Понижение напряжения резистором калькулятор. Понижение напряжения резистором: подробный гид по расчетам и применению — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как рассчитать сопротивление для понижения напряжения. Какие формулы использовать для вычисления параметров цепи. Каковы основные принципы работы делителя напряжения. Как правильно подобрать резистор для ограничения тока.

Содержание

Основы понижения напряжения с помощью резисторов

Резисторы являются одним из самых распространенных и простых способов понизить напряжение в электрической цепи. Их использование основано на законе Ома и принципе деления напряжения.

Для понижения напряжения с помощью резистора используется схема делителя напряжения, состоящая из двух последовательно соединенных резисторов. Падение напряжения на каждом резисторе пропорционально его сопротивлению.

Формула расчета делителя напряжения

Основная формула для расчета выходного напряжения делителя:

Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))

Где:

Vout — выходное напряжение
Vin — входное напряжение
R1 — сопротивление первого резистора
R2 — сопротивление второго резистора

Пошаговый расчет понижающего резистора

Для правильного расчета понижающего резистора необходимо выполнить следующие шаги:

Определить требуемое входное и выходное напряжение
Выбрать желаемый ток через делитель
Рассчитать общее сопротивление делителя по закону Ома
Вычислить сопротивления R1 и R2 по формуле делителя напряжения
Подобрать ближайшие стандартные номиналы резисторов
Проверить расчеты и при необходимости скорректировать

Ограничение тока с помощью резистора

Помимо понижения напряжения, резисторы часто используются для ограничения тока в цепи. Это особенно важно при работе с чувствительными компонентами, такими как светодиоды.

Расчет токоограничивающего резистора

Для расчета сопротивления токоограничивающего резистора используется формула:

R = (Vin — Vd) / I

Где:

R — сопротивление резистора
Vin — входное напряжение

Vd — падение напряжения на нагрузке (например, светодиоде)
I — желаемый ток через нагрузку

Особенности применения резисторов для понижения напряжения

При использовании резисторов для понижения напряжения следует учитывать несколько важных факторов:

Мощность рассеивания резисторов
Точность и стабильность выходного напряжения
Влияние температуры на параметры резисторов
Ограничения по максимальному току нагрузки

Расчет мощности резистора

Мощность, рассеиваемая на резисторе, рассчитывается по формуле:

P = I^2 * R

Где:

P — мощность в ваттах
I — ток через резистор в амперах
R — сопротивление в омах

Выбирать резистор нужно с запасом по мощности, обычно в 2-3 раза больше расчетной.

Альтернативные методы понижения напряжения

Хотя резисторы являются простым решением для понижения напряжения, у них есть ряд недостатков, таких как низкий КПД и нестабильность выходного напряжения при изменении нагрузки. В некоторых случаях более эффективными могут быть альтернативные методы:

Линейные стабилизаторы напряжения
Импульсные преобразователи (DC-DC конвертеры)
Трансформаторы (для переменного тока)

Сравнение эффективности методов понижения напряжения

Давайте сравним эффективность различных методов понижения напряжения:

Резистивный делитель: КПД 20-50%, простота, низкая стоимость
Линейный стабилизатор: КПД 30-60%, стабильное выходное напряжение
Импульсный преобразователь: КПД 80-95%, высокая эффективность, сложность

Практические примеры использования понижающих резисторов

Рассмотрим несколько практических примеров использования резисторов для понижения напряжения:

Пример 1: Питание светодиода

Допустим, нам нужно подключить светодиод с прямым напряжением 2В и рабочим током 20мА к источнику питания 5В. Рассчитаем необходимое сопротивление резистора:

R = (5В — 2В) / 0.02А = 150 Ом

Выбираем ближайший стандартный номинал 150 Ом.

Пример 2: Делитель напряжения для микроконтроллера

Нужно понизить напряжение с 12В до 3.3В для питания микроконтроллера. Выберем ток делителя 10мА. Рассчитаем сопротивления:

R1 = (12В — 3.3В) / 0.01А = 870 Ом

R2 = 3.3В / 0.01А = 330 Ом

Выбираем ближайшие стандартные номиналы: R1 = 910 Ом, R2 = 330 Ом.

Типичные ошибки при расчете понижающих резисторов

При расчете и использовании понижающих резисторов часто допускаются следующие ошибки:

Игнорирование мощности рассеивания резисторов
Неучет влияния нагрузки на выходное напряжение делителя
Выбор слишком больших сопротивлений, приводящий к нестабильности
Пренебрежение температурным коэффициентом сопротивления

Заключение: когда стоит использовать резисторы для понижения напряжения

Резисторы для понижения напряжения лучше всего подходят в следующих случаях:

Небольшая разница между входным и выходным напряжением
Низкие требования к стабильности выходного напряжения
Малые токи нагрузки
Необходимость простого и дешевого решения

В других ситуациях может быть целесообразно рассмотреть альтернативные методы понижения напряжения, обеспечивающие более высокую эффективность и стабильность.

Как понизить напряжение через резистор

Расчёт сопротивления для понижения напряжения : 6 комментариев

А где калькулятор?

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. 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: R

3=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 V_out 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.

Представление об электричестве

Резистор

Закон Ома

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Токоограничивающий резистор

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

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

Упрощенные правила узлового анализа

Определение узла

Определение ветви

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.

Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I ₁+ I₃=I₂

Расчет необходимой мощности резистора

На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.

Разновидности резисторов

Переменный резистор (потенциометр)

LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы

Терморезисторы

Фоторезистор (LDR)

Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то V_out будет соответственно от 0.005В до 4.975В.

Схемотехническое обозначение резисторов

Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать здесь.

