Projeto 03 - Como Ligar e Piscar Dois ou Mais LEDs Usando Arduino: Circuitos em Série e Paralelo

Básico - Projeto 03

Como ligar 2 ou mais LEDs com Arduino

Objetivo

Neste projeto, vamos explorar como ligar dois ou mais LEDs utilizando o Arduino, tanto em série quanto em paralelo.

Referências

Antes de fazer esse projeto, leia os artigos:

Projeto 00 - Como usar o Arduino pela primeira vez

Projeto 01 - Pisca Pisca com Arduino

Teste 02 - Leds ligados em série e em paralelo

Definições

Os LEDs (Diodos Emissores de Luz) são componentes amplamente usados em projetos eletrônicos devido à sua eficiência, baixo consumo de energia e facilidade de uso. No mundo do Arduino, controlar LEDs é uma das primeiras tarefas que aprendemos, e é fundamental para entender conceitos como circuitos em série e paralelo, o uso de botões (push buttons), e como medir a tensão e corrente no circuito. Para saber mais sobre leds, leia o artigo Led de 5mm.

Lembre-se que o LED tem polaridade: O terminal maior tem polaridade positiva e o lado do chanfro tem polaridade negativa.

Resistor é um componente eletrônico que limita ou controla a corrente elétrica em um circuito. Ele possui uma resistência elétrica medida em ohms (Ω). A principal função de um resistor é introduzir uma resistência ao fluxo de corrente elétrica, convertendo parte dessa energia em calor por meio do efeito Joule. Para saber mais sobre resistores, leia o artigo Resistor.

Aplicação

Para fins didáticos e projetos gerais com Arduino.

Componentes necessários

Referência

Componente

Quantidade

Imagem

Observação

Protoboard Protoboard 830 pontos 1

No mínimo utilizar protoboard com 400 pontos

Jumpers Kit cabos ligação macho / macho 1  
Resistor

Resistor

3

1 Resistor 100Ω

2 Resistores 150Ω

(Potência Nominal = 1/4W)

Se precisar usar outros valores, calcule o resistor apropriado para o led utilizado ou utilize a tabela padrão  Tabela de resistores para leds

Led 5mm

LED 5mm

2

2 LEDs alto brilho ou difuso (qualquer cor)

Você poderá utilizar também LEDs de 3 mm na cor que desejar.

Arduino UNO R3

Arduino UNO

1

Você poderá utilizar uma placa Arduino UNO original ou similar

Ligando dois LEDs em Série com Arduino

No circuito em série, os LEDs são conectados sequencialmente, ou seja, um após o outro. A corrente elétrica que percorre o circuito é a mesma em cada componente, porém a tensão (diferença de potencial) é dividida entre os LEDs, o que significa que a tensão total será a soma da queda de tensão em cada LED.

Montagem do Circuito

Conecte os componentes no Protoboard como mostra a figura abaixo. Verifique cuidadosamente os cabos de ligação antes de ligar seu Arduino. Lembre-se que o Arduino deve estar totalmente desconectado da energia elétrica enquanto você monta o circuito.

Observações:

a. Se você tiver dúvidas de como usar a protoboard, acesse o link a seguir: Como usar a Protoboard.

b. Leia Teste 02 - Leds ligados em série e em paralelo para verificar circuitos com leds ligados em série, paralelo ou de forma mista.

Atenção

1. Conecte o Pino Digital ao Circuito: Escolhemos o pino 13 do Arduino para controlar o primeiro LED. Conecte-o à extremidade positiva (anodo) do primeiro LED.

2. Conecte o Segundo LED: Conecte o terminal negativo (catodo) do primeiro LED ao terminal positivo do segundo LED.

3. Resistor de Limitação de Corrente: Adicione um resistor entre o catodo do segundo LED e o terminal GND (terra) do Arduino. Isso protegerá os LEDs de sobrecargas de corrente.

Obs.: Como o resistor é um limitador da corrente elétrica, ele poderá estar conectado no anodo (terminal maior) ou no catodo (terminal menor) do led, tanto faz.

4. Como Calcular o Resistor para Dois LEDs em Série no Arduino: Quando conectamos LEDs em série em um circuito, a corrente que percorre cada LED será a mesma, mas a tensão necessária para acender os LEDs será a soma das tensões necessárias para cada um. 

Observações:

a) É muito importante calcular corretamente o resistor para evitar que os LEDs sejam danificados.

b) Para saber mais como usar e calcular LEDs conectados em sério ou em paralelo, leia Teste 02 - Leds ligados em série e em paralelo.

