Как рассчитать номинал резистора для понижения напряжения. Какие формулы использовать для расчета токоограничивающего резистора. Как работает делитель напряжения на резисторах. Какие виды резисторов бывают и где они применяются.
Основы электричества и роль резисторов в электрических цепях
Для понимания работы резисторов важно иметь базовое представление об электричестве. Электрический ток можно сравнить с потоком воды в трубе:
- Напряжение аналогично разнице давлений на концах трубы
- Сила тока подобна скорости потока воды
- Сопротивление резистора сравнимо с сужением трубы
Эта аналогия помогает понять основные принципы:
- Ток течет от высокого потенциала к низкому, как вода течет сверху вниз
- Чем больше разница потенциалов (напряжение), тем сильнее ток
- Чем больше сопротивление, тем меньше ток при том же напряжении
Резисторы играют ключевую роль в электрических цепях, позволяя контролировать ток и напряжение. Их основные функции:

- Ограничение тока до безопасного уровня
- Деление напряжения
- Преобразование тока в напряжение и наоборот
Закон Ома и его применение для расчета резисторов
Закон Ома — фундаментальный закон электротехники, связывающий напряжение, ток и сопротивление. Он выражается формулой:
U = I * R
где:
- U — напряжение (в вольтах, В)
- I — сила тока (в амперах, А)
- R — сопротивление (в омах, Ом)
Из этой формулы можно вывести три важных соотношения:
- I = U / R — позволяет рассчитать ток через резистор
- R = U / I — используется для расчета необходимого сопротивления
- U = I * R — дает падение напряжения на резисторе
Эти формулы лежат в основе расчета резисторов для различных задач. Например, чтобы рассчитать токоограничивающий резистор для светодиода:
- Определите рабочее напряжение и ток светодиода из документации
- Вычтите напряжение светодиода из напряжения источника питания
- Используйте формулу R = U / I, где U — разница напряжений, а I — рабочий ток светодиода
Последовательное и параллельное соединение резисторов
Понимание последовательного и параллельного соединения резисторов критически важно для анализа и проектирования электрических схем. Эти типы соединений позволяют создавать эквивалентные сопротивления, которых нет в стандартных номиналах.

Последовательное соединение
При последовательном соединении резисторы включаются друг за другом. Общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех резисторов:
R_общее = R1 + R2 + R3 + …
Ток через все резисторы одинаков, а напряжение распределяется пропорционально их сопротивлениям.
Параллельное соединение
При параллельном соединении резисторы подключаются к одним и тем же точкам схемы. Общее сопротивление рассчитывается по формуле:
1/R_общее = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Для двух резисторов эта формула упрощается до:
R_общее = (R1 * R2) / (R1 + R2)
При параллельном соединении напряжение на всех резисторах одинаково, а ток распределяется обратно пропорционально их сопротивлениям.
Расчет токоограничивающего резистора
Токоограничивающий резистор — важный элемент многих электронных схем, особенно при работе со светодиодами и другими компонентами, чувствительными к превышению тока.
Алгоритм расчета токоограничивающего резистора:
- Определите рабочее напряжение (U_раб) и максимальный допустимый ток (I_max) компонента из его технической документации
- Измерьте напряжение источника питания (U_пит)
- Вычислите падение напряжения на резисторе: U_рез = U_пит — U_раб
- Используйте закон Ома для расчета сопротивления: R = U_рез / I_max
- Выберите ближайший больший стандартный номинал резистора
Пример: Рассчитаем токоограничивающий резистор для светодиода с U_раб = 2В и I_max = 20мА при напряжении питания 5В.

- U_рез = 5В — 2В = 3В
- R = 3В / 0.02А = 150 Ом
- Выбираем стандартный резистор 160 Ом
Делитель напряжения на резисторах
Делитель напряжения — это простая, но очень полезная схема, позволяющая получить более низкое напряжение из более высокого. Он состоит из двух резисторов, соединенных последовательно.
Формула для расчета выходного напряжения делителя:
U_вых = U_вх * (R2 / (R1 + R2))
где:
- U_вых — выходное напряжение
- U_вх — входное напряжение
- R1 — верхний резистор
- R2 — нижний резистор
Пример: Нужно получить 3.3В из 5В источника. Выберем R1 = 1 кОм, тогда:
3.3 = 5 * (R2 / (1000 + R2))
Решая это уравнение, получаем R2 ≈ 1940 Ом. Ближайший стандартный номинал — 2 кОм.
Расчет мощности резистора
При выборе резистора важно учитывать не только его сопротивление, но и мощность. Превышение допустимой мощности приведет к перегреву и выходу резистора из строя.
Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле:
P = U * I = I² * R = U² / R
где:
- P — мощность (в ваттах, Вт)
- U — напряжение на резисторе (В)
- I — ток через резистор (А)
- R — сопротивление резистора (Ом)
Пример: На резисторе 100 Ом падает напряжение 5В. Рассчитаем необходимую мощность:

P = 5² / 100 = 0.25 Вт
Следует выбрать резистор с номинальной мощностью больше расчетной, например, 0.5 Вт для надежности.
Виды резисторов и их применение
Существует множество типов резисторов, каждый из которых имеет свои особенности и области применения:
Постоянные резисторы
Имеют фиксированное сопротивление. Наиболее распространены в электронике. Используются для ограничения тока, деления напряжения, создания фильтров.
Переменные резисторы (потенциометры)
Позволяют изменять сопротивление в процессе работы. Применяются для регулировки громкости, яркости, настройки частоты и т.д.
Фоторезисторы (LDR)
Меняют сопротивление в зависимости от освещенности. Используются в системах автоматического освещения, экспонометрах.
Термисторы
Изменяют сопротивление при изменении температуры. Применяются в термостатах, системах контроля температуры.
Варисторы
Резко снижают сопротивление при превышении определенного напряжения. Используются для защиты от перенапряжений.
Выбор типа резистора зависит от конкретной задачи и условий эксплуатации схемы. Правильный выбор обеспечивает надежную и эффективную работу электронного устройства.

Как понизить напряжение через резистор
Расчёт сопротивления для понижения напряжения : 6 комментариев
Добрый день, Фазинур. По идее, в статье у вас должна отображаться автоматическая таблица для расчётов — это и есть калькулятор. Если не отображается — попробуйте с другого устройства или браузера посмотреть…
Спасибо большое, Александр! Не силён в электротехнике, очень помогло! Добавлю в закладки!
Очень рад, что пригодилась статья ) Я вот тоже не силён особо в электротехнике — начально любительский уровень )
В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.
Представление об электричестве
Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток.
Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
– Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
– Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
– Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
– Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.
Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.
Резистор
Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах. Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.
Закон Ома
Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение – это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.
Последовательное и параллельное соединение резисторов
Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:
В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:
В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:
Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.
Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R3=R1+R2
В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета последовательного и параллельного соединения резисторов.
Токоограничивающий резистор
Самая основная роль токоограничивающих резисторов – это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.
Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V1-V2)/R
где (V1-V2) является разностью напряжений до и после резистора.
Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).
Математически это запишется так:
Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.
Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для расчета токоограничительного резистора светодиода.
Резисторы как делитель напряжения
Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:
Если оба резистора имеют одинаковое значение (R1=R2=R), то формулу можно записать так:
Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:
Узловой анализ
Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.
Упрощенные правила узлового анализа
Определение узла
Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.
Определение ветви
Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.
Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.
Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.
Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V1-V2=I1*(R1)
Перенесем:
V2=V1-(I1*R1)
Где V2 является искомым напряжением, V1 является опорным напряжением, которое известно, I1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.
Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1=(V1-V2)/R1
Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1+ I3=I2
Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.
Расчет необходимой мощности резистора
При покупке резистора вам могут задать вопрос: «Резисторы какой мощности вы хотите?» или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р – рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)
На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.
Разновидности резисторов
Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.
Переменный резистор (потенциометр)
На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.
Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.
LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы
Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.
Терморезисторы
Фоторезистор (LDR)
Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.
Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:
Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то Vout будет соответственно от 0.005В до 4.975В.
Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.
Схемотехническое обозначение резисторов
Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать здесь.
В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.
Представление об электричестве
Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы.
Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
– Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
– Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
– Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
– Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.
Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.
Резистор
Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах. Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.
Закон Ома
Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение – это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.
Последовательное и параллельное соединение резисторов
Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:
В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:
В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:
Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.
Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R3=R1+R2
В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета последовательного и параллельного соединения резисторов.
Токоограничивающий резистор
Самая основная роль токоограничивающих резисторов – это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.
Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V1-V2)/R
где (V1-V2) является разностью напряжений до и после резистора.
Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).
Математически это запишется так:
Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.
Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для расчета токоограничительного резистора светодиода.
Резисторы как делитель напряжения
Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:
Если оба резистора имеют одинаковое значение (R1=R2=R), то формулу можно записать так:
Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:
Узловой анализ
Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.
Упрощенные правила узлового анализа
Определение узла
Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.
Определение ветви
Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.
Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.
Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.
Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V1-V2=I1*(R1)
Перенесем:
V2=V1-(I1*R1)
Где V2 является искомым напряжением, V1 является опорным напряжением, которое известно, I1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.
Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1=(V1-V2)/R1
Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1+ I3=I2
Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.
Расчет необходимой мощности резистора
При покупке резистора вам могут задать вопрос: «Резисторы какой мощности вы хотите?» или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р – рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)
На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.
Разновидности резисторов
Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.
Переменный резистор (потенциометр)
На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.
Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.
LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы
Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.
Терморезисторы
Фоторезистор (LDR)
Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.
Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:
Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то Vout будет соответственно от 0.005В до 4.975В.
Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.
Схемотехническое обозначение резисторов
Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать здесь.
Физическая формула расчета эквивалентного сопротивления в цепи
Условные обозначения источников электрической энергии и элементов цепей
Условное обозначение | Элемент |
Идеальный источник ЭДС Е — электродвижущая сила, Е = const Ro = 0 — внутреннее сопротивление | |
Идеальный источник тока I = const Rвн- внутреннее сопротивление источника тока, Rвн>>Rнаг | |
Активное сопротивление R = const | |
Индуктивность L = const | |
Емкость С = const |
К химическим источникам тока относят гальванические элементы и аккумуляторы. В них заряды переносятся в результате химических реакций. При этом в гальваническом элементе реагенты расходуются необратимо, а в аккумуляторе они могут восстанавливаться путем пропускания через аккумулятор электрического тока противоположного направления от других источников.
Источники электрической энергии относятся к группе активных элементов электротехнических устройств. Если Rо=0 и электродвижущая сила (ЭДС) Е=const, то источник называется идеальным. Аккумуляторная батарея по своим параметрам близка к идеальному источнику ЭДС.
К группе пассивных элементов относятся: активное сопротивление R, индуктивность L и емкость С.
В электротехнических устройствах одновременно протекают три энергетических процесса:
1 В активном сопротивлении в соответствии с законом Джоуля — Ленца происходит преобразование электрической энергии в тепло.
Мощность, по определению равна отношению работы к промежутку времени, за который эта работа совершается. Следовательно, мощность тока для участка цепи
p = A/t = ui
Полная мощность, вырабатываемая генератором, равна
где R- полное сопротивление замкнутой цепи, называемое омическим или активным;
Р, I — мощность и ток в цепи постоянного тока.
р, i, и — мгновенные значения активной мощности, тока и напряжения в цепи переменного тока,
g — активная проводимость или величина, обратная сопротивлению g=1/R измеряется в сименсах (См).
В соответствии с законом сохранения энергии работа есть мера изменения различных видов энергии. Так, в электродвигателе за счет работы тока возникает механическая энергия, протекают химические реакции и т. д. На резисторах происходит необратимое преобразование энергии электрического тока во внутреннюю энергию проводника.
Если в проводнике под действием тока не происходит химических реакций, то температура проводника должна измениться. Изменение внутренней энергии проводника (количество теплоты) Q равно работе А, которую совершает суммарное поле при перемещении зарядов:
Q = А = uit
Воспользовавшись законом Ома, получим два эквивалентных выражения:
Это и есть закон Джоуля — Ленца.
Если нужно сравнить два резистора по характеру тепловых процессов, происходящих в них, то нужно предварительно выяснить: протекает ли по ним одинаковый ток или они находятся под одинаковым напряжением?
Если по двум резисторам протекают одинаковые токи, то согласно формуле за одно и то же время больше возрастает внутренняя энергия резистора с большим сопротивлением. С таким случаем мы встречаемся, например, в цепи с последовательным соединением резисторов. Последнее обстоятельство следует учитывать при включении в сеть нагрузки (электроплиток, утюгов, электродвигателей и т. д.). Сопротивление подводящих проводов при этом должно быть значительно меньше, чем сопротивление нагрузки. При несоблюдении этого условия в проводах выделится большое количество теплоты, что может привести к их загоранию.
Если же оба резистора находятся под одинаковым напряжением, то согласно формуле быстрее будет нагреваться резистор с меньшим сопротивлением. Такой эффект, в частности, наблюдают при параллельном соединении резисторов.
Термин «сопротивление» применяется для условного обозначения элемента электрической цепи и для количественной оценки величины R.
Сопротивление измеряется в омах (Ом). 1 Ом — это сопротивление проводника, сила тока в котором равна 1 А, если на концах его поддерживается разность потенциалов 1 В:
1 Ом = 1 В/1 А
Электрическое сопротивление R материалов с изменением температуры меняется. Сопротивление металлических проводников линейно возрастает с температурой. У полупроводников и электролитов с увеличением температуры удельное сопротивление уменьшается, причем нелинейно.
