Макетна плата і світлодіод: як не спалити ні LED, ні ESP32

Про проєкт

Макетна плата (breadboard) дозволяє збирати схеми без паяльника: деталі просто вставляються в отвори. У цьому уроці підключимо зовнішній світлодіод до ESP32 і розберемося з двома речами, на яких спотикаються майже всі новачки: як з'єднані отвори макетки і навіщо потрібен резистор.

Що знадобиться

ESP32 DevKit
Макетна плата (half-size або full-size)
Світлодіод 5 мм (будь-якого кольору)
Резистор 220 Ом (червоний-червоний-коричневий)
Перемички «тато-тато»

Як з'єднана макетка

Робоче поле. Кожен короткий стовпчик із п'яти отворів (a–e і окремо f–j) з'єднаний усередині. Деталь, вставлена в стовпчик 5, з'єднана з усім, що стоїть у стовпчику 5 тієї ж половини.
Шини живлення вздовж країв (червона «+» і синя «−») з'єднані по всій довжині. На деяких великих макетках шина розірвана посередині, тож перевірте мультиметром.
Ніжки однієї деталі не можна вставляти в один стовпчик: тоді вони замкнуться між собою.

Схема

GPIO26 ── ряд 5 ──[ 220 Ом ]── ряд 9 ──▶|── ряд 10 ── шина «−» ── GND
                               (анод, довга ніжка)  (катод, коротка)

Перемичка з GPIO26 у стовпчик 5.
Резистор 220 Ом зі стовпчика 5 у стовпчик 9.
Світлодіод: довга ніжка (анод) у стовпчик 9, коротка (катод) у стовпчик 10.
Перемичка зі стовпчика 10 на шину «−».
Перемичка з GND ESP32 на ту ж шину «−».

Навіщо резистор

Світлодіод — не лампочка: після напруги відкриття (~2 В для червоного і зеленого, ~3 В для синього й білого) його опір різко падає, і струм обмежує тільки те, що стоїть послідовно. Без резистора струм визначає лише внутрішній опір виводу. Це десятки міліампер, і гинуть або світлодіод, або вихід ESP32.

Розрахунок за законом Ома:

R = (3.3 В − U(LED)) / I = (3.3 − 2.0) / 0.006 ≈ 220 Ом → ~6 мА.

Для ESP32 рекомендований струм одного виводу — до 20 мА, абсолютний максимум — 40 мА. 5–10 мА цілком достатньо для яскравого індикатора.

Код

// Зовнішній світлодіод на GPIO26 через резистор 220 Ом
const int LED_PIN = 26;

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);   // довгий спалах
  delay(700);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  delay(300);
}

Експерименти в симуляторі

Замініть резистор на 10 Ом: світлодіод «згорить», а симулятор покаже струм і перевантаження виводу.
Приберіть резистор зовсім, поставивши перемичку.
Переверніть світлодіод: у зворотному напрямку він не світиться.
Поставте 1 кОм: світить тьмяніше, але для індикатора в темній кімнаті цього часто досить.

Що далі

Додайте кнопку, щоб вмикати світлодіод вручну, або потенціометр, щоб плавно змінювати яскравість через ШІМ.