خانه / دانش و مهارت / الکترونیک / راهنمای استفاده از LED در پروژه های الکترونیکی

راهنمای استفاده از LED در پروژه های الکترونیکی

احتمالاً شما هم در پروژه های مختلف از LED استفاده کرده اید. اما واقعاً می دانید LED چطور کار می کند؟ چقدر درباره اصول کار با LED و اضافه کردن آن به مدارهای مختلف می دانید؟ این ساختنی یک راهنمای استفاده از LED کامل است که پاسخ همه سوال هایتان را می دهد. با مطالعه این پست می توانید بدون مشکل از LED رد پروژه های الکترونیکی مختلف استفاده کنید.

این راهنمای استفاده از LED برای مبتدی ها تهیه شده و برای درک آن نیاز به دانش خاصی ندارید. راهنمای استفاده از LED شامل چند آزمایش است که بهتر است خودتان هم آنها را انجام بدهید. فقط با این روش می توانید دانش تان را به مهارت تبدیل کنید. پس اول وسایل زیر را تهیه کنید :

LEDها

  • LED قرمز 1.7 ولتی 5 میلیمتری
  • LED زرد 2.1 ولتی 5 میلیمتری
  • LED فلاشر قرمز 5 ولتی
  • دو عدد LED قرمز 2.6 ولتی
  • LED قرمز جامبو 2.4 ولتی

 

  • منبع تغذیه – برای اینکه بتوانید LEDها را با جریان های مختلف تست کنید و نورشان را دستکاری کنید، چند باتری 9 ولتی و چند باتری AA 1.5 ولتی بخرید.
  • مقاومت – چون از LEDهایی با ولتاژهای مختلف استفاده می کنیم، بهتر است یک بسته مقاومت بخرید. داخل این بسته ها انواع مقاومت وجود دارد که انجام آزمایش های مختلف را ساده تر میکند. چند بسته مختلف مقاومت کربن فیلم 2/1 وات بخرید.
  • هویه
  • لحیم
  • دم باریک
  • انبردست
  • سیم
  • چسب برق
  • برد بورد

گام دوم : LED

LEDها از نظر اندازه، درخشندگی، ولتاژ، رنگ و الگوی تابش بسیار متنوع هستند. همانطور که رد لیست بالا دیدید ما چند LED با ولتاژها و درخشندگی های مختلف تهیه کرده ایم. شما هم اینکار را کنید اما حواستان باشد ویژگی های هر LED را بخاطر بسپارید تا با وصل کردن ولتاژ بیش از حد آنها را نسوزانید.

اولین کاری که باید بکنید پیدا کردن سیم مثبت و منفی است (به سیم LED الکترود هم می گویند). معمولاً سیم بلندتر الکترود مثبت و سیم کوتاه‌تر الکترود منفی است.

یک نگاه هم به داخل LED بیاندازید. تکه کوچکتر قطعه فلزی داخل LED به الکترود مثبت و تکه بزرگتر به الکترود منفی وصل می شود (تصویر را ببینید). البته قاعده همیشه درست نیست و گاهی الکترود بلندتر منفی است. پس اگر LED روشن نشد باید اتصالات را برعکس کنید.

بعد از اینکه الکترود مثبت و منفی را پیدا کردید، باید ولتاژ LEDها را پیدا کنید. جریان مناسب برای بیشتر LEDها 20 میلی آمپر است.

گام سوم : منبع تغذیه

منبع تغذیه را انتخاب کنید
منبع تغذیه را انتخاب کنید

در این قسمت از راهنمای استفاده از LED درباره انواع منبع تغذیه مناسب صحبت خواهیم کرد. برای ساخت منبع تغدیه کافی است چند سیم به سر باتری ها لحیم کنید و سپس LEDها را به آنها لحیم کنید. باتری 9 ولتی کار منبع تغذیه 9 ولتی را میکند. یک باتری AA 1.5 ولت جریان دارد و اگر سه تا از آنها را بهم وصل کنید، یک منبع تغذیه 4.5 ولتی خواهید داشت. ما از گیره تمساحی روی سیم ها استفاده نکرده ایم اما این نوع گیره کارتان را خیلی ساده تر میکند.

گام چهارم : مقاومت

برای ترکیب منبع تغذیه های مختلف به مقاومت نیاز دارید
برای ترکیب منبع تغذیه های مختلف به مقاومت نیاز دارید

مقاومت هایی که بصورت پک فروخته می‌شوند، انواع مختلفی دارند. داخل این بسته ها می توانید از مقاومت 100 اهمی تا مقاومت یک مگااهمی پیدا کنید. اگر مقاومت ها برچسب ندارند باید از راه دیگری برای مشخص کردن اندازه‌شان پیدا کنید.