4.1. Identificar dados do led: Os valores abaixo você poderá encontrar no datasheet do led, ou utilizar tabelas de valores genéricos.

Queda de tensão direta (Vf): A tensão necessária para o LED acender. A tensão de cada LED varia com a cor do LED como podemos ver na tabela genérica abaixo.

Corrente de operação (If): A maioria dos LEDs padrão funciona com uma corrente de 10 a 20mA (miliamperes). Para nossos cálculos, usaremos um valor de 20mA (0,02A).

Se você não sabe a tensão e corrente exata do seu LED, utilize a tabela genérica abaixo para LEDs de 3mm e 5mm:

4.2. Tensão de Alimentação: No caso do Arduino, a tensão de alimentação será geralmente de 5V, que é a tensão fornecida pelos pinos de saída digitais do Arduino. No nosso projeto utilizaremos o pino digital 13 do Arduino.

4.3. Tensão total de todos os leds em série: Ao conectar os LEDs em série, a tensão necessária para acender todos os LEDs será a soma das quedas de tensão de cada LED, mas a corrente que percorre o circuito será a mesma.

4.3.1. Como utilizamos 2 LEDs vermelhos, temos uma queda de tensão de 2V cada e uma corrente de 20mA (0,02A). Portanto:

Vtotal = Vled1 + Vled2 = 2V + 2V = 4V

4.4. Tensão no resistor: A tensão no resistor será igual a subtração total dos LEDs da tensão de alimentação. Portanto:

Vresistor = Vfonte - Vtotal = 5V - 4V = 1V

4.5 Calculando o valor do resistor: Usando a Lei de Ohm, temos:

4.5.1. Portanto,  o valor do resistor necessário para proteger os dois LEDs conectados em série deve ser igual ou maior que 50Ω. No entanto, tenha cuidado: valores muito elevados podem diminuir significativamente, ou até eliminar, o brilho dos LEDs.

4.5.2. No nosso projeto vamos adotar um resistor de 100Ω, opção mais comercial e mais fácil de encontrar. 

5. A potência dissipada (ou potência derivada) em um resistor determina a quantidade real de calor que o resistor pode dissipar e é caluculada pela equação: P = V ⋅ i  ou P = i2 . R . (Veja o artigo Resistores para saber mais).

5.1. Desta foram, a potência dissipada no resistor do projeto será calculada como:

Pdissipada = i2 . R  => Pdissipada = (0,02A)2 . 100Ω => Pdissipada = 0,04W

5.2. Portanto, um resistor padrão de potência nominal de 1/4W (0,25W) será suficiente para esta aplicação sem danos para o componente.

5.2.1. A potência nominal está relacionada a quantidade máxima de calor que o resistor pode dissipar sem se danificar e é indicada pelo fabricante. Resistores comuns têm potências nominais que variam de 1/8 W a 3 W ou mais.

5.3. Na prática, projetos de baixa tensão (5V ou menor) e baixas correntes (50mA ou menor) permitem a utilização de resistores de 1/4W sem que haja riscos de superaquecimento. Entretanto, na medida do possível, é sempre recomendável verificar se a potência nominal (indicada pelo fabricante) é maior ou igual a potência dissipada (calculada).

5.4. Nos nossos projetos de Arduino, adotaremos o uso de resistores com Potência Nominal de 1/4W. Resistores com valores maiores também poderão ser utilizados.

6. Identificação de resistores: Os valores dos resistores são identificados por faixas coloridas aplicados no seu corpo. Existem geralmente quatro faixas coloridas, às vezes cinco para resistores de precisão. Consulte uma tabela de códigos de cores de resistores para decifrar o valor no link: Código de Cores de Resistores (tabela). Os valores da Potência Nominal são identificados pelo tamanho do resistor, como mostramos no artigo Resistores.

Código do Projeto (sketch)

Copie o código abaixo e cole no IDE do Arduino. Depois:

int ledPin = 13;  // Pino digital para controlar os LEDs em série

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);  // Configura o pino como saída
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);  // Liga os LEDs
  delay(1000);                 // Aguardar 1 segundo
  digitalWrite(ledPin, LOW);   // Desliga os LEDs
  delay(1000);                 // Aguardar 1 segundo
}

Depois:

  1. Faça a verificação do código e depois carregue o sketch:

2. Carregue o sketch para o Arduino para ver o projeto funcionar.