Что такое последовательное соединение. Последовательное и параллельное соединение проводников: принципы, формулы, применение

Что такое последовательное и параллельное соединение проводников. Как рассчитать общее сопротивление при разных типах соединений. Какие преимущества и недостатки у каждого типа соединения. Где применяются последовательные и параллельные соединения на практике.

Что такое последовательное соединение проводников

Последовательное соединение проводников — это такое соединение, при котором элементы цепи соединяются друг за другом, образуя неразрывную цепь без разветвлений. При последовательном соединении:

• Сила тока одинакова во всех элементах цепи
• Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных элементах
• Общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех элементов

Основная формула для расчета общего сопротивления при последовательном соединении:

R = R1 + R2 + R3 + …

Где R — общее сопротивление, R1, R2, R3 и т.д. — сопротивления отдельных элементов.

Особенности параллельного соединения проводников

При параллельном соединении все элементы цепи подключаются к одним и тем же двум точкам. Основные характеристики параллельного соединения:

• Напряжение на всех элементах одинаковое
• Общий ток равен сумме токов через отдельные элементы
• Обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений элементов

Формула для расчета общего сопротивления при параллельном соединении:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Где R — общее сопротивление, R1, R2, R3 и т.д. — сопротивления отдельных элементов.

Преимущества и недостатки последовательного соединения

Основные преимущества последовательного соединения:

• Простота конструкции
• Возможность использования элементов с меньшим номинальным напряжением
• Удобство для создания делителей напряжения

Недостатки последовательного соединения:

• При выходе из строя одного элемента перестает работать вся цепь
• Сложность регулировки отдельных элементов
• Общее сопротивление всегда больше сопротивления отдельных элементов

Достоинства и недостатки параллельного соединения

Преимущества параллельного соединения:

• Независимость работы отдельных элементов
• Легкость подключения и отключения устройств
• Общее сопротивление всегда меньше наименьшего из сопротивлений элементов

Недостатки параллельного соединения:

• Большой общий ток при подключении многих устройств
• Сложность создания делителей напряжения
• Необходимость использования элементов с одинаковым номинальным напряжением

Применение последовательного соединения на практике

Последовательное соединение часто используется в следующих случаях:

• Елочные гирлянды — позволяет использовать много маломощных лампочек
• Предохранители — для защиты всей цепи
• Делители напряжения — для получения нужного напряжения
• Измерительные приборы — для расширения пределов измерения
• Батарейки в фонарике — для увеличения общего напряжения

Где применяется параллельное соединение

Параллельное соединение широко используется в следующих областях:

• Бытовая электропроводка — для независимого включения приборов
• Осветительные системы — для раздельного управления светильниками
• Электрические щиты — для подключения разных потребителей
• Солнечные батареи — для увеличения тока
• Компьютерные блоки питания — для получения разных напряжений

Смешанное соединение проводников

На практике часто используется смешанное (последовательно-параллельное) соединение проводников. Оно сочетает в себе особенности обоих типов соединений и позволяет создавать более сложные электрические схемы.

При расчете смешанных цепей используют следующий алгоритм:

1. Выделяют участки с чисто последовательным или параллельным соединением
2. Рассчитывают эквивалентное сопротивление для этих участков
3. Заменяют рассчитанные участки одним эквивалентным элементом
4. Повторяют процесс, пока вся схема не сведется к одному сопротивлению

Смешанное соединение позволяет комбинировать преимущества обоих типов соединений и создавать оптимальные схемы для конкретных задач.

Законы Кирхгофа для расчета сложных электрических цепей

Для расчета сложных электрических цепей, которые нельзя свести к простому последовательному или параллельному соединению, используются законы Кирхгофа:

• Первый закон Кирхгофа: сумма токов, входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла
• Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма напряжений вдоль любого замкнутого контура равна нулю

Эти законы позволяют составить систему уравнений для нахождения токов и напряжений в любой электрической цепи, независимо от сложности ее топологии.

Практические советы по выбору типа соединения

При проектировании электрических цепей следует учитывать следующие рекомендации:

• Используйте последовательное соединение, когда нужно обеспечить одинаковый ток через все элементы
• Применяйте параллельное соединение для независимого управления устройствами
• Комбинируйте оба типа соединений для оптимизации параметров цепи
• Учитывайте номинальные параметры элементов при выборе схемы соединения
• Используйте законы Кирхгофа для расчета сложных цепей

Правильный выбор типа соединения позволяет создавать эффективные и надежные электрические системы.

Последовательное соединение — урок. Физика, 8 класс.

При последовательном соединении все потребители подключены друг за другом.

 

 

Рис. \(1\). Последовательно соединённые потребители

 

На рисунке показано последовательное соединение, в которое включены три лампочки и источник тока.

Если такое соединение подключают к источнику тока, тогда через все потребители течёт ток одинаковой силы.

 

I=I1=I2=I3=…

При последовательном соединении электрическое напряжение между полюсами источника тока постепенно распределяется на все последовательно включённые потребители. Напряжение на каждом участке можно рассчитать по закону Ома: \(U = IR\). Напряжение, которое таким образом рассчитано для участка цепи, называют падением напряжения.

 

U=U1+U2+U3+…

Общее сопротивление при последовательном соединении является суммой всех отдельных сопротивлений.

 

R=R1+R2+R3+…

 

Недостаток последовательного соединения такой: если на одном из участков цепи какой-либо из потребителей не работает (например, перегорела одна лампочка), тогда ток не течёт во всей цепи. Примером последовательного соединения является гирлянда новогодних лампочек.
Чем больше проводников включены в цепь последовательного соединения, тем будет больше общее сопротивление цепи и, вместе с тем, — меньше сила протекающего в цепи тока.

 

Рис. \(2\). Проводники

Источники тока выгодно связывать последовательным соединением (соединяя противоположные полюса), так как при этом общее напряжение цепи становится больше.

 

Рис. \(3\). Несколько источников тока

 

Последовательно с потребителем в цепь включают электрический предохранитель. Предохранитель размыкает электрическую цепь, если сила тока превышает допустимое значение.

Рис. \(4\). Различные предохранители и держатели (гнёзда) предохранителей

Источники:

Рис. 1, Последовательно соединённые потребители. © ЯКласс.
Рис. 2. Проводники. © ЯКласс.
Рис. 3. http://andzja.wordpress.com/category/elektriba/
Рис. 4. http://www.hjertmans.lv/index.php?show_me=produkti&kategorija=672&nodala_id=5
http://www.ndg.lv/latvian/Macibas/FizInter/b2.2.4.htm

Что такое последовательное и параллельное чтение. Параллельное и последовательное соединение сопротивлений

Обычно все затрудняются ответить. А вот загадка эта в применении к электричеству решается вполне определенно.

Электричество начинается с закона Ома.

А уж если рассматривать дилемму в контексте параллельного или последовательного соединений — считая одно соединение курицей, а другое — яйцом, то сомнений вообще нет никаких.

Потому что закон Ома — это и есть самая первоначальная электрическая цепь. И она может быть только последовательной.

Да, придумали гальванический элемент и не знали, что с ним делать, поэтому сразу придумали еще лампочку. И вот что из этого получилось. Здесь напряжение в 1,5 В немедленно потекло в качестве тока, чтобы неукоснительно выполнять закон Ома, через лампочку к задней стенке того же элемента питания. А уж внутри самой батарейки под действием волшебницы-химии заряды снова оказались в первоначальной точке своего похода. И поэтому там, где напряжение было 1,5 вольта, оно таким и остается. То есть, напряжение постоянно одно, а заряды непрерывно движутся и последовательно проходят лампочку и гальванический элемент.

И это обычно рисуют на схеме вот так:

По закону Ома I=U/R

Тогда сопротивление лампочки (с тем током и напряжением, которые я написал) получится

R = 1/U , где R = 1 Ом

А мощность будет выделяться P = I * U , то есть P=2,25 Вm

В последовательной цепи, особенно на таком простом и несомненном примере, видно, что ток, который бежит по ней от начала до конца, — все время один и тот же. А если мы теперь возьмем две лампочки и сделаем так, чтобы ток пробегал сначала по одной, а потом по другой, то будет опять то же самое — ток будет и в той лампочке, и в другой снова одинаковым. Хотя другим по величине. Ток теперь испытывает сопротивление двух лампочек, но у каждой из них сопротивление как было, так и осталось, ведь оно определяется исключительно физическими свойствами самой лампочки. Новый ток вычисляем опять по закону Ома.

Он получится равным I=U/R+R,то есть 0,75А, ровно половина того тока, который был сначала.

В этом случае току приходится преодолевать уже два сопротивления, он становится меньше. Что и видно по свечению лампочек — они теперь горят вполнакала. А общее сопротивление цепочки из двух лампочек будет равно сумме их сопротивлений. Зная арифметику, можно в отдельном случае воспользоваться и действием умножения: если последовательно соединены N одинаковых лампочек, то общее их сопротивление будет равно N, умноженное на R, где R — сопротивление одной лампочки. Логика безупречная.

А мы продолжим наши опыты. Теперь сделаем нечто подобное, что мы провернули с лампочками, но только на левой стороне цепи: добавим еще один гальванический элемент, точно такой, как первый. Как видим, теперь у нас в два раза увеличилось общее напряжение, а ток стал снова 1,5 А, о чем и сигнализируют лампочки, загоревшись снова в полную силу.

Делаем вывод:

• При последовательном соединении электрической цепи сопротивления и напряжения ее элементов суммируются, а ток на всех элементах остается неизменным.

Легко проверить, что это утверждение справедливо как для активных компонентов (гальванических элементов), так и для пассивных (лампочек, резисторов).

То есть это значит, что напряжение, измеренное на одном резисторе (оно называется падением напряжения), можно смело суммировать с напряжением, измеренным на другом резисторе, и в сумме получатся те же 3 В. А на каждом из сопротивлений оно окажется равным половине — то есть 1,5 В. И это справедливо. Два гальванических элемента вырабатывают свои напряжения, а две лампочки их потребляют. Потому что в источнике напряжения энергия химических процессов превращается в электроэнергию, принявшую вид напряжения, а в лампочках та же самая энергия из электрической превращается в тепловую и световую.

Вернемся к первой схеме, подключим в ней еще одну лампочку, но иначе.

Теперь напряжение в точках, соединяющих две ветки, то же, что и на гальваническом элементе — 1,5 В. Но так как сопротивление у обеих лампочек тоже такое, как и было, то и ток через каждую из них пойдет 1,5 А — ток «полного накала».

Гальванический элемент теперь питает их током одновременно, следовательно, из него вытекают сразу оба эти тока. То есть общий ток из источника напряжения будет равен 1,5 А + 1,5 А = 3,0 А.

В чем же отличие этой схемы от схемы, когда те же самые лампочки были включены последовательно? Только в накале лампочек, то есть только в токе.

Тогда ток был 0,75 А, а теперь он стал сразу 3 А.

Получается, если сравнить с первоначальной схемой, то при последовательном соединении лампочек (схема 2) току сопротивления оказывалось больше (отчего он уменьшался, и лампочки теряли светимость), а параллельное подключение оказывает МЕНЬШЕ сопротивления, хотя сопротивление лампочек осталось неизменным. В чем тут дело?

А дело в том, что мы забываем одну интересную истину, что всякая палка о двух концах.

Когда мы говорим, что резистор сопротивляется току, то как бы забываем, что он ток все-таки проводит. И теперь, когда подключили лампочки параллельно, увеличилось суммарное для них свойство проводить ток, а не сопротивляться ему. Ну и, соответственно, некую величину

G , по аналогии с сопротивлением R и следовало бы назвать проводимостью. И должна она в параллельном соединении проводников суммироваться.

Ну и вот она

Закон Ома тогда будет выглядеть

I = U * G &

И в случае параллельного соединения ток I будет равен U*(G+G) = 2*U*G, что мы как раз и наблюдаем.

Замена элементов цепи общим эквивалентным элементом

Инженерам часто приходится узнавать токи и напряжения во всех частях схем. А реальные электрические схемы бывают достаточно сложными и разветвленными и могут содержать множество элементов, активно потребляющих электроэнергию и соединенных друг с другом в совершенно разных сочетаниях. Это называется расчет электрических схем. Он делается при проектировании энергоснабжения домов, квартир, организаций. При этом очень важно, какие токи и напряжения будут действовать в электрической цепи, хотя бы для того, чтобы выбрать подходящие им сечения проводов, нагрузки на всю сеть или ее части, и так далее. А уж насколько сложны бывают электронные схемы, содержащие тысячи, а то и миллионы элементов, думаю, понятно всякому.

Самое первое что, напрашивается — это воспользоваться знанием того, как ведут себя токи напряжения в таких простейших соединениях сети, как последовательное и параллельное. Делают так: вместо найденного в сети последовательного соединения двух или более активных устройств-потребителей (как наши лампочки) нарисовать один, но чтобы его сопротивление было таким же, как у обоих. Тогда картина токов и напряжений в остальной части схемы не изменится. Аналогично и с параллельным соединением: вместо них нарисовать такой элемент, ПРОВОДИМОСТЬ которого была бы такой же, как у обоих.