Расчет резистора для понижения напряжения. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Для человека, который знаком с электрооборудованием на уровне простого пользователя (знает, где и как включить/выключить), многие используемые электриками термины кажутся какой-то бессмыслицей. Например, чего только стоит «падение напряжения» или «сборка схемы». Куда и что падает? Кто разобрал схему на детали? На самом же деле, физический смысл происходящих процессов, скрывающийся за большинством этих слов, вполне доступен для понимания даже со школьными знаниями физики.

Чтобы объяснить, что такое падение напряжения, необходимо вспомнить, какие вообще напряжения бывают в (имеется в виду глобальная классификация). Их всего два вида. Первый — это напряжение который подключен к рассматриваемому контуру. Оно может также называться приложенным ко всей цепи. А второй вид — это именно падение напряжения. Может быть рассмотрено как в отношении всего контура, так и любого отдельно взятого элемента.

На практике это выглядит следующим образом. Например, если взять обычную вкрутить ее в патрон, а провода от него подключить в домашнюю сетевую розетку, то приложенное к цепи (источник питания — проводники — нагрузка) напряжение составит 220 Вольт. Но стоит нам с помощью вольтметра замерять его значение на лампе, как станет очевидно, что оно немного меньше, чем 220. Так произошло потому, что возникло падение напряжения на которым обладает лампа.

Пожалуй, нет человека, который не слышал бы о законе Ома. В общем случае формулировка его выглядит так:

где R — активное сопротивление цепи или ее элемента, измеряется в Омах; U — электрическое напряжение, в Вольтах; и, наконец, I — ток в Амперах. Как видно, все три величины непосредственно связаны между собой. Поэтому, зная любые две, можно довольно просто вычислить третью. Конечно, в каждом конкретном случае придется учесть род тока (переменный или постоянный) и некоторые другие уточняющие характеристики, но основа — вышеуказанная формула.

Электрическая энергия — это, фактически, движение по проводнику отрицательно заряженных частиц (электронов). В нашем примере спираль лампы обладает высоким сопротивлением, то есть замедляет перемещающиеся электроны. Благодаря этому возникает видимое свечение, но общая энергия потока частиц снижается. Как видно из формулы, с уменьшением тока уменьшается и напряжение. Именно поэтому результаты замеров у розетки и на лампе различаются. Эта разница и является падением напряжения. Данная величина всегда учитывается, чтобы предотвратить слишком большое снижение на элементах в конце схемы.

Падение напряжения на резисторе зависит от его и силы протекающего по нему тока. Также косвенное влияние оказывают температура и характеристики тока. Если в рассматриваемую цепь включить амперметр, то падение можно определить умножением значения тока на сопротивление лампы.

Но далеко не всегда удается вот так просто с помощью простейшей формулы и измерительного прибора выполнить расчет падения напряжения. В случае параллельно подключенных сопротивлений нахождение величины усложняется. На приходится дополнительно учитывать реактивную составляющую.

Рассмотрим пример с двумя параллельно включенными резисторами R1 и R2. Известно сопротивление провода R3 и источника питания R0. Также дано значение ЭДС — E.

Приводим параллельные ветки к одному числу. Для этой ситуации применяется формула:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

Определяем сопротивление всей цепи через сумму R4 = R+R3.

Рассчитываем ток:

Остается узнать значение падение напряжения на выбраном элементе:

Здесь множитель «R5» может быть любым R — от 1 до 4, в зависимости от того, какой именно элемент схемы нужно рассчитать.

Каждый уважающий себя радио-мастер обязан знать формулы для расчета различных электрических величин. Ведь при ремонте электронных устройств или сборке электронных самоделок очень часто приходится проводить подобные расчеты. Не зная таких формул очень сложно и трудоемко, а порой и невозможно справиться с подобного рода задачей!

Первое, что нужно усвоить – ВСЕ ВЕЛЕЧИНЫ В ФОРМУЛАХ УКАЗЫВАЮТЬСЯ В АМПЕРАХ, ВОЛЬТАХ, ОМАХ, МЕТРАХ И КИЛОГЕРЦАХ.

Закон Ома.

Известный из школьного курса физики ЗАКОН ОМА. На нем строится большинство расчетов в радиоэлектронике. Закон Ома выражается в трех формулах:

Где: I – сила тока (А), U – напряжение (В), R– сопротивление, имеющееся в цепи (Ом).

Теперь рассмотрим на практике применение формул в радиолюбительских расчетах.

Сопротивление гасящего резистора рассчитывают по формуле: R= U /I

Где: U – излишек напряжения, который необходимо погасить (В), I – ток потребляемый цепью или устройством (А).

Расчет мощности гасящего резистора проводят по формуле: P=I 2 R

Где I – ток потребляемый цепью или устройством (А), R– сопротивление резистора (Ом).

Напряжение падения на сопротивлении можно рассчитать по формуле: U пад =RI

Где R– сопротивление гасящего резистора (Ом), I– ток потребляемый устройством или цепью (А).

Где P– мощность устройства (Вт), U– напряжение питания устройства (В).

Где I– ток потребляемый устройством (А), U– напряжение питания устройства (В).

Где ƒ-частота в килогерцах ƛ- длинна волны в метрах.

Где ƛ- длинна волны в метрах, ƒ – частота в килогерцах.

Рассчитать номинальную выходную мощность звуковоспроизводящего устройства (усилитель, проигрыватель и т.п.) можно по формуле: P=U 2 вых. / R ном .

Где U 2 – напряжение звуковой частоты на нагрузке, R– номинальное сопротивление нагрузки.