Для сравнения проводников по степени зависимости их сопротивления от температуры t вводится величина a, называемая температурным коэффициентом сопротивления. Отсюда
Для практических расчетов в электрических цепях величину R можно принимать постоянной. В этом случае зависимость напряжения на сопротивлении R от силы тока (вольт-амперная характеристика) будет называться линейной. Электрические цепи, в которые включены постоянные по величине сопротивления, также будут линейными.
Параллельное соединение
КПД источника тока
Когда условные выходы деталей имеют общий контакт в одной точке (узле) схемы, а условные входы так же объединены во второй, говорят о параллельном соединении. Узел на чертеже обозначается графической точкой. Это место, где происходят разветвления цепей в схемах. Такой вариант подключения резисторов обеспечивает одинаковое падение напряжения U для всех параллельных элементов. Ток в этой позиции будет равен сумме токов, идущих по каждому компоненту.
Когда в параллельное подключение входит n резистивных элементов, то разность потенциалов, ток и общее сопротивление будут иметь следующие выражения:
- общий ток: I = I1 + I2 + … + In;
- общее напряжение: U = U1 = U2 = … = Un;
- Rобщ. = Rэкв. = U/I1 + U/I2 + …+ U/In) = 1/R1 + 1/R2 +…+ 1/Rn.
Величину, обратно пропорциональную сопротивлению 1/R, называют проводимостью.
Если n равных по номиналу сопротивлений включить параллельно, то Rэкв. = (R*R)/n*R = R/n. Формула подходит и для индуктивных сопротивлений проволочных катушек и ёмкостных сопротивлений конденсаторов.
Параллельное включение резисторов
Комплексное сопротивление
Комплексное сопротивление — полное сопротивление цепи, обладающей активным и реактивным сопротивлением, выраженное в виде комплексного числа, модуль которого равен полному сопротивлению, а аргумент равен углу сдвига фаз между током и напряжением цепи.
Представление тригонометрической функции посредством вектора, вращающегося в комплексной числовой плоскости. |
Комплексное сопротивление или проводимость какого-либо элемента определяют его реакцию на напряжение или ток.
Пересчет по — соединение ( а ( 3 — 6 следовательно со — пересчитать в парал. |
Комплексное сопротивление может быть получено посредством последовательного го-единшия, а комплексная проводимость — посредством параллельного соединения; поэтому приведенные ф-лы служат для пересчета параллельного включения в последовательное и наоборот.
Комплексное сопротивление — полное сопротивление ( см.) цепи, которая обладает как активным, так и реактивным сопротивлением.
Схема включения лого-метрического измерителя сопротивления заземления.| Эквивалентная схема из мерителя заземления компенсационного типа. |
Комплексное сопротивление является одной из важных характеристик участка ( пасивного элемента) электрической цепи переменного тока. Следует отметить, что понятие комплексного сопротивления имеет смысл лишь при условии, что в электрической цепи действуют синусоидальные напряжения и токи. Поэтому измерения комплексных сопротивлений и их составляющих должны проводиться с соблюдением этих условий. При несинусоидальных напряжении и токе результат измерения может быть получен лишь для определенных гармоник путем использования специальных избирательных устройств.
Комплексное сопротивление равно 3 / 5 ом.
Комплексное сопротивление равно 3 / 5 Ом.
Комплексное сопротивление Z12 является взаимным сопротивлением для входного и выходного контуров, поскольку по нему протекают одновременно входной и выходной токи.
Комплексное сопротивление и его вещественная и мнимая составляющие могут быть представлены на комплексной плоскости ( рис. 12 — 6) в виде треугольника сопротивлений.
Комплексное сопротивление состоит из активной и реактивной составляющих. При этом очень полезно воспользоваться аналогиями из теории электрических цепей.
Комплексные сопротивления, например входные сопротивления антенн, изменяются в зависимости от частоты. Здесь стрелкой показано направление, в котором увеличивается частота. Только в пределах небольших диапазонов в виде исключения возможно движение в обратном направлении. Эти полученные экспериментально результаты можно подтвердить строгими теоретическими выводами, что, однако, вышло бы за рамки настоящей работы.
Схема кварцевого автогенератора с двумя кварцевыми резонаторами, имеющими противоположные ТЧХ. |
Что такое электричество.
Электричество – это совокупность физических явлений, связанных с возникновением, накоплением, взаимодействием и переносом электрического заряда. По мнению большинства историков науки, первые электрические явления были открыты древнегреческим философом Фалесом в седьмом веке до нашей эры. Фалес наблюдал действие статического электричества: притяжение к натертому шерстью янтарю легких предметов и частичек. Чтобы повторить этот опыт самостоятельно вам необходимо потереть о шерстяную или хлопковую ткань любой пластиковый предмет (например, ручку или линейку) и поднести его к мелконарезанным кусочкам бумаги.
Первой серьезной научной работой, в которой описаны исследования электрических явлений стал трактат английского ученого Уильяма Гилберта «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле» изданный в 1600 г. В этой работе автор описал результаты своих опытов с магнитами и наэлектризованными телами. Здесь же впервые упоминается термин электричество.
Исследования У. Гилберта дали серьезный толчок развитию науки об электричестве и магнетизме: за период с начала 17 до конца 19 века было проведено большое количество экспериментов и сформулированы основные законы, описывающие электромагнитные явления. А в 1897 году английский физик Джозеф Томсон открыл электрон – элементарную заряженную частицу, которая определяет электрические и магнитные свойства вещества. Электрон (на древнегреческом языке электрон – это янтарь) имеет отрицательный заряд примерно равный 1,602*10-19 Кл (Кулона) и массу равную 9,109*10-31 кг. Благодаря электронам и другим заряженным частицам происходят электрические и магнитные процессы в веществах.
Электрический ток
Как я уже сказал, этих пастухов с овцами в веществах миллиарды. Следовательно, овец, которые находятся очень далеко от пастуха, еще больше. И вот эти самые овцы гуляют подальше от пастухов и в любой момент могут дать дёру.
Теперь представьте такую ситуацию. Где-то недалеко от этих пастухов находится большое колхозное поле со свежей капустой. И как только свободные овцы это дело просекли (“а почему бы нам не сБЕ-БЕ-БЕжать и полакомиться капустой?”), сразу же всей толпой двинулись “покорять” это поле!
В результате возник поток овец, которые движутся в одну сторону.
Все те же самые процессы происходят и в металле. Как только все свободные электроны начнут двигаться в одном направлении, возникнет электрический ток:
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц, чаще всего электронов, в одном направлении. По аналогии с гидравликой, электроны – это молекулы воды. Электрический ток – поток воды. Думаю, этого пока будет достаточно. Одними словами сыт не будешь, поэтому давайте нарисуем рисунок, чтобы порадовать глаза:
В данный момент шланг валяется где-нибудь в огороде и в нем осталась вода. Шланг никуда не подключен, то есть молекулы воды в шланге находятся в неподвижном состоянии.
По аналогии с электроникой, медный проводок лежит на столе и никуда не подключен.
Но вот настал вечер. Надо полить помидоры и огурцы, иначе к зиме останетесь без закуски. Как только мы открываем кран, вода в шланге начинает движуху:
Теперь вопрос на засыпку: почему когда мы открыли краник, вода побежала по шлангу? Создалось давление… молекулы что левее стали давить на молекулы что правее и движуха началась. Но кто толкал те молекулы, которые толкали молекулы? Это либо насос, либо вода в водобашне под воздействием гравитационной силы Земли.
В электронике электроны толкает так называемая ЭДС. В любой электрической схеме есть тот самый “насос”, который толкает электроны по проводкам и радиоэлементам. Он может находится в самой схеме, либо подключаться в схему извне. Как только электроны начинают движуху в проводке в одном направлении, то можно уже сказать, что в проводке стал течь электрический ток.
Расчёт
До изучения технологий вычислений необходимо уточнить основные определения:
- ветвями называют цепи с одним током;
- узлы – это места их соединения;
- контуры – замкнутые пути прохождения токов по нескольким ветвям.
Следует отдельно отметить два постулата. Они получили специфическое название «правила (законы) Кирхгофа» по фамилии ученого, сформулировавшего базовые принципы.
Первый закон (I1 + I2 + … + In = 0) определяет равным нулю суммарное значение всех токов, которые входят и выходят из одной точки в месте соединения нескольких ветвей.
Надо подчеркнуть! Данное выражение является точным для любых комбинаций компонентов, включенных в соответствующие цепи (резисторов, источников тока и других). Для удобства и наглядности расчетов учитывают входящие в узел токи с положительным знаком, выходящие – с отрицательным.
Второе правило упомянуто в качестве промежуточного вывода при рассмотрении последовательно включенных резисторов (Uип = U1 + U2 + U3). В классической формулировке закон утверждает равенство суммарных ЭДС источников питания и потенциалов на пассивных элементах, объединенных в одном расчетном контуре.
Последовательное соединение резисторов
С учетом сделанных определений можно составить формулу для любого количества резисторов, установленных в единой цепи без разветвлений:
Rобщ = R1 + R2 + … + Rn.
Вне зависимости от иных внешних компонентов, токи на входе и выходе в соответствии с первым правилом Кирхгофа будут одинаковыми.
Пример:
- Uип = 6,5B;
- R1= 8 Ом;
- R2 = 12 Ом;
- R3 = 4 Ом;
- Rобщ = 8 + 12 + 4 = 24 Ом;
- I = 6,5/24 = 0,27 А;
- U1 = I * R1 = 0,27 * 8 = 2,16 В;
- U2 = 0,27 * 12 = 3,24 В;
- U3 = 0,27 * 4 = 1,08 В.
Чтобы проверить последовательное соединение, формула на основе второго правила Кирхгофа пригодится:
Uип = 2,16 + 3,24 +1,08 ≈ 6,5 В.
Расчет подтвердил отсутствие ошибок.
Параллельное соединение резисторов
В этом варианте токи разделяются на входе и соединяются на выходе (первый закон Кирхгофа). Направление движения устанавливают от положительной клеммы с отрицательной подключенного источника питания. В соответствии с рассмотренными выше правилами при равенстве напряжений на отдельных резисторах токи в соответствующих цепях будут разными.
Для примера можно использовать предыдущие исходные данные:
общее сопротивление при параллельном соединении формула для трех компонентов:
Rобщ = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3
- вставив номиналы, делают расчет Rобщ = 8 * 12 * 4 / (8*12 + 12*4 +8*4) = 2,182 Ом;
- I = 6,5/ 2,182 ≈ 2,98 А;
- I1 = 6,5/ 8 = 0,8125 А;
- I2 = 6,5/12 ≈ 0,5417 А;
- I3 = 6,5/4 = 1,625.
Как и в предыдущем случае, расчет проверяют. Если применяют параллельное сопротивление, формула вычислений должна подтвердить равенство токов:
I = 0,8125 + 0,5417 + 1,6225 = 2,9767 ≈ 2,98 А.
Соблюдено суммарное равенство входных и выходных значений для отдельного узла, поэтому ошибки отсутствуют.
Смешанное соединение резисторов
Если в схеме присутствует комбинация последовательных и параллельных соединений, выполняют последовательно упрощение, пользуясь представленными методиками расчетов.
Последовательное преобразование схемы для упрощения вычислений
На следующем рисунке показана последовательность преобразований:
- по значениям установленных R3 и R4 определяют общее значение для участка цепи Rэ;
- далее вычисляют сопротивление последовательных компонентов Rэ и R6;
- на следующем этапе делают расчет для группы R2, Rэк и R5;
- завершающее действие – суммирование R1, Rэ и R7 (рис. ниже).
Итоговый результат (Rэк) будет определять общее (эквивалентное) электрическое сопротивление группы резисторов. При необходимости вычисляют значения токов и напряжений в отдельных ветвях.
Что такое напряжение.
Перемещение заряженных частиц в телах и веществах происходит благодаря разности потенциалов или электрическому напряжению. Напряжение (напряжение тока) — это физическая величина равная отношению работы электрического поля затраченной на перенос электрического заряда из одной точки в другую (между полюсами) к этому заряду. Напряжение измеряется в Вольтах (В) и обозначается буквой V. Для того чтобы переместить между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж (Джоуль), необходимо напряжение тока равное 1 В.
Для лучшего понимания взаимосвязей между разностью потенциалов, электрическим зарядом и током воспользуемся следующим наглядным примером. Представим емкость с трубой внизу, наполненную до определенного уровня водой. Условимся, что количество воды соответствует величине заряда, высота воды в емкости (давление столба жидкости) – это напряжение, а интенсивность выхода потока воды из трубы – это электрический ток.
Чем больше воды в резервуаре, тем больше высота столба воды и выше давление. Аналогично в электрических явлениях: чем больше величина заряда, тем выше напряжение необходимое для его переноса. Начнем выпускать воду: давление в резервуаре будет уменьшаться. Т. е. с уменьшением величины заряда – снижается напряжение тока. Также наглядно это видно при работе фонарика с начавшими разряжаться батарейками: по мере того как разряжаются батарейки яркость лампочки становится все меньше и меньше.
Соотношения фазного и линейного напряжения
Соотношение между напряжением линейным и фазным составляет 1,73. То есть при ста процентах мощности ЛН, напряжение фазы будет 58%. То есть, ЛН превышает ФН в 1,73 раза и при этом стабильно.