Теперь если схему перерисовать, заменив последовательные и параллельные соединения одним элементом, то получим схему, которая называется «схемой эквивалентного замещения».

Такую процедуру можно продолжать до тех пор, пока у нас не останется наипростейшая — которой мы в самом начале иллюстрировали закон Ома. Только вместо лампочки будет стоять одно сопротивление, которое и называют эквивалентным сопротивлением нагрузки.

Это первая задача. Она дает нам возможность по закону Ома рассчитать общий ток во всей сети, или общий ток нагрузки.

Вот это и есть полный расчет электрической сети.

Примеры

Пусть цепь содержит 9 активных сопротивлений. Это могут быть лампочки или что-то другое.

На ее входные клеммы подано напряжение в 60 В.

Значения сопротивлений для всех элементов следующие:

Найти все неизвестные токи и напряжения.

Надо пойти по пути поиска параллельных и последовательных участков сети, рассчитывать эквивалентные им сопротивления и постепенно упрощать схему. Видим, что R 3 , R 9 и R 6 соединены последовательно. Тогда им эквивалентное сопротивление R э 3, 6, 9 будет равно их сумме R э 3, 6, 9 = 1 + 4 + 1 Ом = 6 Ом.

Теперь заменяем параллельный кусочек из сопротивлений R 8 и R э 3, 6, 9, получая R э 8, 3, 6, 9 . Только при параллельном соединении проводников, складывать придется проводимости.

Проводимость измеряется в единицах, называемых сименсами, обратных омам.

Если перевернуть дробь, получим сопротивление R э 8, 3, 6, 9 = 2 Ом

Совершенно так же, как в первом случае, объединяем сопротивления R 2 , R э 8, 3, 6, 9 и R 5, включенные последовательно, получая R э 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1 + 2 + 1 = 4 Ом.

Осталось два шага: получить сопротивление, эквивалентное двум резисторам параллельного соединения проводников R 7 и R э 2, 8, 3, 6, 9, 5.

Оно равно R э 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 = 1/(1/4+1/4)=1/(2/4)=4/2 = 2 Ом

На последнем шаге просуммируем все последовательно включенные сопротивления R 1 , R э 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 и R 4 и получим сопротивление, эквивалентное сопротивлению всей цепи R э и равное сумме этих трех сопротивлений

R э = R 1 + R э 7, 2, 8, 3, 6, 9, 5 + R4 = 1 + 2 + 1 = 4 Ом

Ну и вспомним, в честь кого назвали единицу сопротивлений, написанную нами в последней из этих формул, и вычислим по его закону общий ток во всей цепи I

Теперь, двигаясь в обратном направлении, в сторону все большего усложнения сети, можно получать по закону Ома токи и напряжения во всех цепочках нашей достаточно простой схемы.

Так обычно и рассчитывают схемы электроснабжения квартир, которые состоят из параллельных и последовательных участков. Что, как правило, не годится в электронике, потому что там многое по-другому устроено, и все гораздо замысловатее. И вот такую, например, схему, когда не поймешь, параллельное это соединение проводников или последовательное, рассчитывают по законам Кирхгофа.

В электротехнике и электронике очень широко используются резисторы. Применяются они в основном для регулирования в схемах тока и напряжения. Основные параметры: электрическое сопротивление (R) измеряется в Омах, мощность (Вт) , стабильность и точность их параметров в процессе эксплуатации. Можно вспомнить ещё множество его параметров, — ведь это обычное промышленное изделие.

Последовательное соединение

Последовательное соединение — это такое соединение, при котором каждый последующий резистор подключается к предыдущему, образуя неразрывную цепь без разветвлений. Ток I=I1=I2 в такой цепи будет одинаковым в каждой её точке. Напротив, напряжение U1, U2 в различных её точках будет разным, причём работа по переносу заряда через всю цепь, складывается из работ по переносу заряда в каждом из резисторов, U=U1+U2. Напряжение U по закону Ома равно току, умноженному на сопротивление, и предыдущее выражение можно записать так:

где R — общее сопротивление цепи. То есть по простому идет падение напряжения в точках соединения резисторов и чем больше подключенных элементов, тем больше происходит падение напряжения

Отсюда следует, что
, общее значение такого соединения определяется суммированием сопротивлений последовательно. Наши рассуждения справедливы для любого количества последовательно соединяемых участков цепи.

Параллельное соединение

Объединим начала нескольких резисторов (точка А). В другой точке (В) мы соединим все их концы. В результате получим участок цепи, который называется параллельным соединением и состоит из некоторого количества параллельных друг другу ветвей (в нашем случае – резисторов). При этом электрический ток между точками А и B распределится по каждой из этих ветвей.

Напряжения на всех резисторах будут одинаковы: U=U1=U2=U3, их концы — это точки А и В.

Заряды, прошедшие за единицу времени через каждый резистор, в сумме образуют заряд, прошедший через весь блок. Поэтому суммарный ток через изображенную на рисунке цепь I=I1+I2+I3.

Теперь, использовав закон Ома, последнее равенство преобразуется к такому виду:

U/R=U/R1+U/R2+U/R3.

Отсюда следует, что для эквивалентного сопротивления R справедливо:

1/R=1/R1+1/R2+1/R3

или после преобразования формулы мы можем получить другую запись, такого вида:
.

Чем большее количество резисторов (или других звеньев электрической цепи, обладающих некоторым сопротивлением) соединить по параллельной схеме, тем больше путей для протекания тока образуется, и тем меньше общее сопротивление цепи.

Следует отметить, что обратная сопротивлению величина называется проводимостью. Можно сказать, что при параллельном соединении участков цепи складываются проводимости этих участков, а при последовательном соединении – их сопротивления.

Примеры использования

Понятно, что при последовательном соединении, разрыв цепи в одном месте приводит к тому, что ток перестает идти по всей цепи. Например, ёлочная гирлянда перестаёт светить, если перегорит всего одна лампочка, это плохо.

Но последовательное соединение лампочек в гирлянде даёт возможность использовать большое количество маленьких лампочек, каждая из которых рассчитана на напряжение сети (220 В), делённое на количество лампочек.

Последовательное соединение резисторов на примере 3-х лампочек и ЭДС

Зато при последовательном подключении предохранительного устройства его срабатывание (разрыв плавкой вставки) позволяет обесточить всю электрическую цепь, расположенную после него и обеспечить нужный уровень безопасности, и это хорошо. Выключатель в сеть питания электроприбора включается также последовательно.

Параллельное соединение также широко используется. Например, люстра – все лампочки соединены параллельно и находятся под одним и тем же напряжением. Если одна лампа перегорит, — не страшно, остальные не погаснут, они остаются под тем же самым напряжением.

Параллельное соединение резисторов на примере 3-х лампочек и генератора

При необходимости увеличения способности схемы рассеивать тепловую мощность, выделяющуюся при протекании тока, широко используются и последовательное, и параллельное объединение резисторов. И для последовательного, и параллельного способов соединения некоторого количества резисторов одного номинала общая мощность равна произведению количества резисторов на мощность одного резистора.

Смешанное соединение резисторов

Также часто используется смешанное соединение. Если,например необходимо получить сопротивление определенного номинала, но его нет в наличии можно воспользоваться одним из выше описанных способов или воспользоваться смешанным соединением.

Отсюда, можно вывести формулу которая и даст нам необходимое значение:

Rобщ.=(R1*R2/R1+R2)+R3

В нашу эпоху развития электроники и различных технических устройств в основе всех сложностей лежать простые законы, которые поверхностно рассматриваются на данном сайте и думаю, что вам они помогут успешно применять в своей жизни. Если например взять ёлочную гирлянду, то соединения лампочек идет друг за другом, т.е. грубо говоря это отдельно-взятое сопротивление.

Не так давно гирлянды стали соединятся смешанным способом. Вообще, в совокупности все эти примеры с резисторами взяты условно, т.е. любым элементом сопротивления может быть ток проходящий через элемент с падением напряжения и выделением тепла.

Ток в электроцепи проходит по проводникам от источника напряжения к нагрузке, то есть к лампам, приборам. В большинстве случаев в качестве проводника используются медные провода. В цепи может быть предусмотрено несколько элементов с разными сопротивлениями. В схеме приборов проводники могут быть соединены параллельно или последовательно, также могут быть смешанные типы.

Элемент схемы с сопротивлением называется резистором, напряжение данного элемента является разницей потенциалов между концами резистора. Параллельное и последовательное электрическое соединение проводников характеризуется единым принципом функционирования, согласно которому ток протекает от плюса к минусу, соответственно потенциал уменьшается. На электросхемах сопротивление проводки берется за 0, поскольку оно ничтожно низкое.

Параллельное соединение предполагает, что элементы цепы подсоединены к источнику параллельно и включаются одновременно. Последовательное соединение означает, что проводники сопротивления подключаются в строгой последовательности друг за другом.

При просчете используется метод идеализации, что существенно упрощает понимание. Фактически в электрических цепях потенциал постепенно снижается в процессе перемещения по проводке и элементам, которые входят в параллельное или последовательное соединение.

Последовательное соединение проводников

Схема последовательного соединения подразумевает, что они включаются в определенной последовательности один за другим. Причем сила тока во всех из них равна. Данные элементы создают на участке суммарное напряжение. Заряды не накапливаются в узлах электроцепи, поскольку в противном случае наблюдалось бы изменение напряжения и силы тока. При постоянном напряжении ток определяется значением сопротивления цепи, поэтому при последовательной схеме сопротивление меняется в случае изменения одной нагрузки.

Недостатком такой схемы является тот факт, что в случае выхода из строя одного элемента остальные также утрачивают возможность функционировать, поскольку цепь разрывается. Примером может служить гирлянда, которая не работает в случае перегорания одной лампочки. Это является ключевым отличием от параллельного соединения, в котором элементы могут функционировать по отдельности.

Последовательная схема предполагает, что по причине одноуровневого подключения проводников их сопротивление в любой точки сети равно. Общее сопротивление равняется сумме уменьшения напряжений отдельных элементов сети.

При данном типе соединения начало одного проводника подсоединяется к концу другого. Ключевая особенность соединения состоит в том, что все проводники находятся на одном проводе без разветвлений, и через каждый из них протекает один электроток. Однако общее напряжение равно сумме напряжений на каждом. Также можно рассмотреть соединение с другой точки зрения – все проводники заменяются одним эквивалентным резистором, и ток на нем совпадает с общим током, который проходит через все резисторы. Эквивалентное совокупное напряжение является суммой значений напряжения по каждому резистору. Так проявляется разность потенциалов на резисторе.

Использование последовательного подключения целесообразно, когда требуется специально включать и выключать определенное устройство. К примеру, электрозвонок может звенеть только в момент, когда присутствует соединение с источником напряжения и кнопкой. Первое правило гласит, что если тока нет хотя бы на одном из элементов цепи, то и на остальных его не будет. Соответственно при наличии тока в одном проводнике он есть и в остальных. Другим примером может служить фонарик на батарейках, который светит только при наличии батарейки, исправной лампочки и нажатой кнопки.

В некоторых случаях последовательная схема нецелесообразна. В квартире, где система освещения состоит из множества светильников, бра, люстр, не стоит организовывать схему такого типа, поскольку нет необходимости включать и выключать освещение во всех комнатах одновременно. С этой целью лучше использовать параллельное соединение, чтобы иметь возможность включения света в отдельно взятых комнатах.

Параллельное соединение проводников

В параллельной схеме проводники представляют собой набор резисторов, одни концы которых собираются в один узел, а другие – во второй узел. Предполагается, что напряжение в параллельном типе соединения одинаковое на всех участках цепи. Параллельные участки электроцепи носят название ветвей и проходят между двумя соединительными узлами, на них имеется одинаковое напряжение. Такое напряжение равно значению на каждом проводнике. Сумма показателей, обратных сопротивлениям ветвей, является обратной и по отношению к сопротивлению отдельного участка цепи параллельной схемы.

При параллельном и последовательном соединениях отличается система расчета сопротивлений отдельных проводников. В случае параллельной схемы ток уходит по ветвям, что способствует повышению проводимости цепи и уменьшает совокупное сопротивление. При параллельном подключении нескольких резисторов с аналогичными значениями совокупное сопротивление такой электроцепи будет меньше одного резистора число раз, равное числу .

В каждой ветви предусмотрено по одному резистору, и электроток при достижении точки разветвления делится и расходится к каждому резистору, его итоговое значение равно сумме токов на всех сопротивлениях. Все резисторы заменяются одним эквивалентным резистором. Применяя закон Ома, становится понятным значение сопротивления – при параллельной схеме суммируются значения, обратные сопротивлениям на резисторах.

При данной схеме значение тока обратно пропорционально значению сопротивления. Токи в резисторах не взаимосвязаны, поэтому при отключении одного из них это никоим образом не отразится на остальных. По этой причине такая схема используется во множестве устройств.