И в завершении еще несколько формул. По этим формулам, ведут расчет сопротивления и емкости резисторов и конденсаторов в тех случаях, когда возникает необходимость в параллельном или последовательном их соединении.

Расчет соединенных параллельно двух резисторов производят по формуле: R=R 1 R 2 /(R 1 +R 2)

Где R 1 и R 2 — сопротивление первого и второго резистора соответственно (Ом).

Расчет сопротивления включенных параллельно более чем двух резисторов проводят по формуле: 1/R=1/R 1 +1/R 2 +1/R n…

Где R 1 , R 2 , R n … — сопротивление первого, второго и последующих резисторов соответственно (Ом).

Расчет емкости соединенных параллельно нескольких конденсаторов проводят по формуле: C=C 1 + C 2 +C n …

Где C 1 , C 2 и C n – емкость первого, второго и последующих конденсаторов соответственно (мФ).

Расчет емкости двух соединенных последовательно конденсаторов проводят по формуле: C=C 1 C 2 /C 1 +C 2

Где C 1 и C 2 – емкость первого и второго конденсаторов соответственно (мФ).

Расчет емкости включенных последовательно более чем двух конденсаторов проводят по формуле :

В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.

Пример 1

Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом. Сопротивления резисторов R 1 = 20 и R 2 = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.

Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме. Зная его, воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы найти ток в цепи.

Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов.

Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем.

Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей .

В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками.

Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.

Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.

Пример 2

Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R 1 =70 Ом и R 2 =90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.

Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока . Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов.

Токи в резисторах

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала

Выполняет сразу несколько очень важных задач: служит ограничителем электрического тока в цепи , создает падение напряжения на отдельных ее участках и разделяет пульсирующий ток.

Помимо номинального сопротивления, одним из наиболее важных параметров резистора является рассеиваемая мощность. Она зависима от напряжения и тока. Мощность — это то тепло, которое выделяется на резисторе, когда под воздействием протекающего тока он нагревается. При пропуске тока, превышающего заданное значение мощности, резистор может сгореть.

Мощность постоянного тока может быть рассчитана по простой формуле P(Вт) = U(В) * I(А) ,

P(Вт) — мощность,
U(В) — напряжение,
I(А) — ток.

Чтобы избежать сгорания резистора тока, необходимо учитывать его мощность. Соответственно, если схема указывает на замену резистора с мощностью 0,5 Ватт — 0,5 Ватт в данном случае — минимум.

Мощность резистора может зависеть от его размеров. Как правило, чем меньше резистор — тем меньше мощность его рассеивания. Стандартный ряд мощностей резисторов тока состоит из значений:

0.125 Вт
0.25 Вт
0.5 Вт
Более 2 Вт

Рассмотрим на примере: номинальное сопротивление нашего резистора тока — 100 Ом. Через него течет ток 0,1 Ампер. Чтобы , на которую рассчитан наш резистор тока, необходимо воспользоваться следующей формулой: P(Вт) = I2(А) * R(Ом),

P(Вт) — мощность,
R(Ом) — сопротивление цепи (в данном случае резистора),
I(А) — ток, протекающий через резистор.

Внимание! При расчётах следует соблюдать размерность. Например, 1 кА= 1000 А. Это же касается и других величин.

Итак, рассчитаем мощность для нашего резистора тока: P(Вт) = 0,12(А) *100 (Ом)= 1(Вт)

Получилось, что минимальная мощность нашего резистора составляет 1 Ватт. Однако в схему следует установить резистор с мощностью в 1,5 — 2 раза выше рассчитанной. Соответственно идеальным для нас будет резистор тока мощностью 2 Вт.

Бывает, что ток, протекающий через резистор неизвестен. Для расчёта мощности в таком случае предусмотрена специальная формула:

Соединение цепи может быть последовательным и параллельным. Однако никакого труда не составляет рассчитать мощность резистора тока как в параллельной, так и в последовательной цепи. Следует учитывать лишь то, что в последовательно цепи через резисторы течет один ток.

Например, нам необходимо произвести замену резистора тока сопротивлением 100 Ом. Ток, протекающий через него — 0,1 Ампер. Соответственно, его мощность — 1 Ватт. Следует рассчитать мощность двух соединенных последовательно резисторов для его замены. Согласно формуле расчёта мощности, мощность рассеивания резистора на 20 Ом — 0,2 Вт, мощность резистора на 80 Ом — 0,8 Вт. Стандартный ряд мощностей поможет выбрать резисторы тока:

R1 — 20 Ом (0.5 Вт)

R2 — 80 Ом (1 Вт)

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что разное сопротивление резисторов гарантирует их разную выделяемую мощность, так как она распределяется между резисторами разных номиналов. Если не учитывать это обстоятельство, то можно столкнуться с большим количеством трудностей. Если один из резисторов выбран неправильно — второй работает в тяжелом температурном режиме. Также присутствует угроза возгорания резистора из-за несоблюдения правил мощности.

Для того, чтобы сэкономить время и не рассчитывать мощность каждого отдельного резистора тока нужно запомнить одно простое правило: мощность заменяемого резистора должна быть равна мощности каждого резистора, составляющего параллельную или последовательную цепь. То есть при замене резистора мощностью 0,5 Вт надо следить за тем, чтобы каждый из резисторов для замены имел мощность не менее 0,5 Вт.

При параллельном соединение резисторов важно помнить, что чем меньше сопротивление резистора, тем больший ток через него протекает, а значит на нем будет рассеяна большая мощность.

Понятия и формулы

На каждом сопротивлении r при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙r, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.

Если в электрической цепи только одно сопротивление r, все напряжение источника Uист падает на этом сопротивлении.