ФН и ЛН, отличие и соотношение
Напряжение в трёхфазной цепи оценивается по параметрам линейной составляющей. Обычно оно 380 вольт и тождественно 220 вольтам фазной компоненты сети трёхфазного электротока. В электрических сетях, где имеется четыре провода, напряжение 3-фазного тока обозначается 380/220В. Это позволяет подключить к подобной сети оборудование с 1-фазным потреблением электричества 220В и мощных приборов, которые могут работать от 380В.
Универсальной и приемлемой в большинстве случаев является трёхфазная цепь 380/220В 0-вым проводом. Электроприборы, которые функционируют от однофазного напряженья 220В, могут при подсоединении к паре проводов ФН питаться от ЛН.
Электрооборудование, которое запитывается от трёхфазной сети может работать, только если имеется подсоединение одновременно к 3-м выводам различных фаз. Тогда заземление не обязательно, но если изоляционный материал провода будет повреждён, то отсутствие 0-ого значительно увеличивает опасность удара электрическим током.
Важно! При понижении ЛН меняются величины ФН. При уже выясненном значении междуфазного напряжения определить величину ФН труда не составит
Виды пассивных элементов
Данные устройства характеризуются тем, что вместо рассеивания энергии склонны к ее накоплению. Разные типы таких деталей создают различные формы сопротивления.
Катушка индуктивности
Это радиокомпонент, представляющий собой проводниковый элемент спиральной или винтообразной формы, покрытый изоляцией. В схемах катушки используют для нивелирования помех и искажений, снижения величины переменного тока, генерации магнитного поля. Длинные тонкие элементы носят название соленоидов. Катушки отличаются небольшими величинами активной сопротивляемости и емкости, но обладают индуктивностью, генерируя электродвижущую силу.
Подключение катушки в электрическую цепь
Емкостной элемент
Примером этого вида деталей является конденсатор. Он включает в себя две проводящие обкладки, между которыми находится диэлектрический материал. Протекание электротока обусловлено накоплением и отдачей обкладками своего заряда.
Подсоединение конденсатора в электроцепь
«Постоянный электрический ток. Действие электрического тока»
Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток, необходимы два условия: 1) наличие свободных заряженных частиц, 2) электрическое поле, которое создаёт их направленное движение. Проходя по цепи, происходит действие электрического тока (тепловое, магнитное, химическое).
При существовании тока в разных средах: в металлах, жидкостях, газах — электрический заряд переносится разными частицами. В металлах этими частицами являются электроны, в жидкостях заряд переносится ионами, в газах — электронами, положительными и отрицательными ионами.
Дистиллированная вода не проводит электрический ток, поскольку она не содержит свободных зарядов. Если в воду добавить поваренную соль или медный купорос, то в ней появятся свободные заряды, и она станет проводником электрического тока.
Газы в обычных условиях тоже не проводят электрический ток, так как в них нет свободных зарядов. Однако если в воздушный промежуток между двумя металлическими пластинами, соединёнными с источником тока, внести зажжённую спичку или спиртовку, то газ станет проводником и гальванометр зафиксирует протекание тока по цепи.
Постоянный электрический ток
Постоянный электрический ток — это электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. Постоянный ток является разновидностью однонаправленного тока (англ. direct current), т.е. тока, не изменяющий своего направления. Часто можно встретить сокращения DC от первых букв англ. слов, или символом по ГОСТ 2.721-74.
На рисунке красным цветом изображён график постоянного тока. По горизонтальной оси отложен масштаб времени t, а по вертикальной — масштаб тока I или электрического напряжения U. Как видно, график постоянного тока представляет собой прямую линию, параллельную горизонтальной оси (оси времени).
При постоянном токе через каждое поперечное сечение проводника в единицу времени протекает одинаковое количество электричества (электрических зарядов). Постоянный электрический ток — это постоянное направленное движение заряженных частиц в электрическом поле.
Источник тока
Направленное движение зарядов обеспечивается электрическим полем. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока. В источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс источника заряжается положительно, другой — отрицательно. Между полюсами источника образуется электрическое поле, под действием которого заряженные частицы начинают двигаться упорядоченно.
В источнике тока совершается работа при разделении заряженных частиц. При этом различные виды энергии превращаются в электрическую энергию. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия, в гальваническом элементе — химическая.
Действие электрического тока
Электрический ток, проходя по цепи, производит различные действия. Тепловое действие электрического тока заключается в том, что при его прохождении по проводнику в нём выделяется некоторое количество теплоты. Пример применения теплового действия тока — электронагревательные элементы чайников, электроплит, утюгов и пр. В ряде случаев температура проводника нагревается настолько сильно, что можно наблюдать его свечение. Это происходит в электрических лампочках накаливания.
Магнитное действие электрического тока проявляется в том, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое, действуя на магнитную стрелку, расположенную рядом с проводником, заставляет её поворачиваться. Благодаря магнитному действию тока можно превратить железный гвоздь в электромагнит, намотав на него провод, соединённый с источником тока. При пропускании по проводу электрического тока гвоздь будет притягивать железные предметы.
Химическое действие электрического тока проявляется в том, что при его прохождении в жидкости на электроде выделяется вещество. Если в стакан с раствором медного купороса поместить угольные электроды и присоединить их к источнику тока, то, вынув через некоторое время эти электроды из раствора, можно обнаружить на электроде, присоединённом к отрицательному полюсу источника (на катоде), слой чистой меди.
Некоторые источники утверждают, что существует также механическое действие (например, рамка, по которой течет ток, поворачивается, если её поместить между полюсами магнитов) и световое (светодиоды).
Конспект по по физике в 8 классе: «Постоянный электрический ток. Действие электрического тока».
Следующая тема: «Сила тока. Напряжение»
Расчёт электрических цепей с помощью законов Кирхгофа
Существует несколько методов расчёта электрических цепей, которые различаются между собой параметрами, которые необходимо найти, а так же количеством необходимых расчётов.
Вначале я расскажу, как произвести расчёт цепи в общем виде, но в результате размеры вычислений будут неоправданно большими. Данный метод расчёта основан на законах Ома и Кирхгофа и используется при расчётах небольших цепей с малым количеством контуров. Для этого составляют систему уравнений из (q — 1) уравнений для узлов цепи и n уравнений для независимых контуров. Независимые контуры характеризуются тем, что при составлении уравнений для каждого нового контура входит хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в предыдущий контур. Таким образом, количество уравнений в системе уравнений по данному методу расчёта цепи будет определяться следующим выражением
В качестве примера рассчитаем электрическую цепь, приведённую на рисунке ниже
В качестве примера возьмём следующие параметры схемы: E1 = 50 B, E2 = 30 B, R1 = R3 = 10 Ом, R2 = R5 = 20 Ом, R4 = 25 Ом.
Составим уравнение по первому закону Кирхгофа. Так как узла у нас два, то выберем узел А и составим для него уравнение. Я выбрал условно, что токи I1 и I2 втекают в узел, а I3 – вытекает, тогда уравнение будет иметь вид
Составим недостающие уравнения по второму закону Кирхгофа. В схеме у нас два независимых контура: E1R1R2R4E2R3 и E2R4R5, поэтому выбирая произвольное направление контуров составим недостающие два уравнения. Я выбрал обход по ходу часовой стрелке, поэтому уравнения имеют вид
Таким образом, получившаяся система уравнений будет иметь следующий вид
Решив данную систему, получим следующие результаты: I1 ≈ 0,564 А, I2 ≈ 0,103 А, I2 ≈ 0,667 А.
В результате решения системы уравнений по данному методу может оказаться, что токи получились отрицательными. Это значит, что действительное направление токов противоположно по направлению выбранному.
Как правильно рассчитать при смешанном соединении устройств
Смешанным подключением устройств называется такой тип, при котором часть взаимозаменяемых компонентов подключается последовательно, а часть — параллельно. При смешанном подсоединении устройств определить эквивалентный показатель сопротивляемости несложно. Достаточно использовать следующую формулу: (R1 + R2) R3 / (R1 + R2 + R3) + R4.
Это соединение используется, чтобы изменить сопротивляемость в пусковых реостатах, питающихся от постоянного тока. Для подсчета используются специальные онлайн-сервисы. Это помогает быстрее вычислить, упростить и ускорить расчеты электротехнических параметров.
Формула расчета при смешанном соединении устройств
В результате, чтобы рассчитать эквивалентное сопротивление цепи, необходимо вспомнить про закон Ома и обязательно пользоваться указанными формулами выше. Только при смешенном типе соединения желательно вести подсчеты в онлайн-калькуляторах, так как есть риск допустить ошибку в расчетах.
Оцените статью:Как понизить напряжение — Мои статьи — Каталог статей
Как понизить напряжение сопротивлением?
Сопротивление ограничивает ток и при его протекании падает напряжение на сопротивление (токоограничивающий резистор). Такой способ позволяет понизить напряжение для питания маломощных устройств с токами потребления в десятки, максимум сотни миллиампер.
Примером такого питания можно выделить включение светодиода в сеть постоянного тока 12 (например, бортовая сеть автомобиля до 14.7 Вольт). Тогда, если светодиод рассчитан на питание от 3.3 В, током в 20 мА, нужен резистор R:
R=(14.7-3.3)/0.02)= 570 Ом
Но резисторы отличаются по максимальной рассеиваемой мощности:
P=(14.7-3.3)*0.02=0.228 Вт
Ближайший по номиналу в большую сторону — резистор на 0.25 Вт.
Именно рассеиваемая мощность и накладывает ограничение на такой способ питания, обычно мощность резисторов не превышает 5-10 Вт. Получается, что если нужно погасить большое напряжение или запитать таким образом нагрузку мощнее, придется ставить несколько резисторов т.к. мощности одного не хватит и ее можно распределить между несколькими.
Способ снижения напряжения резистором работает и в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока.
Недостаток — выходное напряжение ничем нестабилизировано и при увеличении и снижении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.
Как понизить переменное напряжение дросселем или конденсатором?
Если речь вести только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление есть только в цепях переменного тока, это связно с особенностями накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности и законами коммутации.
Дроссель и конденсатор в переменном токе могут быть использованы в роли балластного сопротивления.
Реактивное сопротивление дросселя (и любого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой электросети 50 Гц) и индуктивности, оно рассчитывается по формуле:
где ω – угловая частота в рад/с, L-индуктивность, 2пи – необходимо для перевода угловой частоты в обычную, f – частота напряжения в Гц.
Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше С, тем больше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем больше частота, тем меньше сопротивление). Его можно рассчитать так:
Пример использования индуктивного сопротивление — это питание люминесцентных ламп освещения, ДРЛ ламп и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток через лампу, в ЛЛ и ДНаТ лампах он используется в паре со стартером или импульсным зажигающем устройством (пусковое реле) для формирования всплеска высокого напряжения включающего лампу. Это связано с природой и принципом работы таких светильников.
А конденсатор используют для питания маломощных устройств, его устанавливают последовательно с питаемой цепью. Такой блок питания называется «бестрансфоматорный блок питания с балластным (гасящим) конденсатором».
Очень часто встречают в качестве ограничителя тока заряда аккумуляторов (например, свинцовых) в носимых фонарях и маломощных радиоприемниках. Недостатки такой схемы очевидны — нет контроля уровня заряда аккумулятора, их выкипание, недозаряд, нестабильность напряжения.
Как понизить и стабилизировать напряжение постоянного тока
Чтобы добиться стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные стабилизаторы. Часто их делают на отечественных микросхемах типа КРЕН или зарубежных типа L78xx, L79xx.
Линейный преобразователь LM317 позволяет стабилизировать любое значение напряжения, он регулируемый до 37В, вы можете сделать простейший регулируемый блок питания на его основе.
Если нужно незначительно снизить напряжение и стабилизировать его описанные ИМС не подойдут. Чтобы они работали должна быть разница порядка 2В и более. Для этого созданы LDO(low dropout)-стабилизаторы. Их отличие заключается в том, что для стабилизации выходного напряжение нужно, чтобы входное его превышало на величину от 1В. Пример такого стабилизатора AMS1117, выпускается в версиях от 1.2 до 5В, чаще всего используют версии на 5 и 3.3В, например в платах Arduino и многом другом.
Конструкция всех вышеописанных линейных понижающих стабилизаторов последовательного типа имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто «сжигает» лишнее напряжение, переводя его в тепло, а потери энергии равны:
Pпотерь = (Uвх-Uвых)*I
Компания AMTECH выпускает ШИМ аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД равен всегда более 90%.
Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). А действующее напряжение стабилизируется на нужном уровне. А схема включения аналогичная линейным аналогам.
Как повысить постоянное напряжение?
Для повышения напряжения производят импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены и по схеме повышения (boost), и понижения (buck), и по повышающе-понижающей (buck-boost) схеме. Давайте рассмотрим несколько представителей:
1. Плата на базе микросхемы XL6009
2. Плата на базе LM2577, работает на повышение и понижение выходного напряжения.
3. Плата преобразователь на FP6291, подходит для сборки 5 V источника питания, например powerbank. С помощью корректировке номиналов резисторов может перестраиваться на другие напряжения, как и любые другие подобные преобразователь – нужно корректировать цепи обратной связи.