Рассматривая возможности применения параллельной схемы в быту, целесообразно отметить систему освещения квартиры. Все лампы и люстры должны быть соединены параллельно, в таком случае включение и отключение одного из них никак не влияет на работу остальных ламп. Таким образом, добавляя выключатель каждой лампочки в ветвь цепи, можно включать и отключать соответствующий светильник по необходимости. Все остальные лампы работают независимо.

Все электроприборы объединяются параллельно в электросеть с напряжением 220 В, затем они подключаются к . То есть все приборы подключаются независимо от подключения прочих устройств.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для детального понимания на практике обоих типов соединений, приведем формулы, объясняющие законы данных типов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном типе соединения отличается.

При последовательной схеме имеется одинаковая сила тока во всех проводниках:

Согласно закону Ома, данные типы соединений проводников в разных случаях объясняются иначе. Так, в случае последовательной схемы, напряжения равны друг другу:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Помимо этого, общее напряжение равно сумме напряжений отдельно взятых проводников:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

Полное сопротивление электроцепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников, вне зависимости от их числа.

В случае параллельной схемы совокупное напряжение цепи аналогично напряжению отдельных элементов:

А совокупная сила электротока рассчитывается как сумма токов, которые имеются по всем проводникам, расположенным параллельно:

Чтобы обеспечить максимальную эффективность электрических сетей, необходимо понимать суть обоих типов соединений и применять их целесообразно, используя законы и рассчитывая рациональность практической реализации.

Смешанное соединение проводников

Последовательная и параллельная схема соединения сопротивления могут сочетаться в одной электросхеме при необходимости. К примеру, допускается подключение параллельных резисторов по последовательной или их группе, такое тип считается комбинированным или смешанным.

В таком случае совокупное сопротивление рассчитывается посредством получения сумм значений для параллельного соединения в системе и для последовательного. Сначала необходимо рассчитывать эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной схеме, а затем элементов параллельного. Последовательное соединение считается приоритетным, причем схемы такого комбинированного типа часто используются в бытовой технике и приборах.

Итак, рассматривая типы подключений проводников в электроцепях и основываясь на законах их функционирования, можно полностью понять суть организации схем большинства бытовых электроприборов. При параллельном и последовательном соединениях расчет показателей сопротивления и силы тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, можно грамотно использовать каждый тип организации цепей для подключения элементов оптимальным способом и с максимальной эффективностью.

В предыдущем конспекте был установлено, что сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: I = U/R . Этот закон, установленный экспериментально, называется закон Ома (для участка цепи).

Закон Ома для участка цепи : сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Прежде всего закон всегда верен для твёрдых и жидких металлических проводников. А также для некоторых других веществ (как правило, твёрдых или жидких).

Потребители электрической энергии (лампочки, резисторы и пр.) могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Д ва основных типа соединения проводников : последовательное и параллельное. А также есть еще два соединения, которые являются редкими: смешанное и мостовое.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединится с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. Например, соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде. При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки. При этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд. То есть заряд не скапливается ни в какой части проводника.

Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: I 1 = I 2 = I .

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений : R 1 + R 2 = R . Потому что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается. Она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: U 1 = I* R 1 , U 2 = I*R 2 . В таком случае общее напряжение равно U = I ( R 1 + R 2) . Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике : U = U 1 + U 2 .

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

Для последовательного соединения проводников справедливы законы :

1) сила тока во всех проводниках одинакова; 2) напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках; 3) сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Параллельное соединение проводников

Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи. А вторым концом к другой точке цепи. Вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение и на проводнике 1, и на проводнике 2. В таком случае напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U 1 = U 2 = U .

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: I = I 1 + I 2 .

В соответствии с законом Ома I = U/R, I 1 = U 1 /R 1 , I 2 = U 2 /R 2 . Отсюда следует: U/R = U 1 /R 1 + U 2 /R 2 , U = U 1 = U 2 , 1/R = 1/R 1 + 1/R 2 Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление г , то их общее сопротивление равно: R = г/2 . Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения. В результате уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно. Они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них. А также соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

Для параллельного соединения проводников справедливы законы:

1) напряжение на всех проводниках одинаково; 2) сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках; 3) величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

При одновременном включении нескольких приемников электроэнергии в одну и ту же сеть, эти приемники можно легко рассматривать просто как элементы единой цепи, каждый из которых обладает собственным сопротивлением.

В ряде случаев такой подход оказывается вполне приемлемым: лампы накаливания, электрические обогреватели и т. п. — можно воспринимать как резисторы. То есть приборы можно заменить на их сопротивления, и легко произвести расчет параметров цепи.

Способ соединения приемников электроэнергии может быть одним из следующих: последовательный, параллельный или смешанный тип соединения.

Последовательное соединение

Когда несколько приемников (резисторов) соединяются в последовательную цепь, то есть второй вывод первого присоединяется к первому выводу второго, второй вывод второго соединяется с первым выводом третьего, второй вывод третьего с первым выводом четвертого и т. д., то при подключении такой цепи к источнику питания, через все элементы цепи потечет ток I одной и той же величины. Данную мысль поясняет приведенный рисунок.

Заменив приборы на их сопротивления, рисунок преобразуем в схему, тогда сопротивления с R1 по R4, соединенные последовательно, примут каждый на себя определенные напряжения, которые в сумме дадут значение ЭДС на зажимах источника питания. Для простоты здесь и далее изобразим источник в виде гальванического элемента.

Выразив падения напряжений через ток и через сопротивления, получим выражение для эквивалентного сопротивления последовательной цепи приемников: общее сопротивление последовательного соединения резисторов всегда равно алгебраической сумме всех сопротивлений, составляющих эту цепь. А поскольку напряжения на каждом из участков цепи можно найти из закона Ома (U = I*R, U1 = I*R1, U2 = I*R2 и т. д.) и E = U, то для нашей схемы получаем:

Напряжение на клеммах источника питания равно сумме падений напряжений на каждом из соединенных последовательно приемников, составляющих цепь.

Так как ток через всю цепь течет одного и того же значения, то справедливым будет утверждение, что напряжения на последовательно соединенных приемниках (резисторах) соотносятся между собой пропорционально сопротивлениям. И чем выше будет сопротивление, тем выше окажется и напряжение, приложенное к приемнику.

Для последовательного соединения резисторов в количестве n штук, обладающих одинаковыми сопротивлениями Rk, эквивалентное общее сопротивление цепи целиком будет в n раз больше каждого из этих сопротивлений: R = n*Rk. Соответственно и напряжения, приложенные к каждому из резисторов цепи будут между собой равны, и окажутся в n раз меньше напряжения, приложенного ко всей цепи: Uk = U/n.

Для последовательного соединения приемников электроэнергии характерны следующие свойства: если изменить сопротивление одного из приемников цепи, то напряжения на остальных приемниках цепи при этом изменятся; при обрыве одного из приемников ток прекратится во всей цепи, во всех остальных приемниках.

В силу этих особенностей последовательное соединение встречается редко, и используют его лишь там, где напряжение сети выше номинального напряжения приемников, в отсутствие альтернатив.

К примеру напряжением 220 вольт можно запитать две последовательно соединенные лампы равной мощности, каждая из которых рассчитана на напряжение 110 вольт. Ежели данные лампы при одинаковом номинальном напряжении питания будут обладать различной номинальной мощностью, то одна из них будет перегружена и скорее всего мгновенно перегорит.

Параллельное соединение

Параллельное соединение приемников предполагает включение каждого из них между парой точек электрической цепи с тем, чтобы они образовывали параллельные ветви, каждая из которых питается напряжением источника. Для наглядности опять заменим приемники их электрическими сопротивлениями, чтобы получить схему, по которой удобно вести расчет параметров.

Как уже было сказано, в случае параллельного соединения каждый из резисторов испытывает действие одного и того же напряжения. И в соответствии с законом Ома имеем: I1=U/R1, I2=U/R2, I3=U/R3.

Здесь I — ток источника. Первый закон Кирхгофа для данной цепи позволяет записать выражение для тока в неразветвленной ее части: I = I1+I2+I3.

Отсюда общее сопротивление для параллельного соединения между собой элементов цепи можно найти из формулы:

Величина обратная сопротивлению называется проводимостью G, и формулу для проводимости цепи, состоящей из нескольких параллельно соединенных элементов, также можно записать: G = G1 + G2 + G3. Проводимость цепи в случае параллельного соединения образующих ее резисторов равна алгебраической сумме проводимостей этих резисторов. Следовательно, при добавлении в цепь параллельных приемников (резисторов) суммарное сопротивление цепи уменьшится, а суммарная проводимость соответственно возрастет.

Токи в цепи состоящей из параллельно соединенных приемников, распределяются между ними прямо пропорционально их проводимостям, то есть обратно пропорционально их сопротивлениям. Здесь можно привести аналогию из гидравлики, где поток воды распределяется по трубам в соответствии с их сечениями, тогда большее сечение аналогично меньшему сопротивлению, то есть большей проводимости.

Если цепь состоит из нескольких (n) одинаковых резисторов, соединенных параллельно, то общее сопротивление цепи будет ниже в n раз, чем сопротивление одного из резисторов, а ток через каждый из резисторов будет меньше в n раз, чем общий ток: R = R1/n; I1 = I/n.

Цепь, состоящая из параллельно соединенных приемников, подключенная к источнику питания, отличается тем, что каждый из приемников находится под напряжением источника питания.

Для идеального источника электроэнергии справедливо утверждение: при подключении или отключении параллельно источнику резисторов, токи в остальных подключенных резисторах не изменятся, то есть при выходе из строя одного или нескольких приемников параллельной цепи, остальные будут продолжать работать в прежнем режиме.

В силу данных особенностей параллельное соединение обладает значительным преимуществом перед последовательным, и по этой причине именно соединение параллельное наиболее распространено в электрических сетях. Например, все электроприборы в наших домах предназначены для параллельного подключения к бытовой сети, и если отключить один, то остальным это ничуть не навредит.

Сравнение последовательных и параллельных цепей

Под смешанным соединением приемников понимают такое их соединение, когда часть или несколько из них соединены между собой последовательно, а другая часть или несколько — параллельно. При этом вся цепь может быть образована из разных соединений таких частей между собой. Для примера рассмотрим схему:

Три последовательно соединенных резистора подключены к источнику питания, параллельно одному из них подключены еще два, а третий — параллельно всей цепи. Для нахождения полного сопротивления цепи идут путем последовательных преобразований: сложную цепь последовательно приводят к простому виду, последовательно вычисляя сопротивление каждого звена, и так находят общее эквивалентное сопротивление.

Для нашего примера. Сначала находят общее сопротивление двух резисторов R4 и R5, соединенных последовательно, затем сопротивление параллельного соединения их с R2, потом прибавляют к полученному значению R1 и R3, и после — вычисляют значение сопротивления всей цепи, включая параллельную ветвь R6.

Различные способы соединения приемников электроэнергии применяют на практике для различных целей, чтобы решать конкретные поставленные задачи. Например, смешанное соединение можно встретить в схемах плавного заряда в мощных блоках питания, где нагрузка (конденсаторы после диодного моста) сначала получает питание последовательно через резистор, затем резистор шунтируется контактами реле, и нагрузка оказывается подключенной к диодному мосту параллельно.

Андрей Повный

Последовательное и параллельное соединение | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Последовательное и параллельное соединение проводников». Основные способы соединения проводников в электрической цепи. Как определяется сила тока и напряжение в цепи, состоящей из последовательно соединённых проводников. Как определяется сила тока и напряжение в цепи, состоящей из параллельно соединённых проводников.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

Последовательное и параллельное

соединение проводников

До сих пор мы рассматривали простейшие электрические цепи, состоящие из источника тока, одного потребителя (сопротивления) и измерительных приборов — амперметра и вольтметра. Однако на практике использование таких простых цепей довольно ограниченно. Обычно несколько различных потребителей энергии, соединённых между собой, подключаются к одному источнику тока.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

При последовательном соединении проводники включаются в цепь поочерёдно друг за другом без разветвлений проводов между ними. В таких цепях электрические заряды последовательно проходят через все элементы цепи.

Соберём цепь, состоящую из двух потребителей, например лампочек, источника тока, ключа и амперметров.

Независимо от положения в цепи амперметры показывают одинаковое значение силы тока. Следовательно, при последовательном соединении сила тока в любых участках цепи одна и та же, т.е.   I = I₁ = I₂.

При последовательном соединении один проводник следует за другим, и все заряды, проходящие через первый из них, непременно проходят и через второй (в месте соединения проводников накапливания зарядов не происходит). По закону сохранения заряда сила тока в каждом проводнике одинакова и равна полному току I на данном участке цепи.