Если в цепи имеются два сопротивления r1 и r2, соединенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях U1=I∙r1 и U2=I∙r2 т. е. падений напряжения, равна напряжению источника: Uист=U1+U2.

Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (2-й закон Кирхгофа).

Примеры

1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением r=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А (рис. 1)?

Рис. 1.

Падение напряжения подсчитывается : U=I∙r=0,3∙15=4,5 В.

Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).

2. Две одинаковые лампочки на напряжение 2,5 В и ток 0,3 А соединены последовательно и подключены к карманной батарее с напряжением 4,5 В. Какое падение напряжения создается на зажимах отдельных лампочек (рис. 2)?

Рис. 2.

Одинаковые лампочки имеют равные сопротивления r. При последовательном включении через них проходит один и тот же ток I. Из этого следует, что на них будут одинаковые падения напряжения, сумма этих напряжений должна быть равна напряжению источника U=4,5 В. На каждую лампочку приходится напряжение 4,5:2=2,25 В.

Можно решить эту задачу и последовательным расчетом. Сопротивление лампочки рассчитываем по данным: rл=2,5/0,3=8,33 Ом.

Ток в цепи I = U/(2rл)=4,5/16,66=0,27 А.

Падение напряжения на лампочке U=Irл=0,27∙8,33=2,25 В.

3. Напряжение между рельсом и контактным проводом трамвайной линии равно 500 В. Для освещения используются четыре одинаковые лампы, соединенные последовательно. На какое напряжение должна быть выбрана каждая лампа (рис. 3)?

Рис. 3.

Одинаковые лампы имеют равные сопротивления, через которые проходит один и тот же ток. Падения напряжения на лампах будут тоже одинаковыми. Значит, на каждую лампу будет приходиться 500:4=125 В.

4. Две лампы мощностью 40 и 60 Вт с номинальным напряжением 220 В соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Какое падение напряжения возникает на каждой из них (рис. 4)?

Рис. 4.

Первая лампа имеет сопротивление r1=1210 Ом, а вторая r2=806,6 Ом (в нагретом состоянии). Ток, проходящий через лампы, I=U/(r1+r2)=220/2016,6=0,109 А.

Падение напряжения на первой лампе U1=I∙r1=0,109∙1210=132 В.

Падение напряжения на второй лампе U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 В.

На лампе с большим сопротивлением большее падение напряжения, и наоборот. Накал нитей обеих ламп очень слаб, однако у лампы 40 Вт он несколько сильнее, чем у лампы 60 Вт.

5. Чтобы напряжение на электродвигателе Д (рис. 5) было равно 220 В, напряжение в начале длинной линии (на электростанции) должно быть больше 220 В на величину на линии. Чем больше сопротивление линии и ток в ней, тем больше падение напряжения на линии.

Рис. 5.

В нашем примере падение напряжения в каждом проводе линии равно 5 В. Тогда напряжение на шинах электростанции должно быть равно 230 В.

6. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?

Допустимое падение напряжения в линии U=3/100∙80=2,4 В.

Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.

По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: r=ρ∙l/S, откуда l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.

Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.

7. Телеграфная линия длиной 20 км выполнена из стального провода диаметром 3,5 мм. Обратная линия заменена заземлением через металлические шины.2)/4=9,6 мм2.

Сопротивление линии rл=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Ом.

Результирующее сопротивление r=229,2+300+2∙50=629,2 Ом.

Напряжение источника U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 В; U≈3,2 В.

Падение напряжения в линии при прохождении тока I=0,005 А будет: Uл=I∙rл=0,005∙229,2=1,146 В.

Сравнительно малое падение напряжения в линии достигается благодаря малой величине тока (5 мА). Поэтому в месте приема должно быть чувствительное реле (усилитель), которое включается от слабого импульса 5 мА и своим контактом включает другое, более мощное реле.

8. Как велико напряжение на лампах в схеме на рис. 28, когда: а) двигатель не включен; б) двигатель запускается; в) двигатель в работе.

Двигатель и 20 ламп включены в сеть с напряжением 110 В. Лампы рассчитаны на напряжение 110 В и мощность 40 Вт. Пусковой ток двигателя Iп=50 А, а его номинальный ток Iн=30 А.

Подводящий медный провод имеет сечение 16 мм2 и длину 40 м.

Из рис. 7 и условия задачи видно, что ток двигателя и ламп вызывает в линии падение напряжения, поэтому напряжение на нагрузке будет меньше 110 В.

Рис. 7.

U=2∙Uл+Uламп.

Отсюда напряжение на лампах Uламп=U-2∙Uл.

Надо определить падение напряжения в линии при различных токах: Uл=I∙rл.

Сопротивление всей линии

2∙rл=ρ∙(2∙l)/S=0,0178∙(2∙40)/16=0,089 Ом.

Ток, проходящий через все лампы,

20∙Iламп=20∙40/110=7,27 А.

Падение напряжения в линии, когда включены только лампы (без двигателя),

2∙Uл=Iламп∙2∙rл=7,27∙0,089=0,65 В.

Напряжение на лампах в этом случае равно:

Uламп=U-2∙Uл=110-0,65=109,35 В.

При пуске двигателя лампы будут светить слабее, так как падение напряжения в линии больше:

2∙Uл=(Iламп+Iдв)∙2∙rл=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 В.

Минимальное напряжение на лампах при пуске двигателя будет:

Uламп=Uс-2∙Uл=110-5,1=104,9 В.

Когда двигатель работает, падение напряжения в линии меньше, чем при пуске двигателя, но больше, чем при выключенном двигателе:

2∙Uл=(Iламп+Iном)∙2∙rл=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 В.

Напряжение на лампах при нормальной работе двигателя равно:

Uламп=110-3,32=106,68 В.