4. Плата на базе MT3608
Здесь всё подписано на плате – площадки для пайки входного – IN и выходного – OUT напряжения. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения, а в некоторых случая и ограничения тока, что позволяет сделать простой и эффективный лабораторный блок питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и импульсных имеют защиту от КЗ.
Как повысить переменное напряжение?
Для корректировки переменного напряжения используют два основных способа:
1. Автотрансформатор;
2. Трансформатор.
Автотрансформатор – это дроссель с одной обмоткой. Обмотка имеет отвод от определенного количества витков, так подключаясь между одним из концов обмотки и отводом, на концах обмотки вы получаете повышенное напряжение во столько раз, во сколько соотносится общее количество витков и количество витков до отвода.
Промышленностью выпускаются ЛАТРы – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулировки напряжения. Очень широко применение они нашли в разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулировка достигается за счет скользящего щеточного контакта, к которому подключается питаемое устройство.
Недостатком таких устройств является отсутствие гальванической развязки. Это значит, что на выходных клеммах может запросто оказаться высокое напряжение, отсюда опасность поражения электрическим током.
Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Здесь есть гальваническая развязка от сети, что повышает безопасность таких установок. Величина напряжения на вторичной обмотке зависит от напряжений на первичной обмотки и коэффициента трансформации.
Uвт=Uперв*Kтр
Kтр=N1/N2
Отдельный вид – это импульсные трансформаторы. Они работают на высоких частотах в десятки и сотни кГц. Используются в подавляющем большинстве импульсных блоках питания, например:
Зарядное устройство вашего смартфона;
Блок питания ноутбука;
Блок питания компьютера.
За счет работы на большой частоте снижаются массогабаритные показатели, они в разы меньше чем у сетевых (50/60 Гц) трансформаторов, количество витков на обмотках и, как следствие, цена. Переход на импульсные блоки питания позволил уменьшить габариты и вес всей современной электроники, снизить её потребление за счет увеличения кпд (в импульсных схемах 70-98%).
В магазинах часто встречаются электронные траснформаторы, на их вход подаётся сетевое напряжение 220В, а на выходе например 12 В переменное высокочастотное, для использования в нагрузке которая питается от постоянного тока нужно дополнительно устанавливать на выход диодный мост и высокоскоростных диодов.
Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные ключи, драйвер, или автогенераторная схема, как изображена ниже.
Достоинства – простота схемы, гальваническая развязка и малые размеры.
Недостатки – большинство моделей, что встречаются в продаже, имеют обратную связь по току, это значит что без нагрузки с минимальной мощностью (указано в спецификациях конкретного прибора) он просто не включится. Отдельные экземпляры оборудованы уже ОС по напряжению и работают на холостом ходу без проблем.
Чтоб горело и не сгорало, или Основы электроники для начинающего моддера
Чтоб горело и не сгорало, или Основы электроники для начинающего моддераВ последнее время в мой адрес приходят письма с текстом вроде: «вот я тут все, вроде, правильно подключил, а у меня чевой-то все сгорело». К счастью, под словом «все» в большинстве случаев подразумеваются светодиоды, а не материнские платы и прочие винчестеры. Именно по этой причине авторы статей о моддинге предупреждают о том, что они не несут никакой ответственности за испорченное кривыми руками моддеров-неудачников оборудование.
И все-таки почему это происходит? Да все потому, что светодиоды малого номинала, подключенные к питанию слишком высокого напряжения и тока, просто сгорают от перегрева — странно было бы, если бы этого не происходило. В этой статье я постараюсь дать вам некоторое понятие о том, для чего нужны резисторы, и как можно рассчитать их номинал.
Однако начнем мы не с этого, а, как говорится, «от печки», то есть с питания.
Уверен, вы прекрасно помните, что такое MOLEX-разъем, и что от блока питания к нему идет 4 провода: красный, желтый и два черных. При помощи желтого провода в комбинации с черным вы можете получить 12 V. Красный же на тех же условиях выдает 5 V. Как можно понизить напряжение с помощью резисторов, я расскажу чуть ниже, а вот простой способ снизить напряжение с 12 вольт до 7. Для этого достаточно подпаять черный провод от, скажем, кулера к красному на MOLEX-разъеме (красный от кулера оставляем вместе с желтым на MOLEX’е). Такое соединение позволяет снизить обороты кулера и тем самым уменьшить шум от него. Только не забывайте, что и напор воздуха также уменьшится, что может привести к перегреву железа.
Теперь давайте перейдем к резисторам. Резистор, он же «сопротивление» (он же «резак» и пр.), — радиодеталь, предназначенная для понижения напряжения. Резисторы бывают постоянные и переменные, где значение сопротивления можно менять в небольших пределах. В моддинге резисторы используются главным образом при подключении светодиодов малого напряжения к высоковольтным (в компьютерных пределах) разъемам питания.
Итак, последовательное подключение.
Ток обычного светодиода ~20 mA, т.е. 0,02 A. Допустим, напряжение питания диода равно 1,6 V, а напряжение общее — 5 V. Сначала рассчитываем, какое падение напряжения должен обеспечивать резистор: 5 V — 1,6 V = 3,4 V. Теперь вспоминаем школу и закон Ома и рассчитываем номинал резистора: R = U/I = 3,4 V/0,02 А =170 Om. Теперь ищем на рынке или в любом радиомагазине ближайший к 170 Om номинал и смело его приобретаем. В принципе, всегда есть номинал, отличающийся от заданного не более, чем на 5%, надо только хорошо поискать.
Теперь давайте усложним задачу и подключим не один, а два светодиода и рассчитаем сопротивление для них.
Тут все, в принципе, то же самое, только вот резистор теперь должен снижать напряжение не так активно, т.е. 5 V — 1,6 V — 1,6 V = 1,8 V.
Считаем: R = U/I = 1,8 V/0,02 A= 90 Om. Отыскиваем нечто подобное и… вуаля!
Давайте теперь рассмотрим варианты параллельного подключения.
Данная схема проста и удобна тем, что резистор можно использовать только один, общий.
Принципы, опять же, прежние. Только теперь у нас напряжение питания 12 V. Напряжение питания диодов 1,6 V, зато сила тока стала в 3 раза больше.
0,02 A + 0,02 A + 0,02 A = 0,06 А.
Итак, падение напряжения: 12 V — 1,6 V= 10,4 V.
По закону Ома: R= U/I = 10,4 V/0,06 А = 173 Om. Ближайший номинал — 180 Om.
Ну, с подбором резисторов разобрались, однако бывают случаи, когда необходимый номинал резистора просто не отыскать. Тогда используются комбинации резисторов. Как и все соединения, эти комбинации бывают последовательные и параллельные.
При последовательном соединении номиналы резисторов просто складываются: 150+150+250=550 Om.
Такое соединение необходимо, если номиналы ваших резисторов меньше, чем требуется. Однако так бывает не всегда. В этом случае используется параллельное соединение.
Тут считать сложнее.
R среднее = 1/(1/150 +1/150 + 1/250) = ~57,69 = ~58 Om.
Единственным, пожалуй, недостатком комбинированного соединения резисторов является то, что получившаяся «вязанка» часто занимает немало места, и запихнуть ее, скажем, в мышку иногда бывает довольно проблематично.
Ну и напоследок пару слов о самих светодиодах.
Ну, уже при первом взгляде на картинку все становится понятно: длинная нога — плюс, короткая — минус. Кроме того, стоит знать, что, кроме размеров и цветов, светодиоды бывают комбинированные (способные светиться или одним, или другим цветом), для чего у них имеется три ножки (два плюса и один общий минус), ультраяркие (и так понятно) и мигающие (включено/выключено или один цвет/другой цвет).
Выбирать, что именно использовать для мода, — исключительно ваша прерогатива. Только будьте внимательны к номиналам. Кстати, о номиналах. Вот какое напряжение обычно «предпочитают» светодиоды разных цветов:
красный — 1,6 V;
зеленый — 2,1 V;
желтый — 2,1 V;
оранжевый — 2,5 V;
голубой — 4-5 V.
Ну, надеюсь, после всего вышеизложенного ваши светодиоды начнут выполнять свои функции максимально эффективно и при этом оставаться работоспособными максимально долгое время.
SilentMan, [email protected]
При подготовке материала были использованы материалы сайта metku.net
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 01 за 2004 год в рубрике hard :: моддинг
напряжение на диоде | Электрознайка. Домашний Электромастер.
Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про первый способ смотри здесь.
Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении, диодов.
Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него — от 0,5 до 1,2 Волта.
На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта. Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.
Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить: 6 В : 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В : 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.
Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?
На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.
У резистора (проволочного сопротивления) линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.
Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В. На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.
Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.
Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.
Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.
Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи.
Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.
В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).
напряжения на резисторе и после
При разработке печатных плат для электронного оборудования специалистам часто приходится выполнять расчет делителя. С виду простая схема помогает уменьшить выходное напряжение, необходимое для питания отдельных элементов цепи. Такая компоновка является базовой для электроники. В основу изучения принципа действия входят два момента: схематическое исполнение и формула для вычисления параметров работы делителя.
Что такое делитель напряжения
Схематическое исполнение понижающего устройства представляет собой последовательную цепь, состоящую из двух резистивных элементов. Суммарные значения сопротивлений позволяют уменьшить входящее напряжение до необходимых параметров на выходе. Между собой они связаны передаточным коэффициентом, находящимся в интервале от 0 до 1, включая границы (0<=aplha<=1).
Общее представление делителя напряженияСуществует несколько вариантов схематического исполнения приборов, но все они обладают одним и тем же функционалом — понижать вольтаж для потребителей, однако ток на всех полюсах остается одинаковым. Два последовательных участка цепи называют плечами. Нижнее плечо находится между центральной точкой и нулевым потенциалом. Именно здесь необходимо снимать показатели работы схемы. Другое плечо является верхним.
Простая схема на резисторах
В зависимости от расположения резисторов, различают линейные и нелинейные схемы делителей. Первый вариант используют для создания разности потенциалов и вольтажа в нескольких точках рабочих узлов. Понижение входного напряжения определяется по линейному закону.
Дополнительная информация! Понижающие узлы применяют для постоянного и переменного тока. Структурное исполнение обоих отличается друг от друга, поскольку в некоторых случаях требует включение дополнительных фильтров для подавления помех и шумов.
В нелинейных схемах разница определяется по передаточному коэффициенту. Такие устройства активно применяют в потенциометрах. Здесь учитывают присутствие активного и реактивного сопротивления, включая нелинейные и токовые нагрузки.
Принцип работы делителя напряжения
В состав простейшей понижающей схемы всегда входит не меньше одного резистора. Если элементы обладают одинаковыми коэффициентами сопротивляемости электронов, то на выходе вольтаж понизится в два раза. Для каждого узла понижение рассчитывается по закону Ома.
Внимание! Сумма пониженных величин в каждой точке равна общему вольтажу источника питания.
Схема с несколькими резисторамиРезисторы используют в принципиальных схемах с источником питания постоянного тока. В цепях переменного напряжения присутствует еще и реактивное сопротивление, куда входят конденсаторы, индуктивные катушки и другие элементы с электромагнитными полями.
В цепях с синусоидальным током в качестве резистивного элемента выступает конденсатор или катушка. Их называют емкостными. Расчет ведется уже по другой формуле, так как емкость конденсаторов обратно пропорциональна их реактивному сопротивлению. Для вычисления резистивной составляющей необходимо учитывать постоянное число ПИ, частоту синусоидального тока (Гц) и емкость (Фарад). Таким образом получается, что с увеличением емкости падает сопротивление и наоборот.
Кроме конденсаторов, в качестве реактивных компонентов также могут выступать индуктивные катушки, которые могут присутствовать в платах переменного тока. Коэффициент реактивного сопротивления обмоток также прямо пропорционален их номинальным значениям. Для вычислений также необходимо постоянное число ПИ, частота переменного магнитного поля (Гц) и индуктивность (Генри).
Делитель на индукционных катушкахВнимание! В описании выше токовая нагрузка равна бесконечности, поэтому все значения верны только при полученных показателях делителя на сопротивления нагрузки. Они в несколько раз больше внутреннего.
Формула для расчета делителя напряжения
Начинающие радиолюбители часто задаются главным вопросом, как правильно рассчитать напряжение после резистора. Для этого необходимо знать, какой ток пойдет по цепи. В простейших схемах постоянного тока его вычисляют по линейному закону Ома. Формула расчета выглядит U=I*R, где:
- U — напряжение, В;
- I — ток, А;
В цепях с синусоидальным током, где присутствует реактивное сопротивление катушки или конденсатора, формула выглядит как R=1/(2*pi*f*L) и R=1/(2*pi*f*C) соответственно. В формуле использованы показатели:
График зависимости показателей от сопротивления- R — реактивное сопротивление;
- R — сопротивление, Ом.
- pi — постоянное число Пи, равное 3,14;
- f — частота, Гц;
- L — индуктивность катушки, Генри;
- C — емкость конденсатора, Фарад.
Получив в расчетах внутреннюю резистивность элементов, далее можно воспользоваться линейной формулой для вычисления выходного значения.
На резисторе
В схеме делителя всегда участвует не меньше двух узлов нагрузки. Их коэффициенты могут быть равны другу, но и отличаться. Поэтому порой возникает необходимость получить номинал выходного вольтажа для каждого из них. Для этого используют всем известную формулу закона Ома: U=I*R.