مقاومت ها یک سیستم کدگذاری رنگی دارند که مقدارشان را مشخص میکند. اگر رنگ ها را به ترتیب وارد این وب سایت بکنید، مقدار مقاومت نمایش داده می شود!

در ادامه راهنمای استفاده از LED و وقتی خواستیم LED را سیم کشی کنیم، بهتان می‌گوییم چطور مقدار مقاومت را مشخص کنید.

گام پنجم : یک LED بدون مقاومت

LED یک و نیم ولتی بدون مقاومت
LED یک و نیم ولتی بدون مقاومت

نصب LED را با ساده ترین روش شروع می‌کنیم؛ یعنی یک LED بدون مقاومت. اول باید مشخص کنید منبع تغذیه تان چیست و می خواهید کدام LED را روشن کنید. اگر کمی با الکترونیک آشنا باشید، این توضیح برایتان خیلی بدیهی خواهد بود اما آموزش استفاده از LED برای مبتدی ها نوشته شده است.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت : قفسه کتاب نامرئی بسازید

LED برای روشن شدن نیاز به ولتاژ کافی دارد. برخی از LEDها با ولتاژ پایین روشن نمی‌شوند اما برخی دیگر به اندازه ولتاژ ورودی نور ساطع می‌کنند. ولتاژ بیش از حد هم بلافاصله LED می‌سوزاند.

در حالت ایده‌آل ولتاژ منبع تغذیه باید به اندازه ولتاژ LED یا کمتر باشد. برای همسان‌سازی ولتاژ منبع تغذیه و LED سه راه دارید : ولتاژ منبع تغذیه تغییر بدهید، LED را تغییر بدهید یا از مقاومت استفاده کنید. روش سوم امکان استفاده از منبع تغذیه با ولتاژ بالاتر از LED را فراهم می‌کند.

در این مرحله فقط می خواهیم از یک LED استفاده کنیم و به همین خاطر از یک منبع تغذیه با کمترین ولتاژ استفاده می کنیم. یک باتری AA که خروجی 1.5 ولتی دارد.

برای این منبع تغذیه LED 1.7 ولتی را انتخاب می کنیم چون کمتر از خروجی باتری است. به این ترتیب احتمال آسیب دیدن LED وجود نخواهد داشت.

سیم مثبت باتری را به الکترود مثبت LED و سیم منفی را به الکترود منفی وصل کنید. به همین سادگی LED روشن می‌شود.

اولین آزمایش راهنمای استفاده از LED بسیار ساده بود. این آزمایش نشان می‌دهد که با یک منبع تغذیه 1.5 ولتی می‌توان یک LED 1.7 ولتی را روشن کرد؛ آنهم بدون نیاز به مقاومت.

گام ششم : یک LED با مقاومت

یک LED با یک مقاومت
یک LED با یک مقاومت

در مداری که یک یا چند LED دارد، نمی‌شود برای LEDها منبع تغذیه جداگانه در نظر گرفت. به همین خاطر چیزی که در این مرحله یاد می‌گیرید بسیار کاربردی و البته مهم است. در این مرحله می خواهیم منبع تغذیه را از یک باتری به سه باتری افزایش بدهیم. با اینکار خروجی منبع تغذیه به 4.5 ولت می‌رسد که برای سوزاندن LED کافی است. اما این مشکل با اضافه کردن مقاومت براحتی حل می‌شود.

برای پیدا کردن مقاومت مناسب، از فرمول زیر استفاده می‌کنیم :

R = (V1 – V2) / I

در این فرمول : V1 ولتاژ منبع تغذیه، V2 ولتاژ LED و I جریان LED (20 میلی‌آمپر) است.

ابزارهای آنلاینی مثل این هستند که محاسبه مقدار مقاومت را انجام می‌دهند. ما محاسبه را برای منبع تغذیه و LED خودمان انجام می‌دهیم تا شما هم با نحوه کار آشنا بشوید.