Даже небольшое снижение напряжения на лампах относительно номинального сильно влияет на яркость освещения.

Я пытаюсь использовать 3v светодиоды в цепи 12V, в моей машине

Есть несколько вещей, которые следует учитывать при работе с автомобильными цепями, которые питаются напрямую от аккумулятора. Большинство автомобильных аккумуляторов работают при номинальном напряжении 12 В, но при нормальной работе могут находиться в диапазоне от 9 до 16 В.

Рассмотрим эту схему (примечание Vbattery = 16 В):

^{смоделировать эту схему — схема, созданная с использованием CircuitLab}

Если ваши светодиоды падают на ~ 3,5 В и потребляют ток 100 мА, вы горит .35 Вт (мощность = ток х напряжение) в светодиоде — ничего страшного. У вас еще есть 12,5 В, чтобы уронить куда-нибудь еще. В этом случае это через резистор. Пресистор = (16 В — 3,5 В) * 100 мА = 1,25 Вт. Это совсем немного.

Номинальные расчеты (то есть Vbattery = 12 В):

Pled = 3,5 В * 100 мА = 0,35 Вт (как и раньше)

Presistor = 8,5 В * 100 мА = 0,85 Вт (все еще может быть проблематичным)

Я рекомендую использовать эту схему, чтобы избежать чрезмерного падения напряжения на одном резисторе. Имейте в виду, что если ваша батарея падает намного ниже 12 В, ваша светодиодная цепочка, вероятно, погаснет. 3,5 В + 3,5 В + 3,5 В + ток * Резистор = довольно близко к 12 В.

^{смоделировать эту схему}

Вы также можете распределить рассеиваемую мощность по двум резисторам в каждой цепочке вместо одного. Каждый из этих резисторов должен иметь половину сопротивления. Смотрите схему ниже.

Дополнительный кредит: если вам нужно параллельное светодиодное приложение, вы можете попробовать более сложный подход.

Другим соображением является текущее сопоставление, которое не является критическим в большинстве приложений для любителей, но этот подход также поможет расширить возможности.

Рассмотрим эту схему:

^{смоделировать эту схему}

В нижней части каждой строки находятся BJT. Крайняя левая строка имеет BJT, сконфигурированный так, что основание закорочено на коллектор, а эмиттер — на землю. Все базы связаны между собой. Это называется текущим зеркалом, поскольку оно заставляет ток в каждой из строк быть одинаковыми. (Я здесь много размахиваю руками. Также стоит отметить, что это не гарантированное, идеальное совпадение тока между строками из-за тепловых различий, вариаций процесса между BJT и т. Д. — но в этом случае это хорошо достаточно.)

Что здесь важно, так это то, что вы можете установить BJT, способный справиться с небольшим количеством энергии, чтобы помочь вам снизить напряжение «более безопасно». Вместо того, чтобы поставить огромный резистор 2 Вт, вы можете немного поумнеть и сбросить часть напряжения на BJT — уменьшая количество энергии, которое ваши резисторы должны сжечь. Это не будет много. Вы можете выбрать BJT с Vbe = 1 В и опустить 0,1 Вт по всему BJT (или Vce = 2 В и опустить 0,2 Вт). Вы также получаете дополнительное преимущество, гарантируя, что ваши светодиоды имеют одинаковую яркость.

Надеюсь это поможет!

Какое напряжение после резистора. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про 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).

Пожалуй, нет человека, который не слышал бы о законе Ома. В общем случае формулировка его выглядит так:

Приводим параллельные ветки к одному числу. Для этой ситуации применяется формула:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

Определяем сопротивление всей цепи через сумму R4 = R+R3.

Рассчитываем ток:

Остается узнать значение падение напряжения на выбраном элементе:

Итак, резистор … Базовый элемент построения электрической цепи.

Работа резистора заключается в ограничении тока , протекающего по цепи. НЕ в превращении тока в тепло, а именно в ограничении тока . То есть, без резистора по цепи течет большой ток , встроили резистор – ток уменьшился. В этом заключается его работа, совершая которую данный элемент электрической цепи выделяет тепло.

Пример с лампочкой

Рассмотрим работу резистора на примере лампочки на схеме ниже. Имеем источник питания, лампочку, амперметр, измеряющий ток , проходящий через цепь. И Резистор . Когда резистор в цепи отсутствует, через лампочку по цепи побежит большой ток , например, 0,75А. Лампочка горит ярко. Встроили в цепь резистор — у тока появился труднопреодолимый барьер, протекающий по цепи ток снизился до 0,2А. Лампочка горит менее ярко. Стоит отметить, что яркость, с которой горит лампочка, зависит так же и от напряжения на ней. Чем выше напряжение — тем ярче.

Кроме того, на резисторе происходит падение напряжения . Барьер не только задерживает ток , но и «съедает» часть напряжения, приложенного источником питания к цепи. Рассмотрим это падение на рисунке ниже. Имеем источник питания на 12 вольт. На всякий случай амперметр, два вольтметра про запас, лампочку и резистор . Включаем цепь без резистора (слева). Напряжение на лампочке 12 вольт. Подключаем резистор — часть напряжения упала на нем. Вольтметр(снизу на схеме справа) показывает 5В. На лампочку остались остальные 12В-5В=7В. Вольтметр на лампочке показал 7В.

Разумеется, оба примера являются абстрактными, неточными в плане чисел и рассчитаны на объяснение сути процесса, происходящего в резисторе .

Основная характеристика резистора — сопротивление . Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление , тем больший ток он способен ограничить, тем больше тепла он выделяет, тем больше напряжения падает на нем.

