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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. Nun könnte man meinen, es lassen sich so alle elektronischen Lasten, welche 5V Spannung benötigen, schalten. Das stimmt nur bedingt, denn das Arduino kann an seinen Ausgängen nur einen Strom von 40mA zur Verfügung stellen. Das reicht aus, um eine LED oder einen kleinen Vibrationsmotor zu schalten, nicht aber um ein grösseres Gerät anzuschliessen. Sobald wir entweder grössere Spannungen als 5V oder grössere Ströme als 40mA schalten wollen, müssen wir einen Transistor als Schalter verwenden.
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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.
Vorwiderstand
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
UR = Durchlasspannung des Vorwiderstandes
(Datenblatt IF-Wert)
UD = Durchlassspannung der LED Mit einem Vorwiderstand wird der Durchlassstrom IF, der durch die Leuchtdiode fließt, begrenzt. Bei der Widerstandsbestimmung muss die jeweilige Durchlassspannung Ud berücksichtigt werden (diese kann der vorhergehenden Tabelle entnommen werden oder ist im Datenblatt der LED vermerkt).Datenblatt VF-Wert)
Die Formel für die Berechnung lautet:
Vorwiderstand = (Anliegende Spannung – Durchlassspannung LED)/Durchlassstrom LED
Rv 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
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