Сравним напряжения на каждом из проводников U₁ и U₂ и общее напряжение цепи U. Для этого подключим к каждой из лампочек по отдельному вольтметру, а также подсоединим к ним один общий. Показания вольтметров на каждом из проводников различны. Однако если сложить напряжения U₁ и U₂, получим, что их сумма равна напряжению во всей цепи U.

Таким образом, при последовательном соединении полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи, т. е.   U = U₁ + U₂

Это равенство следует из закона сохранения энергии. Вспомним, что напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении электрического заряда в 1 Кл. Эта работа совершается за счёт энергии движущихся зарядов. Поэтому энергия, израсходованная на всём участке цепи, равна сумме энергий, которые расходуются на отдельных проводниках, составляющих этот участок.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

На практике, помимо последовательного соединения, часто используется другой тип соединения проводников — параллельное.

При параллельном соединении все проводники, входящие в него, имеют общее начало и общий конец. Точку А можно считать началом этого соединения, а точку В — концом.

Сравним ток в общей части цепи с токами в каждом из параллельно соединённых участков цепи (ветвей).

Соединим две лампочки параллельно и подключим их к источнику тока. Для определения силы тока в каждой из ветвей соединения каждую лампочку последовательно соединим с амперметром. Третий амперметр измеряет силу тока в неразветвлённой части цепи.

При параллельном соединении ток I, текущий по цепи, в точке В разветвляется на два тока: I₁ и I₂. Часть тока идёт через одну лампу, часть — через другую. В точке А токи снова соединяются.

Опыт показывает, что сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных проводниках, т. е.   I = I₁ + I₂

При параллельном соединении все проводники подключаются к одному и тому же источнику тока. Поэтому напряжение на параллельных участках цепи одно и то же и равно напряжению на всём рассматриваемом участке:   U = U₁ = U₂.

На практике параллельное соединение проводников используется чаще, чем последовательное. Это связано с тем, что все потребители энергии при параллельном соединении работают даже в том случае, если один из них отключается.

Например, если лампочки люстры соединены параллельно, то перегоревшая лампочка не разрывает сеть и оставшиеся лампочки продолжают гореть.

---

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Последовательное и параллельное соединение проводников».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 2 707

Последовательное соединение — потребитель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Последовательное соединение — потребитель

Cтраница 1

Последовательное соединение потребителей не всегда удобно, поскольку при отключении одного из них ток прекращается во всей цепи и одновременно отключаются все потребители.  [1]

Последовательным соединением потребителей называется такое соединение ( рис. 6.5), при котором через все потребители проходит один и тот же ток.  [3]

При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.  [4]

При последовательном соединении потребителей их общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных потребителей; величина тока в любой точке цепи одинакова, а напряжение между различными точками замкнутой цепи различное.  [6]

При последовательном соединении потребителей ( сопротивлений) величина тока в любой точке цепи одинакова, и напряжение на зажимах каждого потребителя зависит от величины сопротивления и тока в нем.  [7]

Тем не менее последовательное соединение потребителей приходится применять в том случае, когда напряжение источника тока превышает нормальное напряжение, на которое рассчитан потребитель.  [8]

Резонанс в цепи при последовательном соединении потребителей носит название резонанса напряжений.  [10]

Совершенно иначе обстоит дело при последовательном соединении потребителей, при котором изменение сопротивления одного из них тотчас же влечет за собой изменение напряжения на других связанных с ним потребителях. При выключении или обрыве электрической цепи в одном из потребителей и в остальных последовательно включенных потребителях прекращается ток. Отсюда видно, что параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном ( номинальном) напряжении всегда включаются параллельно.  [11]

Следовательно, второе свойство цепи с последовательным соединением потребителей состоит в том, что напряжения на последовательно соединенных потребителях распределяются прямо пропорционально величинам их сопротивлений.  [12]

Итак, четвертое свойство цепи с последовательным соединением потребителей состоит в том, что ее общее сопротивление равно сумме сопротивлений потребителей.  [14]

Как распределяются токи, напряжения и мощности при последовательном соединении потребителей.  [15]

Страницы:      1    2

Последовательное соединение приемников при синусоидальных токах

При последовательном соединении n приемников энергии с комплексными сопротивлениями эквивалентное или общее комплексное сопротивление цепи


причем


Порядок расчета цепи с последовательным соединением элементов зависит от того, какие величины заданы и какие нужно найти.

Пример 4.1.
На рис. 4.1, а показана схема замещения линии электропередачи с присоединенным к ней приемником. Линия представлена последовательным соединением резистивного и реактивного элементов с сопротивлениями , а приемник — пассивным двухполюсником. Индексами 1 и 2 обозначены величины, относящиеся соответственно к началу и концу линии.
Дано:
Определить напряжение в начале линии .

Решение.
Представим пассивный двухполюсник эквивалентной схемой, состоящей из последовательного соединения элементов (рис. 4.1, б).
Ток в двухполюснике (и в линии)
Сопротивления

Искомое напряжение .
На рис. 4.1, в показана векторная диаграмма напряжений и тока (заметим, что в курсе электрических сетей приводятся удобные для расчета формулы, позволяющие просто определять разность и находить ).

Пример 4.2.
Для той же цепи, что и в примере 4.1, дано:
Определить .

Решение.
Сопротивление . Сопротивление определяется по аналогичной формуле, но предварительно надо найти

Пример 4.3.
Для той же цепи, что и в примере 4.1, дано:
Определить ток в линии I.

Решение.
Для решения задачи составим уравнение

Примем начальную фазу напряжения Начальная фаза тока и, следовательно, . Комплексное напряжение .
Подставим в уравнение (а) известные величины

Из этого уравнения с комплексными величинами получаем два уравнения (для действительных и мнимых величин):

Эти два уравнения с геометрической точки зрения представляют равенства проекций вектора суммам проекций векторов на две взаимно перпендикулярные оси (ось действительных и ось мнимых величин).
Находим:

Подставив значение в уравнения (б) и (в), получим

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений в условиях…

Привет, мой друг, тебе интересно узнать все про последовательное соединение сопротивлений, тогда с вдохновением прочти до конца. Для того чтобы лучше понимать что такое последовательное соединение сопротивлений,параллельное соединение сопротивлений , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Последовательное соединение, когда ток в каждом элементе один и тот же.

Свойства последовательного соединения:

а) Ток цепи и напряжения зависит от сопротивления любого из элементов;
б) Напряжение на каждом из последовательно соединенных элементов меньше входного;

в) Последовательное соединение является делителем напряжения.

параллельное соединение сопротивлений

Соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, находящихся под воздействием одного и того же напряжения.

Свойства параллельного соединения:

• Эквивалентное сопротивление всегда меньше наименьшего из сопротивлений ветвей;
• Ток в каждой ветви всегда меньше тока источника. Параллельная цепь является делителем тока;
• Каждая ветвь находится под одним и тем же напряжением источника

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

Рисунок 1.9.1.

Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U₁ и U₂:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR,

где R – электрическое сопротивление всей цепи . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Отсюда следует:

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U₁ и U₂ на обоих проводниках одинаковы:

Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I₁Δt + I₂Δt. Следовательно, I = I₁ + I₂.

Рисунок 1.9.2.

Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Рисунок 1.9.3.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Рисунок 1.9.4.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Цепи, подобные изображенной на рис. 1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

См. также

Как ты считаеешь, будет ли теория про последовательное соединение сопротивлений улучшена в обозримом будующем? Надеюсь, что теперь ты понял что такое последовательное соединение сопротивлений,параллельное соединение сопротивлений и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Параллельное и последовательное соединение проводников

К одному источнику тока можно подключить несколько потребителей. Применяют два вида соединений:

1. параллельное;
2. последовательное;

Каждый из способов характеризуется своими математическими формулами, описывающими силу тока, напряжения и сопротивления на отдельных участках цепи.

Так же, используется смешанное соединение, как комбинация двух описанных способов.

Параллельное соединение

Такой способ соединения можно получить, когда каждый вывод проводника будет контактировать с соответствующим ему выводом другого проводника (рис. 1).

Рис. 1. Параллельный способ соединения

Сопротивление параллельно включенной цепочки можно определить по такому правилу:

\[\large \boxed { \frac {1}{R_{1}} + \frac {1}{R_{2}} = \frac {1}{R_{\text{общ}}} } \]

\(\large R_{1}, R_{2}\left( \text{Ом}\right) \) – сопротивления проводников.

При этом, общее \(\large R_{\text{Общ}} \) сопротивление окажется даже меньше самого наименьшего из резисторов в цепи.

Примечание: Иногда проводник, обладающий сопротивлением, называют резистором, от английского слова resistance. Кроме резисторов используют и другие обозначения элементов на схемах.

Общее сопротивление меньше меньшего из включенных параллельно сопротивлений.

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью. Ее измеряют в единицах, деленных на Ом:

\[\large \boxed { G = \frac {1}{R} } \]

\(\large G = \frac {1}{R} \left( \text{1/Ом}\right) \) – проводимость материала, из которого изготовлен проводник.

Эти две величины являются обратными друг для друга, поэтому, чем больше сопротивление проводка, тем меньше его проводимость.

При параллельном соединении проводимости складываются.

\[\large \boxed { G_{1} + G_{2} = G_{\text{общ}} } \]

Напряжение на проводниках

Напряжения, приложенные к концам всех параллельных участков, равны.

\[\large \boxed { U_{1} = U_{2} = U_{\text{общ}} } \]

\(\large U_{1}, U_{2}\left( B\right) \) – напряжения на концах проводников.

Рис. 2. Равенство напряжений на концах параллельно соединенных элементов цепи

Правило для токов

Общий ток разделится на части. По каждому из параллельных участков будет протекать свой ток.

\[\large \boxed { I_{1} + I_{2} = I_{\text{общ}} } \]

\(\large I_{1}, I_{2}\left( B\right) \) – токи, протекающие по параллельно включенным проводникам.

Рис. 3. Токи, протекающие через каждый параллельно включенный элемент, складываются

При этом, согласно закону Ома (ссылка), чем меньше сопротивление участка, тем больший ток по нему протекает (рис. 4).

Рис. 4. Пример распределения токов на сопротивлениях параллельной части цепи

Из рисунка 4 следует, через проводник с наименьшим (2 Ом) сопротивлением протекает наибольший ток 3 Ампера. А наименьший ток 1 Ампер течет по проводнику, обладающему максимальным сопротивлением 6 Ом.

Во время протекания электрического тока будет наблюдаться его тепловое действие, то есть, резисторы будут нагреваться, независимо от того, параллельно, или последовательно мы их соединяем. Количество выделенной теплоты можно вычислить по закону Джоуля — Ленца.

Последовательное соединение

Для нахождения общего сопротивления цепочки, применяют такое правило:

\[\large \boxed { R_{1} + R_{2} = R_{\text{общ}} } \]

Рис. 5. Последовательный способ соединения

Общее сопротивление больше большего из включенных последовательно сопротивлений.

Правило для напряжений

Приложенное к концам цепочки напряжение распределится между проводниками. Чем большее сопротивление имеет проводник, тем большее падение напряжения будет наблюдаться на его концах.

\[\large \boxed { U_{1} + U_{2} = U_{\text{общ}} } \]

Рис. 6. Способ рассчитать общее напряжение

Общее напряжение разделится на части. Большее напряжение будет на участке с большим сопротивлением.

На рисунке 7 представлена цепочка, состоящая из 4-ех сопротивлений, соединенных последовательно. На проводнике с наименьшим сопротивлением 5 Ом напряжение составляет 1 Вольт.

Рис. 7. Пример распределения напряжений на сопротивлениях последовательной цепи

Наибольшее напряжение 4 Вольта находится на концах проводника с сопротивлением 20 Ом. В то время, как общее напряжение на концах цепочки составляет 10 Вольт.

Примечание: Иногда вместо фразы «напряжение на концах проводника» физики употребляют словосочетание «падение напряжения». Учитывая то, что после каждого элемента последовательной цепочки, остается лишь некоторая часть первоначального общего напряжения.

Ток в проводниках

Подобно жидкости, протекающей в трубе, состоящей из нескольких последовательно соединенных частей, через последовательно соединенные элементы будут проходить одни и те же заряды, то есть, будет протекать единый общий ток.

В последовательно включенной цепочке через все ее элементы протекает один и тот же ток.

Рис. 8. Равенство токов, протекающих через элементы последовательной цепочки

Выводы

Для решения задач нужно запомнить правила для определения сопротивлений параллельной и последовательной цепочек. Эти правила будут справедливы не только для двух, но и для любого количества включенных элементов.

Оставшиеся формулы для напряжений и токов легко получить из формул для сопротивлений, с помощью закона Ома для участка цепи.

Для расчетов разветвленных цепей применяют правила Кирхгофа.

Рис. 9. Все формулы для способов соединения проводников

 

Что подразумевается под последовательной связью?

Не так давно связь через последовательный порт была одним из самых распространенных способов подключения периферийных устройств и оборудования к компьютерам. На протяжении десятилетий последовательные порты служат для передачи данных между ПК, последовательными устройствами (модемами, мышами, принтерами) и компьютерами.