После резистора
Для расчета показателя после резистора необходимо учитывать номиналы обоих элементов, так как они работают совместно друг с другом. Применив закон Ома, получается следующая формула: Uвых=Uпит*R1/(R1+R2), где:
- Uвых — вольтаж на выходе, В;
- Uпит — входной вольтаж, В;
- R1 — первый узел, Ом;
- R2 — второй узел, Ом.
Падение потенциалов за резистором рассчитывают для каждого узла в отдельности. То есть для второго элемента формула будет выглядеть так: Uвых=Uпит*R2/(R1+R2).
Делитель позволяет разработчикам получить несколько номинальных значений выходного напряжения от одного питающего источника. По этой причине схема получила широкое применение в электронике как в понижающих блоках питания, так и в качестве интегрированного узла электроцепи.
Резистор для светодиодной ленты 12в – АвтоТоп
Многие сталкивались с необходимостью подбора ограничительного резистора для светодиодной ленты, при организации дополнительной подсветки на приоре. Предлагаю простую методику расчета номинала и мощности резистора.
1) Находим ток потребления всей светодиодной ленты.
Ищем хар-ки ленты (на этикетке или в инете).
Видим: мощность – 4,8 Вт/м; напряжение – 12 В.
Тогда Iпотр ленты = Pпотр/Uпит = 4,8/12 = 0,4 А.
2) Находим ток потребления одной светодиодной секции.
Лента состоит из 20 секций по 3 светодиода.
Тогда Iпотр секц = Iпотр ленты/Nсекций = 0,4/20 = 0,02 А.
Предположим, что для подсветки необходимо 10 секций светодиодной ленты.
3) Находим ток потребления всей ленты:
Iпотр общ = Nсекций*Iпотр = 10*0,02 = 0,2 А.
4) Напряжение питания ленты 12 В, а бортовое напряжение в авто достигает 16 В.
Значит необходимо компенсировать разницу напряжения равную:
Uразн = Uпит борт – Uпит лен = 16 – 12 = 4 В.
5) Из закона Ома найдем номинал ограничительного резистора:
Rогр = Uразн/Iпотр = 4/0,2 = 20 Ом.
Полученное значение сопротивления округляем до ближайшего стандартного номинала в сторону увеличения. Выбираем номинал 22 Ом.
Если выбрать номинал меньше расчетного (18 Ом), то срок службы светодиода может заметно сократиться.
6) Мощность ограничительного резистора найдем по формуле:
Pогр = Rогр*Iпотр*Iпотр = 22*0,2*0,2 = 0,88 Вт.
олученное значение мощности округляем до ближайшей стандартной величины (0,125Вт, 0,25Вт, 0,5Вт, 1Вт, 2Вт, 3Вт) в сторону увеличения. Выбираем мощность 1 Вт.
Если выбрать мощность меньше расчетной, то резистор начнет нагреваться и со временем сгорит.
Результат расчета: Выбираем резистор номиналом 22 Ом и мощностью 1 Вт.
Светодиоды – это современные, экономичные, надежные радиоэлементы, применяемые для световой индикации. Мы думаем об этом знает каждый и все! Именно исходя из этого опыта, столь высоко желание применить именно светодиоды, для конструирования самых различных электрических схем, как в бытовой электронике, так и для автомобиля. Но здесь возникают определенный трудности. Ведь самые распространенные светодиоды имеют напряжение питания 3…3,3 вольта, а бортовое напряжение автомобиля в номинале 12 вольт, при этом порой поднимается и до 14 вольт. Само собой здесь всплывает закономерное предположение, что для подключения светодиодов к 12 вольтовой сети машины, необходимо будет понизить напряжение. Именно этой теме, подключению светодиода к бортовой сети автомобиля и понижению напряжения, будет посвящена статья.
Два основных принципа о том как можно подключить светодиод к 12 вольтам или понизить напряжение на нагрузке
Прежде, чем перейти к конкретным схемам и их описаниям, хотелось бы сказать о двух принципиально разных, но возможных вариантах подключения светодиода к 12 вольтовой сети.
Первый, это когда напряжение падает за счет того, что последовательно светодиоду подключается дополнительное сопротивление потребителя, в качестве которого выступает микросхема-стабилизатор напряжения. В этом случае определенная часть напряжения теряется в микросхеме, превращаясь в тепло. А значит вторая, оставшаяся, достается непосредственно нашему потребителю – светодиоду. Из-за этого он и не сгорает, так как не все суммарное напряжение проходит через него, а только часть. Плюсом применения микросхемы является тот факт, что она способна в автоматическом режиме поддерживать заданное напряжение. Однако есть и минусы. У вас не получиться снизить напряжение ниже уровня, на которое она рассчитана. Второе. Так как микросхема обладает определенным КПД, то падение относительно входа и выхода будет отличаться на 1-1,5 вольта в меньшую сторону. Также для применения микросхемы вам необходимо будет применить хороший рассеивающий радиатор, установленный на ней. Ведь по сути тепло выделяемое от микросхемы, это и есть невостребованные нами потери. То есть то, что мы отсекли от большего потенциала, чтобы получить меньший.
Второй вариант питания светодиода, когда напряжение ограничивается за счет резистора. Это сродни тому, если бы большую водопроводную трубы взяли бы и сузили. При этом поток (расход и давление) снизились бы в разы. В этом случае до светодиода доходит лишь часть напряжения. А значит, он также может работать без опасности быть сожженным. Минусом применения резистора будет то, что он также имеет свой КПД, то есть также тратит невостребованное напряжение в тепло. В этом случае бывает трудно установить резистор на радиатор. В итоге, он не всегда подойдет для включения в цепь. Также минусом будет являться и то обстоятельство, что резистор не поддерживает автоматического удержания напряжение в заданном пределе. При падении напряжения в общей цепи, он подаст настолько же меньшее напряжение и на светодиод. Соответственно обратная ситуация произойдет при повышении напряжения в общей цепи.
Конечно, тот и другой вариант не идеальны, так при работе от портативных источников энергии каждый из них будет тратить часть полезной энергии на тепло. А это актуально! Но что сделать, таков уж принцип их работы. В этом случае источник питания будет тратить часть своей энергии не на полезное действие, а на тепло. Здесь панацеей является использование широтно-импульсной модуляции, но это значительно усложняет схему… Поэтому мы все же остановимся на первых двух вариантах, которые и рассмотрим на практике.
Подключение светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)
Начнем, как и в абзаце выше, с варианта подключения светодиода к напряжению в 12 вольт через резистор. Для того чтобы вам лучше было понять как же происходит падение напряжение, мы приведем несколько вариантов. Когда к 12 вольтам подключено 3 светодиода, 2 и 1.
Подключение 1 светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)
Итак, у нас есть светодиод. Его напряжение питания 3,3 вольта. То есть если бы мы взяли источник питания в 3,3 вольта и подключили к нему светодиод, то все было бы замечательно. Но в нашем случае наблюдается повышенное напряжение, которое не трудно посчитать по формуле. 14,5-3,3= 11,2 вольта. То есть нам необходимо первоначально снизить напряжение на 11,2 вольта, а затем лишь подать напряжение на светодиод. Для того чтобы нам рассчитать сопротивление, необходимо знать какой ток протекает в цепи, то есть ток потребляемый светодиодом. В среднем это около 0,02 А. При желании можете посмотреть номинальный ток в даташите к светодиоду. В итоге, по закону Ома получается. R=11,2/0,02=560 Ом. Сопротивление резистора рассчитано. Ну, а уж схему нарисовать и того проще.
Мощность резистора рассчитывается по формуле P=UI=11.2*0,02=0,224 Вт. Берем ближайший согласно стандартного типоряда.
Подключение 2 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)
По аналогии с предыдущим примером все высчитывается также, но с одним условием. Так как светодиода уже два, то падение напряжения на них будет 6,6 вольта, а оставшиеся 14,5-6,6=7,9 вольта останутся резистору. Исходя из этого, схема будет следующей.
Так как ток в цепи не изменился, то мощность резистора остается без изменений.
Подключение 3 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)
И еще один вариант, когда практически все напряжение гасится светодиодами. А значит, резистор по своему номиналу будет еще меньше. Всего 240 Ом. Схема подключения 3 светодиодов к бортовой сети машины прилагается.
Напоследок нам лишь осталось сказать, что при расчетах было использовано напряжение не 12, а 14,5 вольт. Именно такое повышенное напряжение обычно возникает в электросети машины, когда она заведена.
Также не трудно прикинуть, что при подключении 4 светодиодов, вам и вовсе не потребуется применение какого либо резистора, ведь на каждый из светодиодов придется по 3,6 вольта, что вполне допустимо.
Подключение светодиода через стабилизатор напряжения к 12 вольтам в машине (через микросхему)
Теперь перейдем к стабилизированной схеме питания светодиодов от 12 вольт. Здесь, как мы уже и говорили, существует схема, которая регулирует собственное внутреннее сопротивление. Таким образом, питание светодиода будет осуществляться устойчиво, независимо от скачков напряжения бортовой сети. К сожалению минусом применения микросхемы является тот факт, что минимальное стабилизированное напряжение, которое возможно добиться будет 5 вольт. Именно с таким напряжением можно встретить наиболее широко известные микросхемы – стабилизаторы КР142 ЕН 5Б или иностранный аналог L7805 или L7805CV. Здесь разница лишь в производителе и номинальном рабочем токе от 1 до 1,5 А.
Так вот, оставшееся напряжение с 5 до 3,3 вольт придется гасить все по тому же примеру что и в предыдущих случаях, то есть с помощью применения резистора. Однако снизить напряжение резистором на 1,7 вольта это уже не столь критично как на 8-9 вольт. Стабилизация напряжения в этом случае все же будет наблюдаться! Приводим схему подключения микросхемы стабилизатора.
Как видите, она очень простая. Реализовать ее может каждый. Не сложнее чем припаять тот же резистор. Единственное условие это установка радиатора, который будет отводить тепло от микросхемы. Его установить нужно обязательно. На схеме написано что микросхема может питать 10 цепочек со светодиодом, на самом деле этот параметр занижен. По факту, если через светодиод проходит около 0,02 А, то она может обеспечивать питанием до 50 светодиодов. Если вам необходимо обеспечить питание большего количества, то используйте вторую такую же независимую схему. Использование двух микросхем подключенных параллельно не правильно. Так как их характеристики немного, да будут отличаться друг от друга, из-за индивидуальных особенностей. В итоге, у одной из микросхем будет шанс перегореть намного быстрее, так как режимы работы у нее будут иные – завышенные.
О применение аналогичных микросхем мы уже рассказывали в статье «Зарядное устройство на 5 вольт в машине». Кстати, если вы все же решитесь выполнить питание для светодиода на ШИМ, хотя это вряд ли того стоит, то эта статья также раскроет вам все секреты реализации такого проекта.
Подводя итог о подключение светодиода к 12 вольтам в машине своими руками
Подводя итог о подключении светодиода к 12 вольтовой сети можно сказать о простоте выполнения схемотехники. Как со случаем где применяется резистор, так и с микросхемой – стабилизатором. Все это легко и просто. По крайней мере, это самое простое, что может вам встретиться в электронике. Так что осилить подключение светодиода к бортовой сети машины в 12 вольт должен каждый и наверняка. Если уж и это не «по зубам», то за более сложное и вовсе браться не следует.
Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле
. а теперь чтобы вам было легче прикинуть какой номинал сопротивления нужен и какой мощностью для вашего конкретного случая, можете воспользоваться калькулятором подбора резистора
Те, кто сходу пожелает напомнить про 12 вольт, пусть идут лесом – причина моего вопроса вовсе не маразм (это в сторону Vlad_Petr и Tadasа, упреждая их «безусловные» рефлексы), тут есть техническая подоплёка. В принципе, я уже ставил этот вопрос в теме «Светодиодное освещение», но во-первых, обсуждение там получилось невнятным, а во-вторых, найти там что-то нужное, когда тема разрослась до размера более 200 страниц, не представляется возможным. Такую всеобъемлющую тему надо разбивать на более мелкие, что и делаю.
Итак, начнём с 12 вольт.
1. При таком напряжении получается приличный недобор по мощности. У меня 5-метровые ленты со штатной мощностью 4,8 Вт/м и штатным током 2 ампера потребляли почему-то около 1,3. Правильные 2 ампера выходят только при напряжении около 13, светимость при этом чуть ли не вдвое выше, чем при 12.
2. Гасящие резисторы групп диодов тоже показывают, что ток по 20 мА на группу не получается при 12 вольтах. Посчитайте сами, их номинал – 130 ом, а напряжение на каждом диоде при 20 мА – около 3,4. 3,5 вольт.
3. Ещё один довод – падение вдоль ленты. Если диоды с запиточного конца с грехом пополам ещё светят и при 12, то с противоположного конца имеем не свет, а жалкое его подобие. Вывод – надо повышать. Вот только насколько.
4. И наконец, штатные БП для лент: у них нет регулировки, да ещё зачастую указан допуск на выходное напряжение – например, 12 в +/- 2%. Получается, что параметры ленты и параметры БП вступают в противоречие, поскольку от штатного БП штатную мощность ленты никак не получить. Понятное дело, с таким питанием имеем выигрыш в долговечности диодов, но ведь некоторым нужна не долговечность, а нормальный свет.
