schaltung für ein grünes LED. Das Datenblatt der LED gibt den Durchlassstrom mit 2V und die Durchlassspannung mit 25mA an. Dadurch ergibt sich folgende Rechnung:
RV = (Uges - UD) / I
RV = (5V - 2V) / 0.025A
RV = 3V / 0.025A
RV = 120 Ω
Für die Programmierung müssen wir den Digitalen PIN 13 immer wieder ein- und ausschalten, wenn wir das LED zum Blinken bringen möchten. Der folgende Code tut genau das.
Aufgaben
1. Nutz das Blink Beispiel (Exampels/Basic/Blink) und erweitere es um eine zweite LED.
2. Öffne das BlinkWithout Delay Beispiel (Exampels/Digital/BlinkWithoutDelay) und verstehe das Konzept.
3. Programmiere ein Lauflicht mit 3 LEDs, welches sich von einer zur anderen Seite bewegt.
4. Definiert eine eigene Funktion void blinkLED(int _Pin, int _duration) welche es ermöglicht unterschiedliche LEDs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten blinken zu lassen.