Технологии улучшились, и сегодня у людей есть более быстрые решения для передачи данных. Однако, несмотря на появление USB и FireWire, которые призваны заменить старый добрый COM-порт, последовательная связь по-прежнему сильна во многих сферах нашей жизни.Кажется, что классический последовательный порт никогда не исчезнет, ​​поскольку интерфейсы COM являются основой широкого спектра промышленного оборудования, лабораторных инструментов, встроенных компьютерных плат, оборудования POS и множества других устройств, широко используемых в настоящее время.

Содержание

1. Что подразумевается под последовательной связью?
2. Что такое стандарт RS232?
3. Программирование последовательного порта

Что подразумевается под последовательной связью?

Последовательная связь — это связь, устанавливаемая через последовательные интерфейсы, которые передают данные по одному проводу по одному бит за раз.Для сравнения, параллельные порты передают все 8 бит байта параллельно, все за один раз, по кабелю с 8 проводами. Следовательно, параллельный порт передает данные быстрее, в то время как последовательный порт используется для связи с относительно низкой скоростью передачи данных. В то же время цена и размер кабеля, используемого для последовательной связи, являются реальными преимуществами соединения через последовательный порт.

Что такое интерфейс последовательной связи?

Теперь посмотрим, что такое последовательный интерфейс. Как мы уже знаем, последовательный порт — это интерфейс, используемый для передачи данных по одному биту за раз.Если вы видите D-образный штекер с 9 или 25 контактами на задней стороне старого компьютера, убедитесь, что это COM-порт.

Однако, если вы счастливый обладатель современного компьютера, найти последовательный интерфейс будет немного сложнее. В современных ПК потребительского уровня последовательный порт может присутствовать на материнской плате, но не подключаться к задней панели устройства. Чего нельзя сказать о промышленном оборудовании. Огромное количество современных промышленных приборов все еще используют COM-порты в качестве основного способа подключения к компьютеру.

В любом случае, если на вашем компьютере или устройстве отсутствует последовательный порт, вы можете создать неограниченное количество виртуальных COM-интерфейсов с помощью Virtual Serial Port Driver — специального программного обеспечения для связи с последовательным портом.

Двунаправленная связь

Как вы, возможно, слышали, последовательные порты — это двунаправленные интерфейсы. Двунаправленная связь — это такая связь, при которой каждое устройство может одновременно получать и отправлять данные. Для этого в устройстве используются разные контакты последовательного разъема.Вот как это работает:

• Перед установлением связи отправитель и получатель должны согласовать параметры сигнализации.
• Чтобы начать обмен данными, последовательный порт отправляет стартовый бит (единственный бит со значением 0). После этого фактические биты данных отправляются последовательно.
• По завершении передатчик отправляет стоповый бит, который сигнализирует о завершении передачи данных.

Распиновка и сигналы последовательного порта

DB9 — стандартный 9-контактный разъем, используемый последовательным портом.Ниже вы найдете распиновку разъема с названиями и краткими описаниями каждого сигнала.

PIN	СИГНАЛ	НАЗВАНИЕ	ОПИСАНИЕ
1	Обнаружение несущей	DCD	Указывает, что модем подключен к другому модему.
2	Получение данных	RxData	Показывает, что данные, отправленные модемом, принимаются компьютером.
3	Передача данных	TxData	Сообщает, что данные передаются с компьютера на модем.
4	Терминал данных	Готовый DTR	Указывает, что последовательный порт компьютера открыт и готов к работе.
5	Сигнальная земля	Земля	Обеспечивает опорное напряжение для других сигналов.
6	Набор данных готов	DSR	Модем сообщает компьютеру, что он готов к работе.
7	Запрос на отправку	РТС	Компьютер сообщает модему, что он готов к приему данных.
8	Отменить отправку	CTS	Модем сообщает компьютеру, что он может отправлять данные.
9	Индикатор звонка	RI	Указывает, что на ваш телефон поступает входящий звонок.

Что такое стандарт RS232?

Как правило, IBM-совместимые машины обеспечивают последовательную связь на основе стандартного протокола связи — RS-232.Протокол определяет напряжение для пути, используемого для обмена данными между последовательными устройствами. Однако, будучи одним из наиболее часто используемых последовательных протоколов, RS-232 имеет свои ограничения. Например, вы сможете создать двухточечное соединение между компьютером и устройством, расположенным на расстоянии не более 50 футов друг от друга.

Соединения RS-422 и RS-485

Стандарт RS232 позволяет передавать последовательные данные по трем проводам (линии передачи, приема и общего заземления). Однако относительно земли сигналы RS-232 довольно несимметричны.Чтобы преодолеть эту проблему, был изобретен RS-422. Стандарт RS-422 основан на дифференциальных электрических сигналах, которые обеспечивают большую помехозащищенность и позволяют подключать устройства на больших расстояниях.

За

RS-422 последовал стандарт RS-485, который позволял создавать сети устройств, подключенных к одному COM-порту RS-485. Протокол RS-485 широко используется в промышленных приложениях, которым необходимо работать с большим количеством последовательных устройств одновременно. Благодаря RS-485 несколько приборов могут быть объединены в сеть с контроллером или машиной, работающей как единый центр обработки данных.

Программирование последовательного порта

COM-интерфейсы служат для подключения компьютеров к последовательному оборудованию и программному обеспечению различного типа. Поэтому специалистам часто требуется запрограммировать требуемый COM-порт, чтобы он мог легко взаимодействовать с конкретным коммуникационным программным обеспечением или устройством RS-232. Для этого разработчики прибегают к программированию последовательного порта Windows или объектно-ориентированному программированию, например C #, Visual Basic или Visual C ++.

Будет интересно узнать, как запрограммировать виртуальный COM-порт с помощью Visual Basic и Visual C ++ для связи между AVR и ПК с помощью драйвера виртуального последовательного порта.

Обзор последовательного порта

— MATLAB и Simulink

Что такое последовательная связь?

Последовательная связь — это наиболее распространенный протокол низкого уровня для связи между двумя или более устройств. Обычно одно устройство представляет собой компьютер, а другое устройство может быть модемом, принтер, другой компьютер или научный инструмент, такой как осциллограф или функция генератор.

Как следует из названия, последовательный порт отправляет и принимает байты информации в последовательном мода — по частям.Эти байты передаются в двоичном формате или в текстовом формате. (ASCII) формат.

Для многих приложений последовательного порта вы можете обмениваться данными с вашим прибором без детальное знание того, как работает последовательный порт. Связь устанавливается через серийный объект порта, который вы создаете в рабочем пространстве MATLAB ^® .

Если ваше приложение просто, или, если вы уже знакомы с упомянутыми выше темами, вы можете хочу начать с создания объекта последовательного порта.Если вам нужно подробное описание всех Действия, которые вы, вероятно, предпримете при обмене данными с вашим прибором, см. в разделе «Начало работы с Instrument Control Toolbox».

Стандарт интерфейса последовательного порта

На протяжении многих лет было разработано несколько стандартов интерфейса последовательного порта для подключения компьютеров к периферийные устройства были разработаны. Эти стандарты включают RS-232, RS-422 и RS-485 — все из которых поддерживаются объектом serialport . Наиболее широко используемые стандарт — RS-232.

Текущая версия этого стандарта имеет обозначение TIA / EIA-232C и опубликована Ассоциация телекоммуникационной индустрии. Однако термин «RS-232» все еще широко используется, и используется здесь для обозначения последовательного порта связи, соответствующего стандарту TIA / EIA-232. стандарт. RS-232 определяет следующие характеристики последовательного порта:

• Максимальная скорость передачи данных и длина кабеля

• Названия, электрические характеристики и функции сигналов

• Механические соединения и назначение контактов

Первичная связь использует три контакты: контакт передачи данных, контакт приема данных и Контакт заземления.Другие контакты доступны для управления потоком данных, но не требуются.

Примечание

В этом руководстве предполагается, что вы используете стандарт RS-232. Обратитесь к своему устройству документацию, чтобы узнать, какой стандарт интерфейса вы можете использовать.

Подключение двух устройств последовательным кабелем

Стандарт RS-232 и RS-485 определяет два устройства, подключенных последовательным кабелем, как оконечное оборудование данных (DTE) и оконечное оборудование канала передачи данных (DCE).Этот терминология отражает происхождение RS-232 как стандарт для связи между компьютером терминал и модем.

В этом руководстве ваш компьютер считается DTE, а периферийные устройства, такие как модемы а принтеры считаются DCE. Обратите внимание, что многие научные инструменты работают как DTE.

Поскольку RS-232 в основном включает подключение DTE к DCE, определения назначения контактов укажите прямую проводку, где контакт 1 подключен к контакту 1, контакт 2 подключен к контакту 2 и так далее.Последовательное соединение DTE-to-DCE с использованием вывода передачи данных (TD) и приема Вывод данных (RD) показан ниже. Обратитесь к разделу «Сигналы последовательного порта и назначение выводов» для получения дополнительной информации о выводах последовательного порта.

Если вы соединяете два DTE или два DCE с помощью прямого последовательного кабеля, то вывод TD на каждом устройстве подключен к другому, а вывод RD на каждом устройстве подключен к Другие. Следовательно, для подключения двух одинаковых устройств необходимо использовать нуль-модем кабель.Как показано ниже, нуль-модемные кабели пересекают линии передачи и приема в кабель.

Примечание

К последовательному порту можно подключить несколько устройств RS-422 или RS-485. Если у вас есть Адаптер RS-232 / RS-485, тогда вы можете использовать объект serialport с этими устройств.

Сигналы последовательного порта и назначение контактов

Последовательные порты состоят из двух типов сигналов: сигналов данных и управляющие сигналы .Для поддержки этих типов сигналов, а также сигнала заземления стандарт RS-232 определяет 25-контактное соединение. Однако большинство ПК и платформ UNIX ^® используют 9-контактное соединение. Фактически, для связь через последовательный порт: один для приема данных, один для передачи данных и один для сигнальная земля.

На следующем рисунке показана схема назначения контактов девятиконтактного штекерного разъема на DTE.

В этой таблице описаны контакты и сигналы, связанные с девятиконтактным разъемом.Ссылаться на стандарт RS-232 или RS-485 для описания сигналов и назначения контактов для 25-контактный разъем.

Назначение выводов последовательного порта и сигналов

0

6051 Тип сигнала

0

6051 900

G 900

Сигнальная земля

Ring Control

Вывод	Наклейка	Имя сигнала	6051 Тип сигнала	CD	Carrier Detect	Control
2	RD	Полученные данные	Data
0	Передаваемые данные	Данные
4	DTR	Готовность терминала данных	Control
	Земля
6	DSR	Набор данных готов	Управление
7	RTS	Запрос Control
8	CTS	Готово к отправке	Control
9	RI

Термин «набор данных» является синонимом «модема» или «устройства», а термин «терминал данных» является синонимом слова «компьютер».”

Примечание

Выводы последовательного порта и назначение сигналов относятся к DTE. Например, данные передаются с вывода TD DTE на вывод RD DCE.

Состояния сигналов

Сигналы могут находиться в активном состоянии или в неактивном состоянии состояние . Активное состояние соответствует двоичному значению 1, а неактивное состояние соответствует двоичному значению 0. Активное состояние сигнала часто описывается как логика 1 , на , правда , или марка .Состояние неактивного сигнала часто описывается как логика 0 , выкл , ложь или пространство .

Для сигналов данных состояние «включено» возникает, когда напряжение принимаемого сигнала больше отрицательное значение, чем –3 В, в то время как состояние «выключено» возникает при напряжениях более положительных, чем 3 В вольт. Для управляющих сигналов состояние «включено» возникает, когда напряжение принимаемого сигнала больше положительный, чем 3 вольта, в то время как состояние «выключено» возникает для напряжений более отрицательных, чем –3 вольт.Напряжение от –3 до +3 вольт считается переходной областью, и состояние сигнала не определено.

Для приведения сигнала в состояние «включено» управляющее устройство отменяет (или понижает ) значение для выводов данных и утверждает (или повышает ) значение для управления булавки. И наоборот, чтобы перевести сигнал в состояние «выключено», управляющее устройство устанавливает значение для выводов данных и отменяет значение для выводов управления.

На следующем рисунке показаны состояния «включено» и «выключено» для сигнала данных и для управляющий сигнал.

Выводы данных

Большинство устройств с последовательным портом поддерживают полнодуплексную связь , то есть что они могут отправлять и получать данные одновременно. Поэтому для передача и получение данных. Для этих устройств используются выводы TD, RD и GND. Однако некоторые типы устройств с последовательным портом поддерживают только односторонний или односторонний полудуплекс связь.Для этих устройств только TD и GND булавки используются. В этом руководстве предполагается, что к вашему компьютеру подключен дуплексный последовательный порт. устройство.

Вывод TD передает данные, передаваемые DTE в DCE. Вывод RD передает данные, которые получено DTE от DCE.