Неправильный вывод. Надо запитать ленту с двух концов а то ещё и посередине подключить. От одного БП параллельными толстыми подводами. Напряжение подавайте любое, сколько не жалко Раз долговечность не нужна
причина думпаю в том что ленты расчитаны на питание от акб напряг которого
13.8
Спец: Те, кто сходу пожелает напомнить про 12 вольт, пусть идут лесом
И правильно, бо как правило при 12в будет недобор по току, а след и яркости свечения
даже на коротких лентах.
Желательно точно определиться с маркой диодов на ленте.. их рабочим током
при котором и получается максимальная отдача.
Некогда пытал, но короткие.. порядка 30мА на диод получал лишь при напряжении около 14в..
при снижении до 13в яркость снижалась но почти незаметно.. ток на диод при 13в уж не помню..
При 12 яркость снижалась заметно.. а светились и при 8-9 в..но лишь светились
Точно какие токи на диод..при каких напряжениях получались уж не скажу.. давно было,
и эксперимент проводился лишь ради интереса.. чи от нехр. делать.
Вот чел пишет. но для какой ленты с какими диодами, хрен его >
. Изменение будет незначительное, так как в светодиодной ленте установлены токоограничителтные резисторы. Подсчитаем и получаем:
При 15В – ток одного светодиода 35мА.
При 10В – ток одного светодиода 25мА.
Разница по яркости (она меньше чем по току) при этом не более 10%.
Но и определять на глаз отдачу без люксметра..эт же «глазная точность»
Да и БП желательно с регулируемым напряжением, лишь тогда и можно будет вогнать диоды в раб. режим,
но и то не на всю длину в 5м, если питать лишь с одного конца..
Однако..теория, точнее что..да как получали.. пусть уж практики рассказывают,
что получается по току.. яркости по люксметру от массово продающихся 12 вольтовых.
Кому важно..нужно..
Покупает.. измеряет , а не гадает..
http://gamesalor.com/GoodsInfo.aspx? >У нас..ближе и быстрей. но в три раза дороже >
http://phodox.ru/index.php?route=product/product&product_ >Одна «проблема» – пока не нужен
По ходу накопался >
Калькулятор для расчета параметров токоограничивающего резистора для LED
(Здесь > http://ydoma.info/lampy-svetodiody-smd-spravka.html)
В итоге:
U – 12В
U 1 led – 3.4В
Кол.послед – 3 led
Макс. J led – 20мА
Сопротивление резистора = 90 Ом, мощность= 0,04 Вт.
.
Макс. J led – 25мА
Сопротивление резистора = 72 Ом, мощность= 0,05 Вт
.
Макс. J led – 25мА
Сопротивление резистора = 60 Ом, мощность= 0,05 Вт
———–
Напряжение источника питания U, В: 12.8
.
Макс. J led – 20мА
Сопротивление резистора = 130 Ом, мощность= 0,05 Вт
====
Напряжение источника питания U, В: 12
Макс. J led – 13.8мА
Сопротивление резистора = 130 Ом, мощность= 0,05 Вт
———————————————————————-
Думайте дальше., внимательно
Спец: Ещё один довод – падение вдоль ленты.
См.: http://pro-radio.ru/urbanism/10396-174/#2013/04/28/19-16-16
На первом фото видны допаянные мною дополнительные шины питания.
Спец: штатные БП для лент: у них нет регулировки
1. Штатных не бывает, бывают просто БП на 12В. А надпись «для светодиодных лент» – это всего-лишь реклама.
2. У меня есть переменный резистор для регулировки (открытая конструкция).
Вывод: если требуется регулировка: нужно выбирать либо с ней либо вскрывать корпус и если ее нет – добавлять.
Вчера в туалете наклеил ленту, подключил подручный БП 12В 2А (в вилке). Светит хорошо, но БП раскаляется. Снизил ток до 1,1А. Температура в норме, освещенность достаточная. Так как манипуляции с БП выполнял с снаружи помещения и за закрытой дверью, то резкого скачка яркости увидеть не смог, но света осталось по прежнему достаточно. Так и оставил. Ток через светодиод составил порядка 50% от номинала, но при этом света оказалось вполне достаточно.
Очевидно, Вы не видели комплектов в блистере. Там катушка с пятью метрами ленты и БП. Я считаю, что исходной точкой для использования ленты должно использоваться напряжение её питания, а не ток.. Написано 12 – значит двенадцать и подаём.
Мне кажется, что надпись «12В» следует считать не значением напряжения а отношением к классу БП.
«220В» – сетевое, значение которого считается допустимым в пределах -20%. -10% или 176В. 242В.
«12В» – аккумуляторное, реальное значение которого лежит в пределах 12,9В. 14,7В.
«3,6В» – литиевый элемент с пределами 3В. 4,2В.
И так далее.
То есть, с одной стороны для ленты на «12В» требуется БП с напряжением от 12,9В до 14,7В, но при питании от сети, когда выходное напряжение БП легко может быть стабилизировано, привязка получается однозначной – именно 12В. Ну ещё производитель может учесть падение на проводах и выставить 12,6В согласно бывшему ГОСТ-у.
По этому и получается, как бы, несоответствие.
Я вот тоже проводил эксперименты, для дугого форума, вопрос был в падении напряжения на проводниках ленты длинною 12м, повторю здесь:
Итак, светодиодные ленты белые, 120 светодиодов 3528 на метр, по три светодиода последовательно плюс резистор 150 Ом и такие ветки впаралель.
При 12В потребляют 0.8А на 1 метр (20 мА на один светодиод, но поскольку по три включены последовательно, то 20 мА на ветку из трёх диодов).
Сопротивление ленты белая, без покрытия – 0.15 Ом/м, белая в силиконе – 0.17 Ом/м.
При расчёте падения надо учитывать, что падать будет на обеих проводниках. С другой стороны, ток вдоль длинны ленты будет уменьшаться постепенно, так как будет ответвляться в светодиоды. Думаю, в таком случае можно падение делить на 2, т.е. считать только по одному проводнику.
Падение, получается, около 0.1В на 1 метр. Т.е. на 12 метрах такой ленты упадёт 1.2В. что очень много.
Снял ВАХ светодиодной ленты и привёл к 1 метру, вот:
Еле заметное свечение диодов появляется при напряжении 7В.
Если учесть, что в рабочем диапазоне яркость светодиода прямопропорциональна току, то уменьшение напряжения на 1 В приведёт к уменьшению яркости где то на 35%.
Как видно из ВАХ, для моих лент номинальное напряжение 12,5В
Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.
как уменьшить постоянное напряжение с помощью резисторов?
как уменьшить постоянное напряжение с помощью резисторов? — Обмен электротехнического стекаСеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange- 0
- +0
- Авторизоваться Зарегистрироваться
Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществуКто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено 410k раз
\ $ \ begingroup \ $Как можно использовать источник питания 12 В постоянного тока для питания чего-то, что требует 4?5 В постоянного тока с использованием резисторов? Есть ли способ определить, насколько добавление резистора снизит напряжение?
Создан 10 июл.
Джон Джон42711 золотой знак44 серебряных знака66 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $Короткий ответ: «не делай этого.«
Напряжение, падающее на резисторе, определяется законом Ома: V = I R.
Итак, если вы точно знаете, какой ток будет потреблять ваше устройство, вы можете выбрать резистор, который будет понижать ровно 7,5 В, и оставить 4,5 В для вашего устройства, когда этот ток будет проходить через него. Но если ток через ваше устройство меняется, или если вы хотите создать более одной системы, и не все устройства точно одинаковы по потребляемому току, вы не сможете постоянно получать 4,5 В на устройстве, используя только резистор.
Ваши другие варианты включают
Линейный регулятор. По сути, это переменный резистор, который будет регулировать его значение, чтобы выходной сигнал оставался там, где вы хотите. Это, вероятно, хорошее решение только в том случае, если ваше устройство потребляет очень мало энергии (возможно, до 100 мА).
Шунтирующий регулятор. Это означает использование резистора для понижения напряжения, как вы предлагаете, но затем добавление дополнительного устройства параллельно с нагрузкой для управления напряжением. Шунтирующий регулятор будет регулировать свой ток (в определенных пределах), чтобы ток через резистор оставался правильным, чтобы поддерживать желаемое выходное напряжение.
Импульсный регулятор. При этом используются некоторые уловки для создания желаемого выходного напряжения с гораздо большей энергоэффективностью, чем у линейного регулятора. Это, вероятно, лучший выбор, если вашему устройству требуется ток более 10 или 20 мА.
Создан 10 июл.
ФотонФотон1,955 33 золотых знака141141 серебряный знак269269 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ 3 \ $ \ begingroup \ $Если эти условия соблюдены, вы можете уменьшить напряжение постоянного тока с помощью резисторов (мощных алюминиевых) [> 50 Вт]
- Вашей батареи достаточно, чтобы обеспечить как минимум 20-кратный (или намного больше) ток для вашей нагрузки.
- Потеря мощности не проблема.
- (Перегрев) Нагрев не является проблемой или наличие хорошего механизма охлаждения для резисторов.
- Даже самое низкое сопротивление вашей нагрузки намного (в 20 раз и более) выше, чем сопротивление алюминия.
Примечание: 20x — это всего лишь искусственное число, фактическое число зависит от того, сколько% колебаний напряжения может выдержать ваша нагрузка.
Создан 19 дек.
электро103электро10354411 золотых знаков66 серебряных знаков1717 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $Можно использовать два резистора, как объяснил @ efox29, единственная проблема с этой конфигурацией — ток, проходящий через нагрузку, подключение нагрузки изменит выходное напряжение, потому что через нагрузку будет протекать некоторый ток.
Самым простым решением является повторитель напряжения , подключенный к выходу двух резисторов, это обеспечит высокий входной импеданс и, следовательно:
выходное напряжение будет постоянным 4,5 В
операционный усилитель, используемый в качестве повторителя напряжения, постарается обеспечить столько же ток в зависимости от нагрузки.
Вот изображение того, о чем я говорю:
Подключите выход между двумя резисторами к Vin в этой конфигурации, и тогда на выходе должно быть постоянное значение, и операционный усилитель будет обеспечивать нагрузку требуемым током.
Бенце Каулис6,1521212 золотых знаков3030 серебряных знаков5555 бронзовых знаков
Создан 29 июл.
Сабир МогладСабир Моглад43033 серебряных знака1818 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ 2 \ $ \ begingroup \ $Просто возьмите 7805 с рынка и соедините контакт номер 1 с плюсом и соедините контакт 2 с минусом, возьмите выходной сигнал с плюса с контакта номер 3 и отрицательный с контакта номер 2, соблюдая расстояние до выходного провода 1.5 метров от выходной клеммы питания до нагрузки.
Скачок напряжения ♦54.2k2828 золотых знаков5656 серебряных знаков151151 бронзовый знак
Создан 02 фев.
\ $ \ endgroup \ $ 1 \ $ \ begingroup \ $Посмотрите на схему electro103 выше.Вам нужно знать четыре числа: максимальный ток, который может потреблять ваше устройство, минимальный ток, который оно потребляет, максимальное напряжение, которое оно может выдержать, не превращаясь в пахнущее облако, и минимальное напряжение, необходимое для работы. Без этих четырех чисел невозможно разработать резистивный делитель напряжения.
Обратите внимание, что такое расположение очень неэффективно и может привести к большому нагреву в резисторах сброса напряжения.
Создан 06 июл.
Ричард1941Ричард194147022 серебряных знака55 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ 2 Высокоактивный вопрос .Заработайте 10 репутации, чтобы ответить на этот вопрос. Требование репутации помогает защитить этот вопрос от спама и отсутствия ответов. Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScriptВаша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
Введение Wacom Bamboo Fun Small Материнская плата EPIA Mini-ITX Заголовок EPIA CIR Снижение скорости вентилятора Калькулятор напряжения вентилятора | Скорость вентилятора
корректировки… … или как предотвратить ваш компьютер звучит как реактивный двигатель! ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Болельщики обычно самые шумные элементы, обнаруженные в компьютере, и часто работающие неоправданно быстро — Athlon с тактовой частотой 1,5 ГГц вполне может нуждаться в вентиляторах. превращение при 4500 об / мин, но меньшая машина с радиатором хорошего качества наверное нет. Одна ситуация где более медленный вентилятор определенно полезен, это когда процессор вентилятор в старой машине требует замены. Вентиляторы процессора Socket A часто по разумной цене, и часто может быть приспособлен для работы на старые машины, даже если они слишком большие, но они также имеют тенденцию быть шумными. Так что же варианты притормаживания вентилятора? Один вариант это было довольно популярно в последнее время — запускать вентилятор на 12 вольт на 7 В, подключив его между линиями 12 В и 5 В на дисководе разъем питания, а не между 12В и массой.Он также был предположил, однако, что это опасно для здоровье вашего источника питания — хотя рассуждения были несколько ложный … Каким бы ни был
правда этой ситуации, более безопасный вариант для замедления
Вентилятор — подключить резистор последовательно с вентилятором. Вот как мы вычислит номинал резистора, необходимого для работы вентилятора при 7В от источника питания 12В, понижая напряжение на 5В.
Итак, чтобы добиться падение напряжения 5В, нам понадобится резистор номиналом 42 Ом и способен рассеивать мощность 0,6 Вт. Этот подчеркивает одну потенциальную ловушку этого метода — вы не можете безопасно использовать Резисторы на 1/4 Вт для этого, если вы не сделаете целевое сопротивление с помощью несколько резисторов меньшего размера (равного номинала) последовательно … Поэкспериментируйте с
этот маленький калькулятор и попробуйте свои собственные значения… | |
Основное руководство по делителям напряжения
В этом руководстве мы исследуем очень важный и фундаментальный элемент электронных схем, а именно делители напряжения.