Основной закон всего электричества. Связывает между собой Напряжение(V), Силу тока (I) и Сопротивление(R).

Интерпретировать эти символы на человеческий язык можно по-разному. Главное — уметь применить для каждой конкретной цепи. Давайте используем Закон Ома для нашей цепи с резистором и лампочкой, рассмотренной выше, и рассчитаем сопротивление резистора , при котором ток от источника питания на 12В ограничится до 0,2. При этом считаем сопротивление лампочки равным 0.

V=I*R => R=V/I => R= 12В / 0,2А => R=60Ом

Итак. Если встроить в цепь с источником питания и лампочкой, сопротивление которой равно 0, резистор номиналом 60 Ом, тогда ток, протекающий по цепи , будет составлять 0,2А.

Микропрогер, знай и помни! Параметр мощности резистора является одним из наиболее важных при построении схем для реальных устройств.

Мощность электрического тока на каком-либо участке цепи равна произведению силы тока, протекающую по этому участку на напряжение на этом участке цепи. P=I*U. Единица измерения 1Вт.

При протекании тока через резистор совершается работа по ограничению электрического тока . При совершении работы выделяется тепло. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду. Но если резистор будет совершать слишком большую работу, выделять слишком много тепла — он перестанет успевать рассеивать вырабатывающееся внутри него тепло, очень сильно нагреется и сгорит. Что произойдет в результате этого казуса, зависит от твоего личного коэффициента удачи.

Характеристика мощности резистора — это максимальная мощность тока, которую он способен выдержать и не перегреться.

Рассчитаем мощность резистора для нашей цепи с лампочкой. Итак. Имеем ток , проходящий по цепи(а значит и через резистор ), равный 0,2А. Падение напряжения на резисторе равно 5В (не 12В, не 7В, а именно 5 — те самые 5, которые вольтметр показывает на резисторе ). Это значит, что мощность тока через резистор равна P=I*V=0,2А*5В=1Вт. Делаем вывод: резистор для нашей цепи должен иметь максимальную мощность не менее(а лучше более) 1Вт. Иначе он перегреется и выйдет из строя.

Соединение резисторов

Резисторы в цепях электрического тока имеют последовательное и параллельное соединение .

При последовательном соединении общее сопротивление резисторов является суммой сопротивлений каждого резистора в соединении:

При параллельном соединении общее сопротивление резисторов рассчитывается по формуле:

Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

Пример 1

Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов.

Пример 2

Токи в резисторах

Подключение светодиода к 12 вольтам в машине (расчет сопротивления) (видео)

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 умозаключение, 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

Конвертер электрического сопротивления • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Нагретый до 800°C резистивный нагревательный элемент.

Введение

Резисторы на этой плате из блока питания обведены красными прямоугольниками и составляют половину ее элементов

Термину сопротивление в некотором отношении повезло больше, чем другим физическим терминам: мы с раннего детства знакомимся с этим свойством окружающего мира, осваивая среду обитания, особенно когда тянемся к приглянувшейся игрушке в руках другого ребёнка, а он сопротивляется этому. Этот термин нам интуитивно понятен, поэтому в школьные годы во время уроков физики, знакомясь со свойствами электричества, термин электрическое сопротивление не вызывает у нас недоумения и его идея воспринимается достаточно легко.

Число производимых в мире технических реализаций электрического сопротивления — резисторов — не поддаётся исчислению. Достаточно сказать, что в наиболее распространённых современных электронных устройствах — мобильных телефонах, смартфонах, планшетах и компьютерах — число элементов может достигать сотен тысяч. По статистике резисторы составляют свыше 35% элементов электронных схем, а, учитывая масштабы производства подобных устройств в мире, мы получаем умопомрачительную цифру в десятки триллионов единиц. Наравне с другими пассивными радиоэлементами — конденсаторами и катушками индуктивности, резисторы лежат в основе современной цивилизации, являясь одним из китов, на которых покоится наш привычный мир.

Кабели должны обладать возможно меньшим электрическим сопротивлением

Определение

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая некоторые электрические свойства материи препятствовать свободному, без потерь, прохождению электрического тока через неё. В терминах электротехники электрическое сопротивление есть характеристика электрической цепи в целом или её участка препятствовать протеканию тока и равная, при постоянном токе, отношению напряжения на концах цепи к силе тока, протекающего по ней.

Электрическое сопротивление связано с передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды энергии. При необратимом преобразовании электрической энергии в тепловую, ведут речь об активном сопротивлении. При обратимом преобразовании электрической энергии в энергию магнитного или электрического поля, если в цепи течет переменный ток, говорят о реактивном сопротивлении. Если в цепи преобладает индуктивность, говорят об индуктивном сопротивлении, если ёмкость — о ёмкостном сопротивлении.

Полное сопротивление (активное и реактивное) для цепей переменного тока описывается понятиям импеданса, а для переменных электромагнитных полей — волновым сопротивлением. Сопротивлением иногда не совсем правильно называют его техническую реализацию — резистор, то есть радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

Закон Ома

Сопротивление обозначается буквой R или r и считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

Закон Ома

R = U/I

где

R — сопротивление, Ом;

U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, В;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, А.

Эта формула называется законом Ома, по имени немецкого физика, открывшего этот закон. Немаловажную роль в расчёте теплового эффекта активного сопротивления играет закон о выделяемой теплоте при прохождении электрического тока через сопротивление — закон Джоуля-Ленца:

Q = I² · R · t

где

Q — количество выделенной теплоты за промежуток времени t, Дж;

I — сила тока, А;

R — сопротивление, Ом;

t — время протекания тока, сек.