Контрольные контакты

Контрольные выводы девятиконтактного последовательного порта используются для определения наличия подключенные устройства и контролировать поток данных. К контактам управления относятся:

,

, , RTS и CTS. Контакты RTS и CTS используются, чтобы сигнализировать, готовы ли устройства к отправке или получать данные. Этот тип управления потоком данных, называемый аппаратным подтверждением связи, используется для предотвратить потерю данных во время передачи. При включении и для DTE, и для DCE аппаратное обеспечение квитирование с использованием RTS и CTS выполняется следующим образом:

1. DTE устанавливает вывод RTS, чтобы проинструктировать DCE, что это готов к приему данных.

2. DCE подтверждает вывод CTS, указывая на то, что отправить данные через вывод TD.Если данные больше не могут быть отправлены, вывод CTS не утверждено.

3. Данные передаются в DTE через вывод TD. Если данные могут больше не принимаются, вывод RTS не подтверждается DTE и передача данных остановлен.

Чтобы включить аппаратное подтверждение связи, см. Управление потоком данных: Подтверждение связи.

Контакты DTR и DSR. Многие устройства используют выводы DSR и DTR, чтобы сигнализировать о том, что они подключены и запитаны.Сигнализация присутствия подключенных устройств с помощью DTR и DSR выполняется следующим образом:

1. DTE устанавливает вывод DTR, чтобы запросить подключение DCE к линия связи.

2. DCE устанавливает вывод DSR, чтобы указать, что он связаны.

3. DCE отменяет подтверждение вывода DSR, когда он отсоединен от линия связи.

Штифты DTR и DSR изначально были разработаны для обеспечения альтернативного метода аппаратное подтверждение связи.Однако контакты RTS и CTS обычно используются таким образом, а не контакты DSR и DTR. Обратитесь к документации вашего устройства, чтобы определить его конкретный контакт. поведение.

Контакты CD и RI. Контакты CD и RI обычно используются для индикации наличия определенных сигналов. во время модем-модемных соединений.

CD используется модемом, чтобы сигнализировать, что он установил соединение с другим модемом, или обнаружил несущий тон. CD утверждается, когда DCE получает сигнал подходящая частота.CD не подтверждается, если DCE не получает подходящий сигнал.

RI используется для индикации наличия звукового сигнала вызова. RI утверждается, когда DCE получает сигнал вызова. RI не подтверждается, когда DCE не получает сигнал вызова (например, между звонками).

Формат последовательных данных

Формат последовательных данных включает один стартовый бит, от пяти до восьми битов данных и один стоп-бит. В формат также могут быть включены бит четности и дополнительный стоповый бит.Эта диаграмма иллюстрирует формат последовательных данных.

Формат данных последовательного порта часто выражается с использованием следующих обозначений:

количество битов данных — тип четности — количество стоповых битов

Например, 8-N-1 интерпретируется как восемь битов данных, без бита четности , и один стоповый бит, в то время как 7-E-2 интерпретируется как семь бит данных, четность и два стоповых бита.

Биты данных часто называют символом , потому что эти биты обычно представляют собой символ ASCII.Остальные биты называются кадрами . биты , потому что они кадрируют биты данных.

байтов и значений

Набор битов, составляющих формат последовательных данных, называется байт . Сначала этот термин может показаться неточным, потому что байт равен 8. бит, а формат последовательных данных может находиться в диапазоне от 7 бит до 12 бит. Однако когда серийный данные хранятся на вашем компьютере, биты кадрирования удаляются, и только биты данных сохраняются.Более того, всегда используются восемь бит данных независимо от количества данных. биты, указанные для передачи, с неиспользованными битами, которым присвоено значение 0.

При чтении или записи данных вам может потребоваться указать значение , который может состоять из одного или нескольких байтов. Например, если вы читаете одно значение с устройства используя формат int32 , тогда это значение состоит из четырех байтов. Для большего Информацию о чтении и записи значений см. в разделе «Запись и чтение данных последовательного порта».

Синхронная и асинхронная связь

Стандарты RS-232 и RS-485 поддерживают два типа протоколов связи: синхронный и асинхронный.

Используя синхронный протокол, все передаваемые биты синхронизируются с общими часами сигнал. Два устройства сначала синхронизируются друг с другом, а затем постоянно отправлять символы, чтобы оставаться синхронизированными. Даже когда фактические данные на самом деле не отправляются, постоянный поток битов позволяет каждому устройству знать, где находится другое в любой момент времени.Что То есть каждый отправленный бит является либо фактическими данными, либо символом ожидания. Синхронный связь обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем асинхронные методы, потому что дополнительные биты для обозначения начала и конца каждого байта данных не требуются.

Используя асинхронный протокол, каждое устройство использует свои собственные внутренние часы, в результате чего байты, которые передаются в произвольное время. Итак, вместо того, чтобы использовать время как способ синхронизировать биты, формат данных используется.

В частности, передача данных синхронизируется с использованием стартового бита слова, в то время как один или несколько стоповых битов указывают на конец слова. Требование отправить эти дополнительные биты приводят к тому, что асинхронная связь будет немного медленнее, чем синхронная. Однако его преимущество заключается в том, что процессору не приходится иметь дело с дополнительными праздные персонажи. Большинство последовательных портов работают асинхронно.

Примечание

В этом руководстве термины «синхронный» и «асинхронный» относятся к тому, считывается или операции записи блокируют доступ к командному окну MATLAB.

Как передаются биты?

По определению, последовательные данные передаются по одному биту за раз. Порядок, в котором биты передаются следующим образом:

1. Стартовый бит передается со значением 0.

2. Передаются биты данных. Первый бит данных соответствует наименьший значащий бит (LSB), а последний бит данных соответствует наибольшему значащий бит (MSB).

3. Передается бит четности (если он определен).

4. Передаются один или два стоповых бита, каждый со значением 1.

Количество бит, передаваемых в секунду, определяется как бод. оценка . Переданные биты включают стартовый бит, биты данных, бит четности. (если определено) и стоповые биты.

Стартовые и стоповые биты

Как описано в разделе «Синхронная и асинхронная связь», большинство последовательных портов работают асинхронно. Это означает, что передаваемый байт должен быть идентифицирован по запуску и остановке. биты.Стартовый бит указывает, когда начинается байт данных, а стоповый бит указывает, когда байт данных был передан. Процесс идентификации байтов с Формат последовательных данных включает следующие шаги:

1. Когда вывод последовательного порта неактивен (не передает данные), он находится в состоянии «включено».

2. Когда данные будут переданы, контакт последовательного порта переключается в состояние «выключено» из-за стартового бита.

3. Контакт последовательного порта переключается обратно в состояние «включено» из-за стоповый бит (ы).Это указывает на конец байта.

Биты данных

Биты данных, передаваемые через последовательный порт, могут представлять команды устройства, датчик показания, сообщения об ошибках и т. д. Данные могут быть переданы либо как двоичные данные, либо как текстовые (ASCII) данные.

Большинство последовательных портов используют от пяти до восьми битов данных. Двоичные данные обычно передается как восемь бит. Текстовые данные передаются в виде семи или восьми битов. биты.Если данные основаны на наборе символов ASCII, то не менее семи битов требуется, потому что существует 2 ⁷ или 128 различных символов. Если восьмой бит должен иметь значение 0. Если данные основаны на расширенном ASCII набор символов, то необходимо использовать восемь бит, потому что их 2 ⁸ или 256 различных символов.

Бит четности

Бит четности обеспечивает простую проверку ошибок (четности) передаваемых данных.Этот В таблице описаны типы проверки четности.

Типы четности

Тип четности	Описание
Четные	Бит данных плюс бит четности 1с.
Mark	Бит четности всегда равен 1.
Нечетный	Биты данных плюс бит четности дают нечетное число 1с.
Пробел	Бит четности всегда равен 0.

Проверка четности меток и пробелов используется редко, поскольку они предлагают минимальную ошибку обнаружение. Вы можете вообще не использовать проверку четности.

Процесс проверки четности состоит из следующих шагов:

1. Передающее устройство устанавливает бит четности в 0 или 1 в зависимости от значений битов данных и выбранного типа проверки четности.

2. Принимающее устройство проверяет, соответствует ли бит четности передаваемые данные. Если да, то биты данных принимаются. Если это не так, то ошибка возвращается.

Примечание

Проверка четности может обнаруживать только однобитовые ошибки. Многобитовые ошибки могут отображаться как действительные данные.

Например, предположим, что биты данных 01110001 передаются на ваш компьютер. Если даже выбрана четность, затем передающее устройство устанавливает бит четности в 0, чтобы произвести четное количество единиц.Если выбрана нечетная четность, то бит четности устанавливается в 1 с помощью передающее устройство для выдачи нечетного числа единиц.

Поиск информации о последовательном порте для вашей платформы

Вы можете найти информацию о последовательном порте, используя ресурсы, предоставляемые платформами Windows и UNIX.

Примечание

Ваша операционная система предоставляет значения по умолчанию для всех настроек последовательного порта. Тем не мение, эти настройки переопределяются вашим кодом MATLAB и не влияют на ваше приложение последовательного порта.

Вы также можете использовать функцию instrhwinfo для возврата доступных последовательных портов. программно.

Используйте функцию

serialportlist для поиска доступных портов

Функция serialportlist возвращает список всех последовательных портов на система, включая виртуальные последовательные порты, обеспечиваемые устройствами USB-to-serial и Bluetooth Устройства профиля последовательного порта. Функция предоставляет список имеющихся у вас последовательных портов. доступ к на вашем компьютере и может использоваться для связи через последовательный порт.Например:

 ans =

  1 × 3 строковый массив

    «COM1» «COM3» «COM4» 

Примечание

Функция serialportlist показывает как доступные, так и используемые порты в системах Windows и macOS, но в Linux он показывает только доступные порты, а не используемые порты.

Платформа Windows

Вы можете получить доступ к информации о последовательном порте через Устройство Управляющий .

1. Откройте Диспетчер устройств .

2. Расширение портов (COM и LPT) список.

3. Дважды щелкните порт связи (COM1) элемент.

4. Выберите вкладку Port Settings .

Платформа UNIX

Чтобы найти информацию о последовательном порте для платформ UNIX, вам необходимо знать имена последовательных портов. Эти имена могут отличаться между разными операционными системами.

В Linux устройства с последовательным портом обычно называются ttyS0 , ttyS1 и так далее.Вы можете использовать команду setserial для отображения или настройки информации о последовательном порте. Например, чтобы отобразить, какие последовательные порты доступны:

 / dev / ttyS0 по адресу 0x03f8 (irq = 4) - 16550A
/ dev / ttyS1 по адресу 0x02f8 (irq = 3) - это 16550A 

Для отображения подробной информации о ttyS0 :

 / dev / ttyS0, Line 0, UART: 16550A, Port: 0x03f8, IRQ: 4
        Baud_base: 115200, close_delay: 50, делитель: 0
        закрытие_wait: 3000, закрытие_wait2: бесконечность
        Флаги: spd_normal skip_test session_lockout 

Note

Если команда setserial -ag не работает, убедитесь, что у вас есть разрешение на чтение и запись для порта.

Для всех поддерживаемых платформ UNIX, включая macOS, вы можете использовать команду stty для отображения или настройки информация о последовательном порте. Например, чтобы отобразить свойства последовательного порта для ttyS0 , тип:

Чтобы настроить скорость передачи 4800 бит в секунду, введите:

 stty speed 4800  / dev / ttyS0 

RS232 vs TTL: Руководство для начинающих по последовательной связи

Последовательная связь — это способ передачи данных на большие расстояния.Обычно связанный с последовательным интерфейсом RS232 и TTL, он позволяет Arduino и другим микроконтроллерам связываться с вашим компьютером или другими последовательными устройствами.

Хотя технологии продвинулись вперед, и в настоящее время у нас есть более быстрые средства передачи данных, такие как USB, последовательная связь по-прежнему широко используется и применима в нашей жизни.

В сегодняшнем блоге мы поговорим о последовательной связи, а именно о следующем:

• Что такое последовательная связь
• Характеристики последовательной связи
• Как работает последовательная связь
• Режимы передачи при последовательной связи
• Последовательная и параллельная связь
• Аппаратные реализации последовательной связи
• Объяснение RS232
• Объяснение TTL
• RS232 vs TTL

---

Что такое последовательная связь? Изображение предоставлено: Codrey Electronics

Serial Communication — это способ передачи данных по одному проводу, один бит за раз.С участием двух сторон; Передатчик и приемник, данные передаются в виде двоичных импульсов с помощью различных методов последовательного цифрового двоичного.

Звучит сложно? Не волнуйтесь, я разобью его на разные части!

Характеристики последовательной связи

Чтобы сначала понять, что такое последовательная связь, вам нужно понять ее характеристики! Эти характеристики имеют решающее значение для связи с последовательными портами.