LED این مرحله 1.7 ولتی است که جریان 20 میلی آمپر (0.2 آمپر) دارد و منبع تغذیه هم 4.5 ولت (سه باتری AA) است. محاسبه به این شکل خواهد بود :

R = (4.5V – 1.7V) / .02 A
R = 140 ohms

پس برای استفاده از LED 1.7 ولتی با منبع تغذیه 4.5 ولتی به یک مقاومت 140 اهمی نیاز داریم. این مقاومت می‎‌تواند میزان جریان مناسب را به LED برساند. حالا باید این مقاومت را از بین بسته مقاومت هایتان پیدا کنید. برای اینکار باید بتوانید کدگذاری رنگی روی مقاومت ها را بخوانید. ما مقاومت 140 اهمی نداشتیم و به همین خاطر از مقاومت 150 اهمی استفاده کردیم. اگر نتوانستید مقاومت مناسب را پیدا کنید، مقاومتی را انتخاب کنید که بزرگتر باشد. البته اختلاف بین مقاومت ها نباید خیلی زیاد باشد. استفاده از مقاومتی که اندازه‌اش کمتر از مقدار بدست آمده باشد، همیشه باعث سوختن LED می‌شود.

برای رمزگشایی کد رنگی روی مقاومت، دو رقم اول مقدار مقاومت را تجزیه کنید، رقم سوم را در دو رقم اول ضرب کنید و رقم چهارم را به عنوان تلرانس (میزان خطای مقاومت) در نظر بگیرید. کمی پیچیده به نظر می‌رسد اما با کمی تمرین ساده‌تر خواهد شد. این ابزار آنلاین هم کمک زیادی خواهد کرد. در این وب سایت می بینید که یک مقاومت 150 اهمی به این صورت کدگذاری می‌شود :
قهوه ای چون اولین رقم مقدار مقاومت یک است؛

  • سبز چون رقم پنجم 5 است؛
  • قهوه ای چون برای رسیدن به 150 باید یک صفر به 15 اضافه کنید؛
  • طلایی چون تلرانس این مقاومت 5 درصد و 5 درصد با طلایی نشان داده می‌شود.
  • اگر تفسیر کدگذاری مقاومت هنوز برایتان روشن نشده، حتماً سری به وب سایت بالا بزنید.
در ساختنی بخوانید :  برد آردوینو را با فرمان های صوتی کنترل کنید (اندروید)

بین مقاومت هایتان بگردید و مقاومتی که نوارهای رنگی رویش به ترتیب قهوه ای، سبز، قهوه ای و طلایی هستند را پیدا کنید. سپس آن را به الکترود مثبت LED وصل کنید. هربار از مقاومت به همراه LED استفاده می‌کنید، باید آن را قبل از LED روی الکترود مثبت قرار بدهید.

به محض اتصال منبع تغذیه، LED روشن می‌شود. مقاومت 150 اهمی نمی‌گذارد منبع تغذیه 4.5 ولتی جریان مازاد را وارد مدار کند و LED را بسوزاند.

هربار که بخواهید از یک LED به همراه منبع تغذیه با ولتاژ بالا استفاده کنید، با همین روش مقاومت مناسب را پیدا کنید. فرمول بالا براحتی مشخص می‌کند برای ترکیب های مختلف مقاومت و  منبع تغذیه چه مقاومتی مناسب است.

گام هفتم : سیم کشی چند LED بصورت سری

دو LED با یک مقاومت
دو LED با یک مقاومت

حالا که می‌دانید چطور یک LED را با ولتاژهای مختلف سیم کشی کنید، سراغ ترکیب چند LED می‌رویم. وقتی می‌خواهید بیش از یک LED را به منبع تغذیه وصل کنید، دو راه دارید : اتصال سری یا اتصال موازی.

برای اتصال دو LED به صورت سری باید الکترود منفی LED اول را به الکترود مثبت LED دوم و الکترود مثبت LED اول را به الکترود منفی LED دوم وصل کنید. مهمترین مزیت اتصال به روش سری این است که ولتاژ منبع تغذیه بین همه LEDها پخش می‌شود. یعنی اگر یک باتری 12 ولتی داشته باشید، می توانید چهار LED سه ولتی را با آن روشن کنید (البته باید یک مقاومت به هر LED وصل کنید). از همین منبع تغذیه می توانید برای روشن کردن دوازده LED یک ولتی، شش LED دو ولتی و حتی یک LED دوازده ولتی (اگر وجود داشته باشد) استفاده کنید.

برای شروع دو LED 2.6 ولتی را به صورت سری به یک منبع تغذیه 9 ولتی وصل خواهیم کرد. برای اینکار ابتدا باید میزان مقاومت را محاسبه کنیم :

R = (9V – 5.2V) / .02A
R = 190 Ohms – نزدیک مقاومت به این اندازه، مقاومت 200 اهمی است.