Георг Симон Ом

Единицы измерения

Основной единицей измерения электрического сопротивления в системе СИ является Ом и его производные: килоом (кОм), мегаом (МОм). Соотношения единиц сопротивления системы СИ с единицами других систем вы можете найти в нашем конвертере единиц измерения.

Историческая справка

Первым исследователем явления электрического сопротивления, а, впоследствии, и автором знаменитого закона электрической цепи, названного затем его именем, стал выдающийся немецкий физик Георг Симон Ом. Опубликованный в 1827 году в одной из его работ, закон Ома сыграл определяющую роль в дальнейшем исследовании электрических явлений. К сожалению, современники не оценили его исследования, как и многие другие его работы в области физики, и, по распоряжению министра образования за опубликование результатов своих исследований в газетах он даже был уволен с должности преподавателя математики в Кёльне. И только в 1841 году, после присвоения ему Лондонским королевским обществом на заседании 30 ноября 1841 г. медали Копли, к нему наконец-то приходит признание. Учитывая заслуги Георга Ома, в 1881 г. на международном конгрессе электриков в Париже было решено назвать его именем теперь общепринятую единицу электрического сопротивления («один ом»).

Физика явления в металлах и её применение

По своим свойствам относительной величины сопротивления, все материалы подразделяются на проводники, полупроводники и изоляторы. Отдельным классом выступают материалы, имеющие нулевое или близкое к таковому сопротивление, так называемые сверхпроводники. Наиболее характерными представителями проводников являются металлы, хотя и у них сопротивление может меняться в широких пределах, в зависимости от свойств кристаллической решётки.

По современным представлениям, атомы металлов объединяются в кристаллическую решётку, при этом из валентных электронов атомов металла образуется так называемый «электронный газ».

Перегорание нити лампы накаливания в воздухе

Относительно малое сопротивление металлов связано именно с тем обстоятельством, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости — принадлежащих всему ансамблю атомов данного образца металла. Возникающий при приложении внешнего электрического поля, ток в металле представляет собой упорядоченное движение электронов. Под действием поля электроны ускоряются и приобретают определённый импульс, а затем сталкиваются с ионами решётки. При таких столкновениях, электроны изменяют импульс, частично теряя энергию своего движения, которая преобразуется во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока. Необходимо заметить, что сопротивление образца металла или сплавов металлов данного состава зависит от его геометрии, и не зависит от направления приложенного внешнего электрического поля.

Дальнейшее приложение всё более сильного внешнего электрического поля приводит к нарастанию тока через металл и выделению всё большего количества тепла, которое, в конечном итоге, может привести к расплавлению образца. Это свойство применяется в проволочных предохранителях электрических цепей. Если температура превысила определенную норму, то проволока расплавляется, и прерывает электрическую цепь — по ней больше не может течь ток. Температурную норму обеспечивают, выбирая материал для проволоки по его температуре плавления. Прекрасный пример того, что происходит с предохранителями, даёт опыт съёмки перегорания нити накала в обычной лампе накаливания.

Наиболее типичным применением электрического сопротивления является применение его в качестве тепловыделяющего элемента. Мы пользуемся этим свойством при готовке и подогреве пищи на электроплитках, выпекании хлеба и тортов в электропечах, а также при работе с электрочайниками, кофеварками, стиральными машинами и электроутюгами. И совершенно не задумываемся, что своему комфорту в повседневной жизни мы опять же должны быть благодарны электрическому сопротивлению: включаем ли бойлер для душа, или электрический камин, или кондиционер в режим подогрева воздуха в помещении — во всех этих устройствах обязательно присутствует нагревательный элемент на основе электрического сопротивления.

В промышленном применении электрическое сопротивление обеспечивает приготовление пищевых полуфабрикатов (сушка), проведение химических реакций при оптимальной температуре для получения лекарственных форм и даже при изготовлении совершенно прозаических вещей, вроде полиэтиленовых пакетов различного назначения, а также при производстве изделий из пластмасс (процесс экструдирования).

Физика явления в полупроводниках и её применение

В полупроводниках, в отличие от металлов, кристаллическая структура образуется за счёт ковалентных связей между атомами полупроводника и поэтому, в отличие от металлов, в чистом виде они имеют значительно более высокое электрическое сопротивление. Причем, если говорят о полупроводниках, обычно упоминают не сопротивление, а собственную проводимость.

Микропроцессор и видеокарта

Привнесение в полупроводник примесей атомов с большим числом электронов на внешней оболочке, создаёт донорную проводимость n-типа. При этом «лишние» электроны становятся достоянием всего ансамбля атомов в данном образце полупроводника и его сопротивление понижается. Аналогично привнесение в полупроводник примесей атомов с меньшим числом электронов на внешней оболочке, создаёт акцепторную проводимость р-типа. При этом «недостающие» электроны, называемые «дырками», становятся достоянием всего ансамбля атомов в данном образце полупроводника и его сопротивление также понижается.

Наиболее интересен случай соединения областей полупроводника с различными типами проводимости, так называемый p-n переход. Такой переход обладает уникальным свойством анизотропии — его сопротивление зависит от направления приложенного внешнего электрического поля. При включении «запирающего» напряжения, пограничный слой p-n перехода обедняется носителями проводимости и его сопротивление резко возрастает. При подаче «открывающего» напряжения в пограничном слое происходит рекомбинация носителей проводимости в пограничном слое и сопротивление p-n перехода резко понижается.

На этом принципе построены важнейшие элементы электронной аппаратуры — выпрямительные диоды. К сожалению, при превышении определённого тока через p-n переход, происходит так называемый тепловой пробой, при котором как донорные, так и акцепторные примеси перемещаются через p-n переход, тем самым разрушая его, и прибор выходит из строя.