Скорость передачи

• Используется для измерения скорости передачи, это количество битов, проходящих за одну секунду.
• Более высокие скорости передачи указывают на большее количество передаваемых больших битов в секунду

Стоповые биты

• Стоповые биты используются для одиночного пакета для остановки передачи, обозначенного как «T». Типичные значения: 1, 1,5 и 2 бита

Бит четности

• Бит четности — это функция, используемая для поиска ошибок в данных. Есть 4 вида: четные, нечетные, маркированные и разнесенные

Как работает последовательная связь?

Упрощенный процесс последовательной связи:

• Последовательная связь сначала включает два последовательных устройства, каждое из которых имеет два последовательных контакта;
  • Приемник, RX
  • Передатчик, TX
• Оба устройства затем подключаются путем подключения проводов от TX ведущего устройства к линии RX приемника
• Устройства обмениваются данными последовательно с помощью методов передачи сигналов, широко распространенных; Последовательный TTL, RS-232

Для подробного объяснения того, как работает последовательная связь, вы можете ознакомиться с этой статьей!

Режимы передачи при последовательной связи Кредиты изображений; Codrey Electronics

Из вышесказанного мы поняли, что последовательная связь включает в себя две стороны; Приемопередатчик и приемник.Однако знаете ли вы, что каждый из них может играть разную роль в зависимости от режимов передачи?

При передаче данных по последовательной связи существуют разные режимы передачи, которые приводят к разнице!

Вам может быть интересно, что это такое? Ну есть 3 режима; Односторонний, полудуплексный, полный дуплекс.

Симплексный метод

• Односторонняя связь, одновременно активен только отправитель или получатель.
• Пример: Радио, Телевидение

Полудуплексный режим

• И отправитель, и получатель активны, но не одновременно.Если отправитель передает, получатель может принять, но не может отправить, наоборот.
• Пример: Интернет

Полнодуплексный режим (наиболее часто используемый)

• Отправитель и получатель могут передавать и получать одновременно.
• Пример: связь со смартфоном

---

Последовательная и параллельная связь

Теперь мы больше узнали о последовательном интерфейсе, но знаете ли вы, что есть еще один способ связи? Последовательная связь — это один способ, а другой — через параллельную связь.

Вот быстрое сравнение, которое поможет вам лучше понять оба мира:

	Последовательная связь	Параллельная связь
Передача данных	Биты передаются побитно за один тактовый импульс	Отправляет данные в нескольких битах одновременно
Скорость	Более низкая скорость передачи	Более высокая скорость передачи
Подключение	Использует меньше соединений и кабелей Подходит для связи на большие расстояния	Использует больше проводов, может привести к искажению сигнала Не подходит для передачи на большие расстояния
Стоимость и площадь	Меньше затрат и требуется меньше места за счет меньшего количества проводов	Более высокая стоимость и больше места, необходимого для размещения большего количества проводов
Отправка и получение данных	Полный дуплекс или полудуплекс	Полудуплекс или полудуплекс
Примеры	ПК к ПК, ПК к MCU	ПК на многофункциональный принтер

Основное различие между последовательной и параллельной связью:

• Последовательный : отправка данных по одному биту за раз
• Параллельный : одновременная отправка данных несколькими битами

Что лучше: последовательная или параллельная связь?

Последовательная связь лучше, вот почему!

Хотя параллельная связь может показаться лучшим выбором из-за более высокой скорости передачи данных, последовательная связь поддерживает полнодуплексный режим, что позволяет одновременно передавать и принимать данные.Благодаря этому серийный выпуск по-прежнему может быть быстрее!

Кроме того, с микроконтроллерами, такими как Arduino, использующими последовательную связь, это гораздо более применимо к современному использованию!

---

Аппаратные реализации последовательной связи

Теперь мы поняли, что такое последовательная связь и для чего она нужна. В дальнейшем мы рассмотрим две наиболее популярные аппаратные реализации последовательного интерфейса: TTL и RS-232. Во-первых, RS-232!

Что такое RS232?

При работе с последовательной связью вы обязательно встретите термин RS-232.Что такое RS232, спросите вы?

RS232 — это первый протокол последовательной связи, который широко используется в качестве метода связи для компьютеров и устройств через последовательные порты. Подобно последовательным сигналам вашего микроконтроллера, он передает данные по частям за один раз.

RS232 работает путем подключения оборудования передачи данных (DTE) и оборудования передачи данных (DCE), которое имеет такие контакты, как TXD, RXD и RTS & CTS.

• TXD: передатчик
• RXD: приемник
• RTS: запрос на отправку
• CTS: разрешить отправку
• GND: заземление

Характеристики и параметры RS232:

Параметры	RS232
Режим передачи	Симплекс
Максимальное количество подключенных устройств	2 устройства: 1 драйвер, 1 приемник
Макс.скорость передачи	20 Кбит / с
Макс. длина кабеля	15м
Режим работы	Несимметричный (несимметричный)
Характеристики	Короткое расстояние Полнодуплексный Соединение 1: 1

Преимущества и недостатки RS232

Преимущества

• Низкая стоимость
• Широко доступный и применимый из-за длительного присутствия в телекоммуникационной отрасли
• Простая проводка и разъемы с максимальной поддержкой только 1 драйвера и 1 приемника

Недостатки

• Скорость передачи данных составляет около 20 килобайт в секунду, что ниже, чем мы привыкли сейчас
• Не более 50 футов для двухточечного соединения между компьютером и устройством

Примечание. протокол физического уровня и не определяет скорость передачи всех связанных устройств.Транспортные протоколы различаются в зависимости от используемых устройств.

RS232 Устройства связи

Теперь, когда вы получили базовое представление о RS232, давайте взглянем на несколько устройств RS232 и способы их использования:

Grove — RS232: стабильный и высокоскоростной вариант

The Grove — RS232 позволяет иметь последовательную связь Arduino, подключаясь через plug and play вместо пайки, использования перемычек и т. Д.

Не можете поверить, насколько это просто? Благодаря нашей системе Grove это действительно так просто!

Промышленный изолированный преобразователь USB в RS232 / RS485 / TTL

• Это промышленный изолированный преобразователь USB в RS232 / 485 / TTL с оригинальным FT232RL внутри.
• USB TO RS232 / 485 / TTL очень прост в использовании, он полностью автоматический без задержки. Благодаря быстрой связи, стабильности, надежности и безопасности он является идеальным выбором для промышленного управляющего оборудования и / или приложений с высокими требованиями к связи.
• Он включает:
  • Встроенные схемы защиты, такие как изоляция питания, магнитная изоляция ADI, диод TVS и т. Д.
  • Корпус из алюминиевого сплава, который делает его прочным и долговечным

---

Что такое TTL serial ?

TTL означает Transistor-Transistor Logic , последовательную связь, обычно используемую в методе передачи UART (универсальный асинхронный приемник / передатчик), методе, который используется в большинстве микроконтроллеров в наши дни.

Преимущества и недостатки TTL Serial

Преимущества:

• Низкая стоимость
• Высокая доступность
• Высокая совместимость с микроконтроллером
• Простота использования

Недостатки:

• Шумный из-за низкого запаса по шуму
• Ограниченная скорость и частота
• Повышенное энергопотребление на высоких частотах

---

RS232 и TTL: в чем разница?

Восприимчивость к внешним условиям

RS232 с более высокими напряжениями помогает сделать его менее восприимчивым к шумам, помехам и ухудшению характеристик.

Минимальное и максимальное напряжение

Минимальное и максимальное напряжения сигналов RS-232 составляют +/- 13 В, а сигналы TTL — от 0 до 3,3 В / 5 В.

Простота сопряжения с микроконтроллером

Последовательный порт

TTL был бы более простым вариантом для сопряжения микроконтроллеров, поскольку он хорошо работает в диапазоне напряжения питания микроконтроллера.

Логические уровни

Логические уровни между RS232 и TTL инвертируются, при этом «1» и «0» инвертируются друг относительно друга.

---

Сводка

В целом, TTL намного проще реализовать во встроенных схемах. Однако более низкие уровни напряжения ограничивают длительное использование передачи. Это делает RS232 более универсальным вариантом.

Поскольку RS232 сложен по своей природе, рассмотрите рекомендуемые продукты RS232 для легкого соединения с вашим Arduino или другими микроконтроллерами!

Следите за нами и ставьте лайки:

Теги: преимущества и недостатки rs232, преимущества и недостатки ttl, RS232, rs232 arduino, rs232 vs ttl, последовательная связь, руководство по последовательной связи, ttl, что такое rs232, что такое последовательная связь, что такое ttl

Продолжить чтение

Что такое последовательный порт (RS232), интерфейс

Последовательный порт — это устройство ввода / вывода (ввода / вывода).Устройство ввода-вывода — это всего лишь способ ввода и вывода данных в компьютер. Существует множество типов устройств ввода-вывода, таких как последовательные порты, параллельные порты, контроллеры дисководов, платы Ethernet, универсальные последовательные шины и т. Д. Большинство ПК имеют один или два последовательных порта . У каждого есть 9-контактный разъем (иногда 25-контактный) (рис.1) на задней панели компьютера. Компьютерные программы могут отправлять данные (байты) на вывод передачи (выход) и принимать байты с вывода приема (вход). Остальные контакты предназначены для управления и заземления.

Последовательный порт — это гораздо больше, чем просто разъем. Он преобразует данные из параллельных в последовательные и изменяет электрическое представление данных. Внутри компьютера биты данных передаются параллельно (по нескольким проводам одновременно). Последовательный поток — это поток битов по одному проводу (например, на выводе передачи или приема последовательного разъема). Чтобы последовательный порт мог создать такой поток, он должен преобразовать данные из параллельного (внутри компьютера) в последовательный на выводе передачи (и наоборот).

Большая часть электроники последовательного порта находится в компьютерном чипе (или его части), известном как UART .

Контакты и провода

В старых компьютерах использовались 25-контактные разъемы, но фактически использовалось только около 9-ти контактов, поэтому сегодня большинство разъемов являются только 9-контактными. Каждый из 9 контактов обычно подключается к проводу. Помимо двух проводов, используемых для передачи и приема данных, еще один контакт (провод) является сигнальной землей. Напряжение на любом проводе измеряется относительно этой земли.Таким образом, минимальное количество проводов для двусторонней передачи данных — 3. За исключением того, что известно, что он работает без сигнального заземляющего провода, но с ухудшенными характеристиками, а иногда и с ошибками.

Есть еще провода, которые служат только для целей управления (сигнализации), а не для отправки байтов. Все эти сигналы можно было бы совместно использовать по одному проводу, но вместо этого для каждого типа сигнала есть отдельный выделенный провод. Некоторые (или все) из этих проводов управления называются «линиями управления модемом».Провода управления модемом находятся либо в заявленном состоянии (включено) +12 вольт, либо в отрицательном состоянии (выключено) на -12 вольт. Один из этих проводов должен сигнализировать компьютеру о прекращении отправки байтов по кабелю последовательного порта. И наоборот, другой провод сигнализирует устройству, подключенному к последовательному порту, о прекращении отправки байтов на компьютер. Если подключенное устройство является модемом, другие провода могут дать команду модему положить трубку на телефонную линию или сообщить компьютеру, что соединение установлено или что телефонная линия звонит (кто-то пытается позвонить).

RS-232 или EIA-232 и т. Д.

Последовательный порт (не USB) обычно представляет собой RS-232-C , EIA-232-D или EIA-232-E . Эти три почти одно и то же. Первоначальный префикс RS (рекомендованный стандарт) стал EIA (ассоциация электронной промышленности), а затем EIA / TIA после слияния EIA с TIA (ассоциация телекоммуникационной промышленности). Спецификация EIA-232 также предусматривает синхронную (синхронизирующую) связь, но оборудование для поддержки синхронизации почти всегда отсутствует на ПК.Обозначение RS устарело, но до сих пор широко используется. В этом практическом руководстве будет использоваться EIA. В некоторых документах используется полное обозначение EIA / TIA.

Поток данных (скорости)

Данные (байты, представляющие буквы, изображения и т. Д.) Поступают в ваш последовательный порт и исходят из него. Скорость потока (например, 56k (56000) бит / сек) (неправильно) называется «скоростью». Но почти все говорят «скорость» вместо «расход».

Важно понимать, что средняя скорость часто меньше указанной.Ожидания (или время простоя) приводят к снижению средней скорости. Эти ожидания могут включать длительные ожидания, возможно, секунды из-за управления потоком. С другой стороны, между байтами могут быть очень короткие ожидания (время простоя) в несколько микросекунд. Если устройство, подключенное к последовательному порту (например, модем), не может принять полную скорость последовательного порта, следует уменьшить среднюю скорость.

Управление потоком

Управление потоком означает возможность замедлить поток байтов в проводе. Для последовательных портов это означает возможность останавливать, а затем перезапускать поток без потери байтов.Для модемов необходимо управление потоком, чтобы обеспечить скачок мгновенных значений расхода.