Делитель напряжения — это довольно простая пассивная схема, которая играет очень важную роль. Проще говоря, делитель напряжения преобразует большое напряжение в меньшее.
Базовая схема делителя напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов, которые создают выходное напряжение, составляющее лишь часть входного напряжения.
Входное напряжение подается на два резистора, а желаемое выходное напряжение поступает от соединения между двумя резисторами. Второй резистор обычно подключается к земле.
Базовая схема делителя напряжения
Ниже приведены некоторые примеры того, как вы можете увидеть схему или нарисовать схему делителя напряжения.
Все схемы делителей напряжения должны выглядеть примерно одинаково. Цепи должны состоять из двух резисторов. Один резистор должен быть подключен к земле, другой — к источнику напряжения и проводу, идущему между парой с выходным напряжением.
Как вы можете видеть в базовой настройке схемы делителя напряжения, резистор, ближайший к входному напряжению ( Vin, ), обычно обозначается как R1. Резистор, ближайший к заземлению, обычно обозначается как R2 .
Падение напряжения, вызванное входным напряжением, проходящим через пару резисторов ( R1 и R2 ), обозначается как Vout .
Результирующее падение напряжения — это то, что мы будем называть нашим разделенным напряжением.Это разделенное напряжение является частью исходного входного напряжения ( Vin ).
Мы используем R1 , R2 , Vin и Vout для именования элементов схемы, поскольку они имеют решающее значение для понимания значений, которые вам понадобятся для уравнения делителя напряжения.
Формула делителя напряжения
Уравнение делителя напряжения предполагает, что вам известны три значения, используемые в цепи.
Значения, которые вам нужно знать, чтобы использовать уравнение, следующие три.
Вам необходимо знать как номиналы резистора ( R1, и R2 ), так и входное напряжение ( Vin ).
Использование этих трех значений в приведенном ниже уравнении позволит нам рассчитать выходное напряжение схемы делителя напряжения.
Теперь мы в последний раз рассмотрим переменные, используемые в уравнении делителя напряжения, чтобы вы имели твердое представление о каждой переменной.
- Vin — входное напряжение, измеренное в вольтах ( В )
- R1 — сопротивление первого резистора в делителе напряжения, измеренное в Ом Ω
- R2 — сопротивление 2-й резистор в делителе напряжения, измеренное в Ом Ом
- Vout — это выходное напряжение, измеренное в вольтах ( В, )
Калькулятор делителя напряжения
Если вы хотите быстро рассчитать выходное напряжение генерируемые вашей схемой делителя напряжения, вы можете использовать наш удобный калькулятор.
Все, что вам нужно сделать, это ввести значения для ваших двух резисторов и входного напряжения, калькулятор автоматически рассчитает соответствующее выходное напряжение.
Примеры формул делителя напряжения
Для нашего первого примера использования формулы делителя напряжения мы собираемся использовать следующие значения:
- Vin как 5 v,
- R1 как 220 Ω резистор
- и R2 как резистор 680 Ом.
Теперь, если мы подставим эти значения в уравнение делителя напряжения, мы должны получить что-то вроде того, что мы показали ниже.
Для начала мы сложим значения резисторов R1 и R2 вместе. Таким образом, в нашем примере выше это будет 220 + 680 , что равно 900 .
Мы заменим 220 + 680 в нашей формуле на наш результат, так что мы получим следующее уравнение.
Теперь, когда мы выполнили простое сложение, мы можем, наконец, вычислить часть деления уравнения делителя напряжения.
Просто разделите значение R2 на рассчитанное значение R1 + R2 . В нашем примере это будет 680 , разделенное на 900 .
Используя калькулятор, мы получим 0,7555555555555556 , но для простоты мы округлим это до 2 десятичных знаков, то есть число станет 0.76 .
Замените часть формулы деления полученным значением, теперь уравнение должно выглядеть так, как показано ниже.
Наконец, мы можем просто умножить Vin на нашу рассчитанную величину деления резистора. В нашем случае просто умножьте 5 на 0,76 .
Результат этого умножения даст вам сумму Vout . В нашем случае этот результат был 3,8 Вольт.
Упрощение формулы
Есть несколько упрощений, которые мы можем сделать для уравнения делителя напряжения.Однако в этом руководстве мы проведем вас только по следующему.
Используя упрощения, вы можете упростить быструю оценку схемы делителя напряжения.
Это упрощение говорит о том, что если номиналы резистора R1 и резистора R2 одинаковы, то выходное напряжение равно половине входного напряжения.
Применение делителя напряжения
Делители напряжения находят множество применений в электронных схемах и являются основным компонентом многих электронных схем.
Ниже мы покажем вам некоторые из немногих применений схемы делителя напряжения.
Потенциометры
Потенциометр является одним из наиболее часто используемых элементов электронных схем и используется в качестве основного компонента в большом количестве различных продуктов.
Вот некоторые примеры устройств, в которых используется потенциометр:
- Измерение положения на джойстике
- Создание опорного напряжения
- Управление уровнем звука в динамиках
- Среди прочего
Потенциометр — это переменный резистор, который действует как регулируемые делители напряжения.
Внутри потенциометра находится единственный резистор, разделенный стеклоочистителем. Этот дворник — это то, что вы перемещаете, что регулирует соотношение между двумя половинами резистора.
Снаружи горшка вы найдете три контакта, контакты с обеих сторон представляют собой соединение между каждым концом резистора, вы можете рассматривать их как R1 и R2 .
Штифт посередине — это то, что подсоединено к дворнику. Теоретически это похоже на Vout в схеме делителя напряжения.
Чтобы подключить потенциометр таким образом, чтобы он действовал как регулируемый делитель напряжения, вам необходимо подключить одну сторону к входному напряжению ( Vin ), а другую сторону — к земле.
Если оба внешних контакта подключены правильно, средний контакт будет действовать как выход вашего делителя напряжения ( Vout ).
При повороте потенциометра в одну сторону напряжение приближается к нулю, а при установке в другую сторону напряжение приближается к входному.
Вращение потенциометра в среднее положение фактически означает, что выходное напряжение будет вдвое меньше входного.
Переключатель уровня
Сдвигатель уровня — важная концепция, которую необходимо понимать при работе с цифровой электроникой. Их также можно назвать схемами «переключателя логического уровня» или «схемой преобразования уровня напряжения».
Уровнемеры используются для переключения напряжения с одного уровня на другой. Это часто используется для обеспечения совместимости между ИС, которые имеют разные требования к напряжению.
Некоторые из более сложных датчиков, которые используют интерфейсы, такие как UART, SPI или I2C для передачи своих показаний, часто имеют дело с разными уровнями напряжения.
Одним из примеров возможного использования этого является работа с платой микроконтроллера, такой как Raspberry Pi.
Raspberry Pi — интересный пример использования переключателя уровня. Несмотря на то, что Raspberry Pi обеспечивает выходы питания как 5 В, так и 3,3 В, его контакты GPIO предназначены только для обработки входа 3,3 В.
Использование делителя напряжения в цепи позволит нам понизить напряжение с 5 В до 3,3 В для входного контакта.
Ниже мы рассмотрим пример использования схемы делителя напряжения с Raspberry Pi для сдвига уровня выходного сигнала датчика с 5 В до 3,3 В.
Пример смещения уровня
Например, в нашем руководстве по датчику расстояния мы используем ультразвуковой датчик HC-SR04.
Этот датчик использует входное напряжение 5 В, что означает, что нам нужно понизить выходной сигнал на выводе Echo с 5 В до 3.3 В до того, как он достигнет контактов GPIO.
Мы можем рассчитать резисторы, которые нам нужны, выбрав начальное значение резистора. Резисторы между 1 кОм — 10 кОм лучше всего подходят для понижения напряжения с 5 В до 3,3 В .
В нашем примере мы будем использовать резистор 1 кОм . Чтобы найти второй резистор, который нам нужно использовать, мы воспользуемся еще одной перестроенной версией уравнения делителя напряжения.
Чтобы вычислить значение R2 , нам нужно знать Vin , Vout и значение нашего резистора R1, который мы планируем использовать.
Имея под рукой эти 3 значения, мы можем использовать следующее уравнение.
Заполнив это уравнение нашими известными значениями, мы можем использовать его для расчета номинала резистора, который нам нужен, чтобы понизить напряжение с 5 В до 3,3 В.
С нашими входными и выходными значениями и нашим резистором R1 1 кОм вы должны получить следующее уравнение.
Сначала вы должны вычислить обе половины деления, если вы умножите на Vout ( 3.3 ) на значение R1 ( 1000 ) должно получиться 3300 .
Теперь нам также нужно сделать нижнюю половину, вычитая , Vout из Vin , в этом примере это 5 — 3,3 , что равно 1,7 .
Наконец, разделите оба значения, чтобы получить значение сопротивления, в нашем примере это 3300 , разделенное на 1,7 .
Помещая это в калькулятор, мы получаем большое длинное число, но мы упростим его до ближайших 2 десятичных знаков.
Используя это значение, мы можем сделать вывод, что резистора 2 кОм должно быть более чем достаточно для понижения напряжения 5 В до 3,3 В .
Чтение резистивных датчиков
Вы можете заметить одну вещь: многие датчики в реальном мире представляют собой простые резистивные устройства, предназначенные для реагирования на определенные элементы.
Например, датчик LDR (светозависимый резистор), подобный тому, который мы используем в нашем учебнике по датчику освещенности, работает, создавая сопротивление, пропорциональное количеству подобных, которые его касаются.
Есть также много других датчиков, которые фактически представляют собой просто модные резисторы, такие как термисторы, датчики изгиба и чувствительные к силе резисторы.
К сожалению, в отличие от напряжения (в сочетании с аналого-цифровым преобразователем) сопротивление на таких компьютерах, как Raspberry Pi, не так просто измерить.
Однако мы можем упростить задачу, переделав схему в делитель напряжения. Это просто, как добавить резистор, поэтому схема будет больше похожа на схемы, которые мы показали ранее в этом руководстве.
Таким образом, мы можем использовать напряжение, подаваемое нам от делителя напряжения, для расчета текущего уровня освещенности.
Добавив резистор известного вам значения, например резистор 1 кОм, вы затем сможете вычислить сопротивление LDR при различных уровнях освещенности, изменив формулу, использованную ранее.
Все, что нам нужно знать, это номинал резистора Vin , Vout и R1 .
Используя приведенное выше уравнение, вы можете быстро рассчитать сопротивление LDR при самом темном и самом ярком уровнях света.
Это даст нам представление о его самом высоком и самом низком сопротивлении.
Когда у вас есть оба этих значения сопротивления, вы можете определить значение резистора, которое находится между ними, это даст вам наибольшее разрешение для расчета текущего света через аналого-цифровой преобразователь.
Например, сопротивление фотоэлемента может варьироваться от 1 кОм, на свету и примерно 10 кОм, в темноте.
Итак, используя резистор, значение которого находится где-то посередине, например, 5.1 кОм , мы можем получить самый широкий диапазон от нашего LDR.
Я надеюсь, что это руководство помогло вам понять, что такое делитель напряжения и как его можно использовать в схемах, а также рассчитать его результирующее напряжение.
Если вы думаете, что мы что-то упустили или что-то не так, обязательно сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже. Мы также открыты для любых других отзывов, которые могут у вас возникнуть.
Делители напряжения в источниках питания
При проектировании источников питания желаемое выходное напряжение может быть установлено вручную.Это достигается в большинстве интегральных схем питания, а также в схемах коммутации и линейных регуляторов с помощью делителей напряжения. Соотношение двух значений сопротивления должно быть подходящим, чтобы можно было установить желаемое выходное напряжение. На рисунке 1 показан делитель напряжения. Внутреннее опорное напряжение (V REF ) и желаемое выходное напряжение определяют соотношение значений сопротивления, как показано в уравнении 1:
Рисунок 1. Делитель напряжения в регуляторе напряжения для регулировки выходного напряжения.
Опорное напряжение V REF определяется импульсным стабилизатором или линейной регулярной ИС и обычно составляет 1,2 В, 0,8 В или даже 0,6 В. Это напряжение представляет собой наименьшее напряжение, которое может выходное напряжение (V OUT ). быть установлен на. При известных опорном напряжении и выходном напряжении в уравнении все еще остаются два неизвестных: R1 и R2. Одно из двух значений сопротивления теперь можно выбирать относительно свободно, так как обычные значения лежат ниже 100 кОм.
Если значения сопротивления слишком низкие, потери мощности из-за постоянно протекающего тока V OUT / (R1 + R2) во время работы чрезвычайно высоки.Если бы R1 и R2 каждый имели значение 1 кОм, то непрерывный ток утечки 1,2 мА протекал бы при выходном напряжении 2,4 В. Это соответствует потере мощности 2,88 мВт, генерируемой одним делителем напряжения.
В зависимости от того, насколько точно должно быть установлено выходное напряжение и насколько велик ток в усилителе ошибки источника питания на выводе FB, уравнение 1 может быть уточнено с учетом этого тока.
