如何使用微控制器和晶体管驱动LED

第1步：逆向工程

我们有两个LED灯串，但我们不知道串引脚上的电压降和它们所需的电流。可悲的是，我没有数据表来获取这些值。

在这些情况下，我们需要自己弄清楚一切。让我们拆开外壳。

用螺丝刀卸下一些螺丝后，我们可以看到一个非常简单的电路。有趣的部分是LED串引脚，我们看到一个稳压器（3个引脚组件），一个电阻器（上面有100个黑色盒子）和LED串引脚。仔细观察（电路设计），我们看到稳压器输出连接到LED串，LED串又通过10欧姆电阻连接到地（100表示 10x10e 0 ）。让我们放一些电池并测量串引脚和稳压器输出与地之间的电压降。

使用万用表，我们可以测量串引脚上的电压降约3V（如图所示）图片）。我们还在稳压器输出和地之间测量4.5V。因此我们推断出10欧姆电阻上的电压降为1.5V;我们实际上也可以测量它。使用欧姆定律（U = RI），我们知道通过支路的电流为1.5V/10欧姆= 0.150A或150mA。我们可以再次测量电流，但我们需要将万用表与字符串串联，这是不容易的。

我们现在知道如何驱动LED串。让我们构建我们的设备。

第2步：材料和工具

以下是构建设备所需的内容：

- 一些螺丝刀拆卸的东西，我喜欢那种套件

- 一些LED灯串，如果你想重现设备

- 一个ESP8266，它将是大脑我们的设备

- 面包板和一些电线，我们将使用它们来构建原型

- 电阻器分类套件和晶体管分类套件，您还可以购买包含大量有用组件的更大套件，只购买所需组件也是一种选择

如果您想创建永久性产品电路，您将需要一些工具和一些原型板：

- 您可以非常便宜地购买焊接套件以开始使用，您会发现一个可用于对您自己的东西进行逆向工程的万用表，注意不要使用超过30V DC来操作连接到主设备或甚至设备的设备

- 切割器对切割电线和元件引线非常有用

- 一些原型板

- 一些坚固的电线

开始时可能看起来很多但你会为你可能拥有的任何其他项目建立一些股票。如果你不介意等待，你可以以更低的成本订购Aliexpress上的所有东西。作为替代方案，如果您不想购买这些工具，您也可以去最近的黑客空间。

最后，您需要几个小时来构建所有内容（如果您只是按照本教程，则需要更少时间） ）。

第3步：如何使用晶体管

我们知道LED灯串需要150mA，但它比ESP8266可以安全地在其输出引脚上提供的更多。您不希望在微控制器上为每个GPIO引脚驱动超过12mA的电流。要解决这个限制，需要某种可由微控制器控制的开关。最常见的开关是继电器和晶体管。继电器肯定会工作，但会更笨重，更昂贵，并且大多数时候你会想要使用晶体管来驱动继电器。

我们将为这两种器件使用晶体管。要使用类似开关的晶体管，我们必须通过其基极驱动电流。流过LED串的电流将与流过基极的电流成比例。

你可以在Tinkercad上玩一个Arduino和一个晶体管来了解事物的运作方式。我创建了一个可以调整的基本模拟。如果你想了解更多关于Tinkercad的信息，你可以按照这个惊人的教程：如何使用Tinkercad来测试和实现你的硬件。

你可以看到，当GPIO输出为时，晶体管就像一个闭合开关一样工作。当GPIO输出为低电平时，它就像一个开路开关一样。您也可以使用电阻值。与LED串联的电阻将限制流过LED的电流，连接到晶体管基极的电阻将控制流过LED的最大电流。如果增加基极电阻，则不会为LED驱动足够的电流，并且灯会变暗。

您可以查看我的注释，看看我为器件选择的电阻值。我本可以使用3.3V输出而不是5V输出但是我没有相应的电阻来构建电路。不要犹豫，阅读晶体管数据表以寻找晶体管增益。

现在让我们构建一个原型。

步骤4：构建电路原型

我们将需要准备LED串线。首先让我们切断前半部分以分离电池座。然后剥去电线，我用一个接线盒将LED灯串连接到面包板上。我们还需要ESP8266，我使用D1迷你克隆，两个电阻和一个晶体管。