Последовательное прямое кабельное соединение, DB9, DB25, COM-порты и выводы

В этой статье рассматриваются популярные последовательных портов на рабочих станциях, серверов и портативных компьютеров компьютеров. Мы охватываем последовательную передачу данных , распиновку портов , скорость порта , типы последовательных интерфейсов (DB9 и DB25) , нуль-модемные кабели и многое другое.

Последовательное прямое соединение — это тот, который использует COM-порты ваших компьютеров. На каждом компьютере есть как минимум два COM-порта, COM1 и COM2. «COM» означает «Связь». Его распиновка намного проще по сравнению с параллельным портом, но скорость также намного ниже.

Чтобы дать вам представление о том, насколько быстрым (или медленным) является последовательный порт, в лучшем случае вы получите от 12 до 14 КБ в секунду. Это довольно медленно, когда вы привыкли к сетевому подключению, но позвольте мне показать вам, как передаются последовательные данные, чтобы вы также могли понять, почему это намного медленнее:

Рисунок 1.Передача данных через последовательный порт

Изображение выше дает вам представление о том, как передаются последовательные данные. Каждый пронумерованный цветной блок отправляется с ПК 1 на ПК 2. ПК 2 будет получать данные в том же порядке, в котором они были отправлены, другими словами, он будет получать сначала блок данных 1, а затем 2, вплоть до блока 7. Это довольно хорошее представление потока данных в последовательном кабеле. Последовательные порты передают данные последовательно по одной паре проводов (остальные провода используются для управления передачей).

По-другому вы можете думать об этом, как об однополосной дороге, где дорога достаточно широкая, чтобы вмещать только одну машину за раз (один блок данных за раз в нашем примере выше), поэтому вы можете представить, что дорога не может обрабатывать несколько авто в свое время.

Последовательный порт

Большинство новых компьютеров имеют два COM-порта по 9 контактов каждый; это штекерные разъемы DB-9. На более старых компьютерах будет один штекер DB-9 и один штекер DB-25. 25-контактный штекер почти такой же, как 9-контактный, только больше.

Давайте посмотрим на последовательный порт, чтобы понять, о чем мы говорим:

Рисунок 2. Физический последовательный интерфейс — DB-9 (обычно COM1) и DB-25 (обычно COM2)

Для разъемов DB-9 и DB-25 используются разные распиновки, и мы рассмотрим их чуть позже. Давайте еще раз взглянем на COM-порты нового компьютера:

Рисунок 3. Последовательные порты (COM1 и COM2)

Обратите внимание на COM-порты, они оба разъема DB-9, DB-25 больше нет! Разъем над двумя синими COM-портами — это LPT или параллельный порт.

Последовательный порт компьютера может работать с разной скоростью, что позволяет нам подключать различные устройства, которые обмениваются данными с компьютером на разной скорости. В следующей таблице показаны скорости, с которыми могут работать последовательные порты большинства компьютеров, и сколько КБ / с они переводят:

Рисунок 4. Скорость последовательного порта (бит / сек) и скорость передачи данных

Теперь посмотрим на распиновку разъемов DB-9 и DB-25:

Рисунок 5.Распиновка последовательного COM-порта для последовательных интерфейсов DB-9 и DB-25

Кабель последовательной передачи данных

Все, что осталось, это распиновка, необходимая, чтобы позволить нам использовать последовательный кабель для прямого подключения. Для этого типа кабеля существует специальный термин, называемый «нуль-модемным» кабелем, что в основном означает, что вам нужно пересекать TX и RX. Потому что у вас могут быть разные конфигурации, например DB-9 в DB-9, DB-9 в DB-25 и DB-25 в DB-25, я создал разные таблицы, чтобы показать вам распиновку для каждого из них:

1) DB-9 до DB-9 .Вы используете эту конфигурацию, когда вам нужен кабель с разъемом DB-9 на каждом конце:

Рисунок 6. Кабель нуль-модема DB-9 — DB-9 (последовательный)

2) DB-9 до DB-25 . Вы используете эту конфигурацию, когда вам нужен кабель с одним разъемом DB-9 и одним разъемом DB-25 на обоих концах:

Рисунок 7. Кабель нуль-модема DB-9 — DB-25 (последовательный)

3) DB-25 до DB-25 . Вы используете эту конфигурацию, когда вам нужен кабель с разъемом DB-25 на каждом конце:

Рисунок 8.Кабель нуль-модема DB-25 — DB-25 (последовательный)

Ну, это почти все, что касается прямого последовательного подключения через нуль-модемный кабель.

Если вы используете стороннее программное обеспечение для подключения своих компьютеров, вы, вероятно, не столкнетесь с большими проблемами, но если вы используете программное обеспечение Windows, убедитесь, что у вас есть уникальные имена для каждого из ваших компьютеров, потому что Windows будет обрабатывать прямое соединение. как «сетевое» соединение. Это означает, что вы сможете видеть другой компьютер через сетевое окружение.

Далее — Порты LPT — Параллельное прямое кабельное соединение и разводка контактов или Вернуться к разделу сетевых кабелей

Последовательное туннелирование

— Последовательное соединение с Ethernet Техническое примечание — Perle

Последовательное туннелирование можно описать как:

• Расширение последовательного канала (RS232, RS422 или RS485) через Ethernet.
• Инкапсуляция асинхронных последовательных данных от таких устройств, как сканеры, устройства чтения карт и POS-терминалы, через Ethernet.
• Инкапсуляция последовательных данных от промышленных устройств, таких как RTU или ПЛК, использующих ModBus, DNP или другие протоколы через Ethernet.
• Установка последовательного порта к серверу устройств Ethernet на одном конце локальной сети, а другой — где-то еще в локальной сети, чтобы передавать данные RS232 по городу.

Итог: Последовательное туннелирование позволяет установить соединение через Ethernet с последовательным портом на другом сервере последовательных устройств. Последовательные данные упаковываются в пакеты Ethernet TCP / IP в обоих направлениях. Это пакетирование позволяет пользователю подключать сервер последовательных устройств к существующему последовательному устройству и передавать данные через Ethernet на другое устройство без каких-либо изменений в критически важных сетевых приложениях.

Рассмотрим пример. Один сервер последовательных устройств может быть подключен к последовательному порту компьютера, на котором запущено важное приложение в центральном офисе или центре обработки данных. Второй сервер последовательных устройств будет подключен к последовательному порту устройства сбора данных, расположенного в другом конце города. Когда каждый сервер последовательных устройств имеет подключение к локальной сети и подается питание, связь между двумя выделенными серверами устройств автоматически запускает сеанс.

Проще говоря, когда два сервера последовательных устройств используются в режиме последовательного туннелирования, они автоматически передают последовательные данные по локальной сети, как если бы они были прозрачными.Приложение на центральном компьютере только открывает COM-порт и отправляет данные.

Тот факт, что функция последовательного туннелирования делает локальную сеть прозрачной, делает возможными дополнительные приложения. Устройство чтения карт может отправлять данные на дисплей, а камера позиционирования может отправлять информацию контроллеру на производственной линии.

Данные, передаваемые одним последовательным устройством, инкапсулируются и отправляются через Ethernet на сервер другого устройства. Там инкапсуляция удаляется, а затем переносится на другое последовательное устройство.

При выборе сервера последовательных устройств, поддерживающего последовательное туннелирование, серверы устройств Perle IOLAN предлагают самый широкий спектр высокопроизводительных и недорогих вариантов на рынке. Все серверы устройств Perle IOLAN поддерживают туннелирование необработанных последовательных данных через Ethernet.

Серверы защищенных устройств

IOLAN также поддерживают зашифрованное туннелирование через инфраструктуру IPSec VPN.

Разъем последовательного порта | Последовательное соединение по сети

Содержание

1. Что такое соединение через последовательный порт?
2. Что такое связь через последовательный порт?
3. Как взаимодействовать с последовательным устройством — программно-аппаратные решения.
4. Программное обеспечение для доступа и управления последовательными машинами через Интернет.

1. Что такое подключение через последовательный порт?

Последовательный порт — это интерфейс асинхронной связи, который позволяет подключать последовательное устройство к компьютеру. На заре персональных компьютеров последовательное соединение было основным методом подключения периферийных устройств к машине. Принтеры, сканеры, модемы и другое оборудование, которое вы использовали с вашим компьютером, скорее всего, имели последовательное соединение.

Соединение через последовательный порт завершается подключением 9-контактного штыревого разъема к 9-контактному гнезду розетки. Последовательный порт или гнездовой компонент обычно находится на компьютере, а штекерный разъем является частью периферийного устройства.

В последнее время порт USB заменил последовательные порты на большинстве портативных компьютеров, хотя настольные и вертикальные компьютеры обычно оснащены ими. Последовательные разъемы все еще используются на некотором специализированном оборудовании и часто встречаются на устаревших устройствах. Периферийные устройства с последовательными разъемами также можно использовать на компьютерах с USB-портами, используя последовательный порт на USB.

2. Что такое связь через последовательный порт?

Связь через последовательный порт — это передача данных между хостом, например компьютером, и периферийным устройством, например модемом. Основная характеристика последовательной связи заключается в том, что данные передаются по одному биту за раз. Периферийное устройство отправляет один бит за раз через разъем последовательного порта, где он затем доступен для обработки.

Последовательная связь — это улица с двусторонним движением, при которой данные передаются от устройства к хосту в обратном направлении.Это делает этот тип связи идеальным для мониторинга и управления периферийными устройствами. Существует ограничение на длину последовательных кабелей: максимум 15 метров для достижения скорости передачи 9600 бит в секунду.

3. Взаимодействие с последовательным устройством — программно-аппаратные решения.

После того, как вы подключили последовательное устройство к последовательному порту, должен быть способ взаимодействия с этим устройством. Самое основное взаимодействие осуществляется между операционной системой и устройством, поскольку ОС должна обнаружить периферийное устройство и установить связь между ним и хостом.Когда эта ссылка установлена, функциональные возможности устройства становятся доступными для пользователей компьютерной системы.

Последовательные устройства широко используются в промышленных и научных приложениях. Датчики, используемые на крупных производственных объектах и ​​установках, таких как электростанции, часто оснащены серийными разъемами. В некоторых случаях они просто контролируются программным приложением на хост-машине. Управление также может осуществляться через подключенное оборудование через программный интерфейс под управлением операторов.

Подобным образом многие медицинские и научные приборы используют последовательные разъемы. Они отслеживаются и контролируются программными пакетами, работающими на локально подключенных компьютерах. Ограничения, связанные с необходимостью подключения кабеля к хост-машине, означают, что хост должен быть расположен близко к устройствам. Также должен быть доступный порт для каждого устройства, которым вы хотите управлять.

Это создает проблемы по-разному. В большой установке или лаборатории вам может потребоваться одновременный мониторинг множества устройств, и вы не хотите, чтобы вас ограничивало наличие физических портов на вашем компьютере.Возможно, вам придется выбирать между устройствами при выполнении операций мониторинга.

Другой серьезной проблемой является необходимость находиться в непосредственной близости от последовательных устройств, с которыми вы работаете. Возможно, вы захотите предоставить доступ к устройству или управление им с коллегами в городе или на другом конце света. Возможно, ваша компания выиграет от возможности отслеживать и контролировать все свои последовательные устройства из центра. Для этой цели существуют специальные аппаратные решения, называемые серверами последовательных устройств, которые можно использовать для подключения всех устройств с последовательным портом и доступа к ним по сети.Однако использование большего количества дополнительного оборудования может оказаться не очень удобным.

4. Программное обеспечение для доступа к последовательным машинам и управления ими через Интернет

Что вам действительно нужно, так это возможность доступа к вашим последовательным устройствам по сети с помощью программного обеспечения. Коннектор Serial to Ethernet — это программное приложение, разработанное Electronic Team, Inc., которое дает вам такую ​​возможность. Эта программная утилита позволяет вам совместно использовать ваши последовательные порты и устройства по сети, используя протокол TCP / IP или UDP / IP, а также отслеживать и контролировать их, как если бы они были подключены локально.

Serial to Ethernet Connector — это полнофункциональное приложение, которое позволяет удаленно совместно использовать неограниченное количество последовательных портов. У вас есть возможность создать столько виртуальных последовательных портов или соединений, сколько ресурсы вашей системы будут поддерживать. Эти порты могут быть названы осмысленным образом, поскольку вы не ограничены такими именами, как COM1, COM2 и т. Д.

Другие функции включают возможность отправки данных на основе определенных событий, таких как тайм-аут или получение специальных символов.Виртуальные последовательные порты поддерживают высокоскоростной обмен данными в обоих направлениях. Вы можете изменять параметры COM-портов удаленно, а программное обеспечение работает как служба Windows, чтобы гарантировать реконфигурацию соединений после перезагрузки.

Коннектор

Serial to Ethernet — это ваше решение проблемы совместного использования, мониторинга и управления удаленно расположенными последовательными устройствами. Это открывает новые возможности в вашем способе управления бизнесом и может помочь вам оптимизировать свои операции и получить преимущество перед конкурентами.

.