Однако значения сопротивления не должны быть слишком высокими.Если бы значения сопротивления составляли каждое 1 МОм, у нас была бы потеря мощности только 2,88 мкВт. Основным недостатком такого выбора резистора с очень высокими значениями является тот факт, что он приводит к очень высокому импедансу узла обратной связи. Ток, протекающий в узле обратной связи, может быть очень низким в зависимости от регулятора напряжения. В результате шум может проникать в узел обратной связи и напрямую влиять на контур управления источника питания. Это может остановить регулирование выходного напряжения и привести к нестабильности контура управления.
Это поведение особенно важно для импульсных регуляторов, поскольку из-за быстрого переключения токов возникает шум, который может передаваться в узел обратной связи.
Полезные значения сопротивления для R1 + R2 находятся в диапазоне от 50 кОм до 500 кОм в зависимости от шума, ожидаемого от других сегментов схемы, значения выходного напряжения и необходимости уменьшения потерь мощности.
Еще одним важным аспектом является размещение делителя напряжения на разводке платы. Узел обратной связи должен быть спроектирован как можно меньшего размера, чтобы на этот узел с высоким импедансом приходилось очень мало шума.Резисторы R1 и R2 также должны располагаться очень близко к выводу обратной связи ИС источника питания. Соединение между R1 и нагрузкой обычно не является узлом с высоким импедансом и, следовательно, может быть спроектировано так, чтобы иметь более длинную трассу. На рисунке 2 показан пример резисторов, размещенных рядом с узлом обратной связи.
Рис. 2. Пример удачно размещенного делителя напряжения в блоке питания.
Чтобы уменьшить потери мощности делителя напряжения, особенно в приложениях со сверхнизким энергопотреблением, таких как сбор энергии, некоторые ИС, например понижающий стабилизатор ADP5301, имеют функцию настройки выходного напряжения, в которой значение переменного резистора на VID штифт проверяется только один раз при запуске.Это значение затем сохраняется для непрерывной работы без постоянного протекания тока через делитель напряжения. Очень разумное решение для высокоэффективных приложений.
Рисунок 3. Регулировка выходного напряжения без постоянных потерь мощности в делителе напряжения.
Калькулятор делителя напряжения— Хорошие калькуляторы
Вы можете использовать этот калькулятор делителя напряжения для определения любой из четырех переменных, связанных с простым двухрезисторным делителем напряжения, когда доступны значения трех других переменных.
Четыре переменных, участвующих в двухрезисторном делителе напряжения: входное напряжение (V в ), выходное напряжение (V из ), сопротивление 1 (R1) и сопротивление 2 (R2).
Калькулятор также строит принципиальную схему и генерирует значения компонентов.
Как использовать калькулятор делителя напряжения:
- Введите три известные переменные
- Нажмите кнопку «Рассчитать»
- Калькулятор отобразит оставшееся значение и принципиальную схему.
Дополнительная информация
Инженеры очень часто используют схему двухрезисторного делителя напряжения. Делитель напряжения, который также часто называют делителем потенциала, предлагает явное преимущество, заключающееся в том, что он может поляризовать другие элементы в цепи, включая интегральные схемы и транзисторы, с напряжением, отличным от напряжения основного источника напряжения.
Основная причина, по которой используется эта схема, состоит в том, чтобы уменьшить входное напряжение до более низкого значения в соответствии с соотношением двух резисторов.
Это достигается следующим образом:
- Соотношение резисторов (R1 и R2) снижает входное напряжение до более низкого выходного напряжения.
- Выходное напряжение представляет собой часть входного напряжения. Эта дробь принимает форму R2, деленного на сумму R1 + R2.
- Основная формула, которая используется для определения выходного напряжения, основана на Законе Ома и выглядит следующим образом:
В на выходе = В на входе * R2 / (R1 + R2)
Например, скажем, мы работаем со схемой, которая имеет вход 12 В.Однако одной из микросхем в схеме нужно 9 вольт, а другой — всего 3 вольта. Делитель напряжения может использоваться для распределения напряжения между различными микросхемами в соответствии с их требованиями.
Если один резистор имеет значение 2 кОм, а другой — 6 кОм, вход 12 В будет разделен на 3 В и 9 В.
Обратите внимание: Никогда не используйте делитель напряжения для высоких напряжений, потому что полный ток должен пройти через резисторы, и это может привести к повреждению.В этом случае лучшим вариантом будет стабилизатор напряжения.
Пример:
Допустим, мы хотели бы определить выходное напряжение, если сопротивление резистора R1 составляет 5 кОм, сопротивление резистора R2 равно 10 кОм, а входное напряжение — 9 В.
Решение:
В на выходе = В на входе * R2 / (R1 + R2) = (9 В) (10 кОм) / (5 кОм + 10 кОм) = 6 В
В на выходе = 6 В.
Формулы
В этом калькуляторе делителя напряжения используются следующие формулы:
V out = V in * R2 / (R1 + R2)
V in = V out * (R1 + R2) / R2
R1 = R2 * (V на входе — V на выходе ) / V на выходе
R2 = R1 * V на выходе / (V на входе — V на выходе )
Где, В выход = выходное напряжение (вольт), В вход = входное напряжение (вольт), R1 и R2 = значения резистора (Ом).
Возможно, вас заинтересует наш Калькулятор цветовой маркировки резистора или Калькулятор трансформатора
Токоограничивающий резистор для светодиода и нагрузки
Сегодня мой сын научился использовать светодиоды для батареи 3В. Как мы знаем, светодиоды имеют напряжение около 1,8 В, как наиболее правильный свет, а не тепло, а потребляемая мощность составляет примерно от 10 мА до 20 мА. Как использовать его с источником питания напряжением 3 В или более.
Резистор понижения тока или напряжения
Лучший способ, настолько простой и дешевый — это резистор понижения напряжения.Он подходит для более низкой токовой нагрузки. И текущая стабильная схема использования. Например, светодиоды, фонарики, реле и прочее.
Он измеряет напряжение двух последовательно соединенных батарей AA 1,5 В
Он использует макетную плату и батарейный отсек. Тогда он сможет прочитать о 3В.
Затем он подключает 3-миллиметровый светодиод к клемме 3-вольтовой батареи и измеряет на нем напряжение, примерно 2,7 В
Светодиод получает слишком большой ток
Мы не должны использовать высокое напряжение, это может заглушить светодиод.
На изображении напряжение на батарее 3В. Затем светодиод горит ярко, а температура слишком высокая.
Использование резистора ограничения тока
В настоящее время на светодиодах было напряжение выше, чем это было бы невыносимо. Нам нужно снизить напряжение. До уровня примерно 1,8 В.
Какой у них популярный способ уменьшить ток? Срабатывает ограничивающий резистор тока. Мы будем использовать его в последовательной цепи со светодиодом.
Сколько сопротивления-R1?
На принципиальной схеме они представляют собой последовательную цепь.
Сопротивление R1 можно найти, используя треугольник закона Ома.
R = V / I
Нам нужно сопротивление (R). Нам нужно заранее знать напряжение (В) и ток (I).
1. Теперь мы знаем ток. (IR1)
По принципу схемы
Ток, протекающий через все устройства, одинаков.
IR1 = ILED
Когда светодиод использует ток примерно 20 мА.
Значит, ток тоже 20 мА.
2. Напряжение резистора (VR1) — это то, что нужно искать!
Когда резистор и светодиод включены последовательно. Затем параллельно или поперек батареи 3 В.
Таким образом, VR1 в сочетании с VLED — напряжение светодиода — равно батарее 3V.
Когда мы знаем, что напряжение светодиода 1,8 В, значит, напряжение резистора равно?
= 3 В — 1,8 В
= 1,2 В
Следовательно:
Сопротивление R1 = 1,2 В / 2 мА
= 60 Ом
Но это значение можно купить во всех магазинах.
Так что мы используем 56 Ом лучше .
Мы можем резюмировать простую формулу:
R1 = (Vin-VLED) / ILED. или
R1 = (Vin — Vload) / Iload
Вы смотрите на блок-схему. Ясно лучше.
Какая мощность резистора ограничения тока
Мой ребенок спросил, на сколько нам следует использовать размер резистора?
Из закона Ома: P = V x I
V = напряжение резистора = 1,2 В
I = ILED = 20 мА = 0,02 A
P = 1.2 В x 0,02 А
= 0,024 Вт
Итак, мы можем использовать резистор 0,25 Вт.
Затем он использует ElectroDroid на мобильном телефоне, чтобы найти цветовой код резистора.
Затем нарисуйте и раскрасьте его на ноутбуке как Рисунок 5
и позже мы вставляем резистор на 56 Ом в макетную плату и снова измеряем напряжение на светодиоде. Это снижает напряжение до 1,8 В, и светодиод работает нормально.
Как преобразовать напряжение 12 В в реле 6 В
Я хотел бы показать вам еще один пример.Предположим, вам нужно использовать реле на 6 В.
Это 6 В 80 Ом, реле SPDT.
Но нужно использовать с аккумулятором 12 В. Это так нехорошо.
Т.к. использует большой ток. Так как сопротивление катушки составляет 80 Ом. При использовании аккумулятора 12 В. Реле имеет слишком много токов, протекающих через катушку. Это около 0,15 А (150 мА). От
I = 12 В / 80 Ом
= 0,15 А
Батарея быстро разряжается.
И главное! Катушка реле слишком горячая.
У нас есть много способов снизить напряжение.Но использование резистора — недорогой способ.
По схеме аналогична указанной выше. Мы используем катушку реле вместо светодиода.
С помощью резистора уменьшите напряжение на реле.
Диод-D1 защищает другие части от импульса высокого напряжения, который генерируется в катушке реле, когда реле выключено.
Нахождение резистора-R1
Так как резистор-R1 = (Vin — Vload) / Iload
Vin = батарея 12 В
Vload = напряжение катушки реле = 6 В
Iload — это ток, протекающий через катушку реле.Но теперь мы этого не знаем. Поскольку он показывает сопротивление катушки, 80 Ом.
По закону сопротивления
I = V / R
V = 6 В, R = 80 Ом
R = 6/80
= 0,075 A или 75 мА.
Итак, Iload составляет 0,075A
Снова введите его в формулу выше.
R1 = (12В — 6В) / 0,075А
= 80 Ом Но такого сопротивления не найти в обычном магазине.
Значит, мы должны использовать 82 Ом.
Далее нам нужно использовать резистор подходящей мощности.
P = V x I
V = 6V
I = ток реле = 0.075A
Значит мощность резистора.
= 6 В x 0,075 А
= 0,45 Вт
Мы можем использовать , 82 Ом, 0,5 Вт, резистор .
Примечание: Сейчас мой сын плохо разбирается в электронике. Но ему нравилось играть с электроникой.
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .
Какой резистор уменьшить с 18в до 14в?
Я вижу, что ответы указывают на правильное значение.180 Ом — хороший выбор. В следующем примере таблицы вычисляется значение балластного резистора с учетом того, что сопротивление лампы меньше при более низком напряжении.Скопируйте и вставьте в пустую ячейку электронной таблицы A1. Остальные ячейки должны быть заполнены автоматически. Введите напряжение трансформатора в ячейку B2. Номинальное входное напряжение и ток лампы, которую вы используете в ячейках B3 и B4. Входное напряжение, при котором будет работать лампа в ячейке B5. Скопируйте формулы с D6 по D13 в ячейки с B6 по B13 и с D15 по D16 в ячейки с B15 по B16.(Избавьтесь от кавычек, чтобы заменить текст на формулу.) Правильное значение балластного резистора рассчитывается в ячейках B12 и B13. Введите ближайшее общее значение, доступное в ячейке B14.
Нет необходимости использовать точное значение, вычисленное в ячейке B12. В этом примере ближайшее значение, найденное в Radio Shack, составляет 150 Ом. В случае номинальной мощности, чем больше, тем лучше. Используйте резистор полуватта, чтобы рассеять 0,1 Вт. Он будет работать холоднее, чем резистор на четверть ватта.
ТАБЛИЦА, РАЗДЕЛЕННАЯ ЗАПЯТАЯ:
Какой балластный резистор для лампы?, ЗНАЧЕНИЯ, ЕДИНИЦЫ, ФОРМУЛА
Трансформатор напряжения (Вт), 18.0, Вольт, Учитывая
Напряжение лампы (Вл), 18,0, Вольт, задано
Токовая лампа (Il), 0,0260, Ампер, Учитывая
Требуемое напряжение (Вd), 14,0, Вольт, заданное
Лампа сопротивления (Rl = Vl / Il), 692, Ом, = B3 / B4
Коэффициент
(Соотношение = Vd / Vl), 0,778 ,, = B5 / B3
Сопротивление холоду (Rc = Rl / 10), 69,2, Ом, = B6 / 10
Требуемое сопротивление [Rd = Соотношение (Rl-Rc) + Rc], 554, Ом, = B7 * (B6-B8) -B8
Требуемый ток (Id = Vd / Rd), 0,0253, Ампер, = B5 / B9
Напряжение балласта [Vb = (Vt-Vd)], 4,00, Вольт, = B2-B5
Сопротивление балласта (Rb = Vb / Id), 158, Ом, = B11 / B10
Балласт
Вт (Wb = VbId), 0.101, Вт, = B11 * B10
R = 100120150180220270330390,150, Ом, ближайшее общее значение
Напряжение лампы [VL = RdVt / (R + Rd)], 14,2, Вольт, B9 * B2 / (B14 + B9)
отклонение от цели dT = 100 (VL-Vd) / Vd, 1
Уэйн
.