我为晶体管选择了p2222a，但你可以选择任何NPN晶体管。您只需要根据晶体管数据表中的晶体管增益来查看电阻值。我选择1k欧姆的基极电阻和15欧姆的LED电阻。基座由GPIO5或D1驱动。

保留电池座，因为它可用于其他项目甚至为新创建的设备供电。

按照有关如何在ESP8266上传程序的教程使用Arduino IDE，上传闪烁程序，将LED_BUILTIN替换为D1，您现在可以享受闪烁的LED灯串。

如果电路不能正常工作，请尝试根据需要更换LED线将阳极连接到LED电阻器。我总是将电线反转。..

使用万用表检查连接和电压降。当输出高时，您应该在D1和地之间看到3.3V。您还应该看到LED灯串之间的电压为3V。

闪烁的LED灯串是好的，但我们如何使用智能手机控制LED灯串？

步骤5：使用智能手机驱动LED灯串 - 第I部分

您需要在智能手机上安装Blynk应用程序。

安装应用程序后，创建一个新项目。 Blynk将向您发送一封电子邮件，其中包含您的ESP8266计划所需的令牌（一系列十六进制字符）。创建一个充当开关的按钮。按钮应驱动ESP8266的GPIO5或D1引脚。您现在可以播放您的项目。请注意，应用程序会告诉您设备处于脱机状态。

您可以稍后编辑项目以添加将控制灯光的计时器。

步骤6：使用你的智能手机驱动LED灯串 - 第二部分

打开你的Arduino IDE。您需要安装Blynk库;为此，只需按照我制作的截图。转到“工具”菜单，单击“管理库”，搜索“Blynk”，然后安装最新版本。

您现在可以打开一个示例，为您设置ESP8266上的Blynk。屏幕截图显示了该示例。

确保您选择了正确的电路板，在我的情况下选择了“D1 mini”和正确的端口。

使用您的wifi SSID更新代码，密码（通常是Internet框上的WPA或WEP密钥），您还需要填写通过电子邮件收到的令牌。

您现在可以将代码上传到ESP8266。上传代码后，请等待几秒钟以确保您的设备通过WiFi连接到您的互联网路由器，然后您就可以使用您创建的Blynk按钮来控制灯光。

您现在拥有了物联网设备！如果您愿意，可以在那里停止，但不要忘记阅读“资源”部分。如果您想获得更多乐趣并构建永久性电路和机箱，请继续阅读。

步骤7：创建永久电路（奖金）

是时候创建永久电路了。您可以观看此视频以了解有关焊接的信息。我使用标准原型板和ESP8266的一些头。这样，如果我想将微控制器重新用于另一个项目，我可以。您可以选择将微控制器直接焊接到原型板上。如果你没有信心选择一个看起来像面包板的原型板;您将能够重复使用您的面包板连接。

我的第一台设备犯了两个错误。我没有使用LED灯串的接线端子。..。..我倒线了。您可以标记负极或正极导线，但建议使用端子排。第二个错误是我使用3.3V来驱动LED灯串，从而产生更暗的光。如果像我一样，你犯了错误，不用担心，很容易去除焊料并改变电阻值或更新连接。您甚至可以在以后添加更多组件！

现在您已经拥有了永久性电路，现在是时候构建它的机箱了。

步骤8：构建机柜（奖金）

我在Tinkercad上发布了一个sparkfun教程，为我构建一个机箱设备。我用新购买的Prusa i3 MK3和一些PLA长丝（20％填充物和0.2毫米）印刷了外壳。这对我来说实际上是第一次，我已经犯了两个你可以在照片上看到的错误。我的第一个外壳没有USB插头所需的空间，并且没有对齐孔。然后，我设计了一个更合适的新版本，也可以支持盖子。您可以节省一些时间和一些钱，只打印机箱所需的部分以测试电路的适应性。

您现在有两个可以使用Blynk控制的物联网设备。天空是极限。您可以通过控制灯的存在探测器完全扩展项目，使用定时器在一定时间后关闭灯，或者甚至使用LED灯串作为通知系统;例如，当你收到一封电子邮件时，它们会闪烁。