Этот калькулятор предназначен для быстрого расчёта базовых параметров, используемых в популярных Arduino-проектах: подбор резистора для светодиода, делитель напряжения, расчёт частоты ШИМ и ток нагрузки на пине. Полезен как для начинающих, так и для опытных разработчиков схем.
Как работает калькулятор Arduino
- Выберите нужный режим из выпадающего списка.
- Введите соответствующие параметры: напряжение, ток, сопротивление, частоту и т.д.
- Нажмите кнопку расчёта — результаты отобразятся сразу под полями.
Доступные режимы
- Светодиод: расчёт токоограничивающего резистора по исходным данным.
- Делитель напряжения: подбор второго резистора по заданному входному и выходному напряжению.
- ШИМ: расчёт частоты сигнала на основе частоты таймера, предделителя и регистра TOP.
- Нагрузка на пине: определение тока и мощности, потребляемых нагрузкой с заданным сопротивлением.
Основные формулы
Резистор для светодиода:
$$
R = \frac{V_{cc} — V_f}{I}, \quad P = I^2 \cdot R
$$
Делитель напряжения:
$$
V_{out} = \frac{R_2}{R_1 + R_2} \cdot V_{in}, \quad R_2 = R_1 \cdot \frac{V_{out}}{V_{in} — V_{out}}
$$
Частота ШИМ-сигнала:
$$
f_{PWM} = \frac{f_{clk}}{\text{Prescaler} \cdot (\text{TOP} + 1)}, \quad T = \frac{1}{f_{PWM}}
$$
Нагрузка на пине:
$$
I = \frac{V}{R}, \quad P = V \cdot I
$$
Пример вычислений
Режим: Светодиод
Если:
- Vcc = 5 В
- Vf = 2 В
- I = 20 мА
То:
- R ≈ 150 Ом
- P ≈ 0.06 Вт
Стандартные номиналы резисторов (ряд E24)
| Номинал (Ом) | Ближайшие значения |
|---|---|
| 10 | 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18 |
| 22 | 20, 22, 24, 27 |
| 33 | 30, 33, 36, 39 |
| 47 | 43, 47, 51, 56 |
| 68 | 62, 68, 75, 82 |
| 100 | 91, 100, 110, 120 |
| … | … |
Максимально допустимая нагрузка на пины Arduino
| Модель Arduino | Макс. ток на пин | Макс. ток на порт | Общая нагрузка |
|---|---|---|---|
| Uno / Nano | 40 мА | 100 мА | 200 мА |
| Mega 2560 | 40 мА | 150 мА | ~500 мА |
| ESP8266 | 12 мА | 80 мА | 160 мА |
| ESP32 | 40 мА | — | — |
Частоты ШИМ на пинах Arduino Uno
| Пин | Таймер | Частота (по умолчанию) | Примечание |
|---|---|---|---|
| 3, 11 | Timer 2 | 980 Гц | Можно изменить |
| 5, 6 | Timer 0 | 980 Гц | Влияет на millis(), delay() |
| 9, 10 | Timer 1 | 490 Гц | Используется для сервоприводов |
Типовые характеристики светодиодов
| Цвет | Напряжение Vf (В) | Типовой ток (мА) |
|---|---|---|
| Красный | 1.8–2.2 | 10–20 |
| Зелёный | 2.0–3.0 | 10–20 |
| Синий | 3.0–3.5 | 15–25 |
| Белый | 3.0–3.5 | 15–25 |
| ИК (инфракрасный) | 1.2 | 50–100 |
Полезно знать
- Arduino-пины обычно выдерживают ток до 20–40 мА — превышать не рекомендуется.
- При расчётах для ШИМ учтите, что частота влияет на поведение моторов и яркость светодиодов.
- Делитель напряжения не подходит для питания — только для измерений (например, на входе аналогового пина).
Больше интересной информации по контроллерам и различных схем Ардуино проектов смотрите тут.