اگر مقاومت 190 یا 200 اهمی ندارید، می توانید از چند مقاومت برای رسیدن به این مقدار استفاده کنید. مقاومت را هم می‌شود مثل LED به صورت سری یا موازی بهم وصل کرد. وقتی دو مقاومت با اندازه یکسان را بصورت سری بهم وصل کنید، مقاومت‌شان با هم جمع می‌شود. وقتی دو مقاومت با اندازه یکسان را بصورت موازی بهم وصل کنید، مقدار مقاومت به تعداد مقاومت ها تقسیم می‌شود.

پس اگر دو مقاومت 100 اهمی را بصورت سری بهم وصل کنید، عملکردشان برابر یک مقاومت 200 اهمی خواهد بود. دو مقاومت 100 اهمی که بصورت موازی بهم وصل شده باشند، برابر یک مقاومت 50 اهمی هستند.

برای اتصال مقاومت ها بصورت سری، آنها را مقابل پایه های مثبت LED اول که بصورت سری سیم کشی شده قرار بدهید. سپس آنها را به باتری وصل کنید تا روشن بشوند.

وقتی از مقاومت استفاده کنید، می توانید انواع LED را بدون خطر با انواع منبع تغذیه ترکیب کنید.

گام هشتم : سیم کشی چند LED بصورت موازی

سه LED با مقاومت
سه LED با مقاومت

برخلاف LEDهایی که به صورت سری وصل می‌شوند، اتصال به صورت موازی از یک سیم برای اتصال تمام الکترودهای مثبت به سیم مثبت منبع تغذیه و از یک سیم برای اتصال تمام الکترودهای منفی به سیم منفی تغذیه استفاده می‌کند. سیم کشی بصورت موازی چند تفاوت مهم با سیم کشی سری دارد.

اگر چند LED را بصورت موازی به یک منبع تغذیه وصل کنید، جریان بین آنها تقسیم نمی‌شود بلکه بین‌شان پخش می‌شود. پس اگر یک باتری 12 ولتی را به چهار LED سه ولتی وصل کنید (بصورت سری) هر LED سه ولت دریافت می‌کند. اما اگر همین منبع تغذیه را بصورت موازی به چهار LED سه ولتی وصل کنید، هر LED دوازده ولت دریافت می‌کند. که البته این میزان برای سوزاندن یک LED سه ولتی کافی است!

در ساختنی بخوانید :  آموزش راه اندازی سنسور DTH11 با آردوینو (رطوبت سنج و دماسنج)

سیم کشی LEDها در حالت موازی، امکان اشتراک گذاری یک منبع تغذیه ولتاژ پایین بین چند LED را فراهم می‌کند. یعنی می توانید این چهار LED سه ولتی را به دو باتری AA (که خروجی 3 ولتی دارند) وصل کنید و مطمئن باشید هر LED سه ولت دریافت میکند.

به عبارت دیگر سیم کشی به صورت سری ولتاژ را به تعداد LEDها تقسیم می‌کند اما سیم کشی به صورت موازی خروجی ولتاژ منبع تغذیه را به اندازه یکسان به همه LEDها می‌رساند.

به همین خاطر سیم کشی موازی زودتر از سیم کشی سری منبع تغذیه را خالی می‌کند. این روش فقط وقتی جواب می‌دهد که همه LEDها ولتاژ و آمپراژ یکسان داشته باشند. وقتی سیم کشی موازی را انتخاب می‌کنید نباید چند نوع LED مختلف را با هم ترکیب کنید.

حالا بیایید سیم کشی موازی را امتحان کنیم. ابتدا فقط دو LED 1.7 ولتی را به یک باتری AA 1.5 ولتی وصل می‌کنیم. دو الکترود مثبت LEDها را به سیم مثبت باتری وصل کنید. دو الکترو منفی LEDها را هم به سیم منفی باتری وصل کنید. LED 1.7 ولتی نیاز به مقاومت ندارد چون جریان 1.5 ولتی باتری نمی‌تواند آن را بسوزاند. با این روش اتصال هر دو LED با باتری روشن می‌شوند اما فراموش نکنید که باتری خیلی زود خالی می‌شود. اگر تعداد LEDها را بیشتر کنید، روند خالی شدن باتری سریع‌تر هم می‌شود.

در آزمایش دوم می‌خواهیم هر چیزی که تا به اینجای راهنمای استفاده از LED یاد گرفته‌ایم را تست کنیم. دو LED را به منبع تغذیه 9 ولتی وصل می‌کنیم تا مجبور باشیم از مقاومت هم استفاده کنیم.

برای بدست آوردن مقدار مقاومت باید از همان فرمول معروف استفاده کنیم. البته چون LEDها را بصورت موازی استفاده می‌کنیم، تفسیر فرمول R = (V1 – V2) / I کمی تغییر می‌کند. در این فرمول:

V1 ولتاژ منبع تغذیه، V2 ولتاژ LED و I جریان LED است (جریان LEDها 20 میلی‌آمپر است. ما چون در اتصال موازی جریان بیشتری مصرف می‌شود، باید جریان را در تعداد LEDها ضرب کنید)

به این ترتیب محاسبه به شکل زیر خواهد بود :

R = (9V – 1.7V) / .04A
R = 182.5 Ohms

برای رسیدن به این میزان مقاومت، دو مقاومت 100 اهمی را به صورت سری بهم وصل می‌کنیم. به این ترتیب یک مقاومت 200 اهمی خواهیم داشت.

نکته آخر درباره سیم کشی LED به صورت موازی این است که مقابل هر LED یک مقاومت قرار بدهید. اینکار جلوی اشتباه را می‌گیرد.

راهنمای استفاده از LED به چه دردی می‌خورد؟

تا به اینجا یاد گرفتید که :

  • چطور منبع تغذیه را به LEDهای مختلف وصل کنید؛
  • چطور الکترود مثبت و منفی را پیدا کنید؛
  • از چند مقاومت بصورت سری و موازی برای روشن کردن LEDها استفاده کنید؛
  • LEDها را به صورت سری یا موازی بهم وصل کنید؛
  • LED را روشن کنید.

وقتی بخواهید مداری بسازید که LED داشته باشد، به این اطلاعات نیاز دارید. اگر خودتان بخواهید مدار را طراحی کنید باید تمام نکات بالا را رعایت کنید. چرخی در بخش الکترونیکی ساختنی بزنید و چند پروژه الکترونیکی ساده انتخاب کنید و چیزهایی که یاد گرفته اید را امتحان کنید.

منبع

خلاصه مطلب
راهنمای استفاده از LED در پروژه های الکترونیکی
عنوان مطلب
راهنمای استفاده از LED در پروژه های الکترونیکی
توضیح کوتاه
با زیر و خم استفاده از LED در پروژه های الکترونیکی استفاده کنید.
نویسنده
ساختنی

بیشتر بخوانید:

آموزش ساخت : تعمیر موس را خودتان انجام بدهید... در این ساختنی یاد می گیرید که چطور دکمه موس خراب را تعمیر کنید. تعمیر موس کار ساده ای نیست. قصد نداریم یک دوره آموزشی کامل برای تعمیر موس ارائه کنیم؛ ...
طراحی برد مدار چاپی با فتوشاپ؛ ساده و بدون نیاز به تخصص... آخرین مرحله ساخت هر پروژه الکترونیکی، لحیم کردن قطعات روی برد مدار است. برای اینکار می توانید از روش های ساده مثل پرف برد استفاده کنید یا برد مدار چاپ...
نمایشگر هفت قسمتی یا سون سگمنت را به آردوینو وصل کنید... اگر پروژه های آردوینو در ساختنی را بررسی کنید، متوجه می شوید که نمایشگر LCD یکی از قطعات اصلی بیشتر این پروژه هاست. استفاده از LCD به همراه آردوینو کا...
چطور برد آردوینو را با گوشی هوشمند کنترل کنیم؟... اگر ساخت پروژه های آردوینو را تجربه کرده باشید، حتماً برایتان پیش آمده که بخواهید آردوینو را از راه دور کنترل کنید. در این ساختنی قصد داریم یک روش عال...
چطور ابزارهای نجاری دستی (رنده و اسکنه) را تیز کنیم؟... کسانی که کارگاه نجاری دارند، وقت زیادی را صرف تعمیر و نگهداری ابزارشان می کنند. تیز کردن ابزارهای نجاری دستی مثل رنده و اسکنه هم یکی از زمانبرترین کار...
آموزش روش صحیح تیز کردن چاقو و 5 تکنیک کارگاهی دیگر... فرقی نمی کند بخواهید در آشپزخانه از چاقو استفاده کنید یا در کارگاه؛ چاقوی تیز همیشه کار را ساده تر می کند. در این ساختنی روش صحیح تیز کردن چاقو را یاد...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

آموزش ساخت مدار سوئیچ RC فشرده مخصوص ربات های پرنده

اگر اهل ساخت پروژه های RC و ربات های پرنده هستید، این مدار خیلی به …

۳ دیدگاه ها

  1. سلام، عالي بود، ممنونم

  2. با عرض معذرت .لطفا بگوئید که پروژه دور کردن حشرات موذی برای موش هم کاربرد دارد یا نه؟

پاسخ دهید