Главный вывод о сопротивлении p-n переходов заключается в том, что их сопротивление зависит от направления приложенного электрического поля и носит нелинейный характер, то есть не подчиняется закону Ома.

Несколько иной характер носят процессы, происходящие в МОП-транзисторах (Металл-Окисел-Полупроводник). В них сопротивлением канала исток-сток управляет электрическое поле соответствующей полярности для каналов p- и n-типов, создаваемое затвором. МОП-транзисторы почти исключительно используются в режиме ключа — «открыт-закрыт» — и составляют подавляющее число электронных компонентов современной цифровой техники.

Вне зависимости от исполнения, все транзисторы по своей физической сути представляют собой, в известных пределах, безынерционные управляемые электрические сопротивления.

В ксеноновой лампе-вспышке (обведена красной линией) вспышка происходит после ионизации газа в результате уменьшения его электрического сопротивления

Физика явления в газах и её применение

В обычном состоянии газы являются отличными диэлектриками, поскольку в них имеется очень малое число носителей заряда — положительных ионов и электронов. Это свойство газов используется в контактных выключателях, воздушных линиях электропередач и в воздушных конденсаторах, так как воздух представляет собой смесь газов и его электрическое сопротивление очень велико.

Так как газ имеет ионно-электронную проводимость, при приложении внешнего электрического поля сопротивление газов вначале медленно падает из-за ионизации всё большего числа молекул. При дальнейшем увеличении напряжения внешнего поля возникает тлеющий разряд и сопротивление переходит на более крутую зависимость от напряжения. Это свойство газов использовалась ранее в газонаполненных лампах — стабисторах — для стабилизации постоянного напряжения в широком диапазоне токов. При дальнейшем росте приложенного напряжения, разряд в газе переходит в коронный разряд с дальнейшим снижением сопротивления, а затем и в искровой — возникает маленькая молния, а сопротивление газа в канале молнии падает до минимума.

Основным компонентом радиометра-дозиметра Терра-П является счетчик Гейгера-Мюллера. Его работа основана на ударной ионизации находящегося в нем газа при попадании гамма-кванта, в результате которой резко снижается его сопротивление, что и регистрируется.

Свойство газов светиться при протекании через них тока в режиме тлеющего разряда используется для оформления неоновых реклам, индикации переменного поля и в натриевых лампах. То же свойство, только при свечении паров ртути в ультрафиолетовой части спектра, обеспечивает работу и энергосберегающих ламп. В них световой поток видимого спектра получается в результате преобразования ультрафиолетового излучения флуоресцентным люминофором, которым покрыты колбы ламп. Сопротивление газов точно так же, как и в полупроводниках, носит нелинейный характер зависимости от приложенного внешнего поля и так же не подчиняется закону Ома.

Физика явления в электролитах и её применение

Сопротивление проводящих жидкостей — электролитов — определяется наличием и концентрацией ионов различных знаков — атомов или молекул, потерявших или присоединивших электроны. Такие ионы при недостатке электронов называются катионами, при избытке электронов — анионами. При приложении внешнего электрического поля (помещении в электролит электродов с разностью потенциалов) катионы и анионы приходят в движение; физика процесса заключается в разрядке или зарядке ионов на соответствующем электроде. При этом на аноде анионы отдают излишние электроны, а на катоде катионы получают недостающие.

Гальваническое покрытие хромом пластмассовой душевой головки. На внутренней стороне, не покрытой хромом, виден тонкий красный слой меди.

Существенным отличием электролитов от металлов, полупроводников и газов является перемещение вещества в электролитах. Это свойство широко используется в современной технике и медицине — от очистки металлов от примесей (рафинирование) до внедрения лекарственных средств в больную область (электрофорез). Сверкающей сантехнике наших ванн и кухонь мы обязаны процессам гальваностегии – никелированию и хромированию. Излишне вспоминать, что качество покрытия достигается именно благодаря управлению сопротивлением раствора и его температурой, а также многими другими параметрами процесса осаждения металла.

Поскольку человеческое тело с точки зрения физики представляет собой электролит, применительно к вопросам безопасности существенную роль играет знание о сопротивлении тела человека протеканию электрического тока. Хотя типичное значение сопротивления кожи составляет около 50 кОм (слабый электролит), оно может варьироваться в зависимости от психоэмоционального состояния конкретного человека и условий окружающей среды, а также площади контакта кожи с проводником электрического тока. При стрессе и волнении или при нахождении в некомфортных условиях оно может значительно снижаться, поэтому для расчётов сопротивления человека в технике безопасности принято значение 1 кОм.

Любопытно, что на основе измерения сопротивления различных участков кожи человека, основан метод работы полиграфа — «детектора» лжи, который, наряду с оценкой многих физиологических параметров, определяет, в частности, отклонение сопротивления от текущих значений при задавании испытуемому «неудобных» вопросов. Правда этот метод ограниченно применим: он даёт неадекватные результаты при применении к людям с неустойчивой психикой, к специально обученным агентам или к людям с аномально высоким сопротивлением кожи.

В известных пределах к току в электролитах применим закон Ома, однако, при превышении внешнего прилагаемого электрического поля некоторых характерных для данного электролита значений, его сопротивление также носит нелинейный характер.

Физика явления в диэлектриках и её применение

Сопротивление диэлектриков весьма высоко, и это качество широко используется в физике и технике при применении их в качестве изоляторов. Идеальным диэлектриком является вакуум и, казалось бы, о каком сопротивлении в вакууме может идти речь? Однако, благодаря одной из работ Альберта Эйнштейна о работе выхода электронов из металлов, которая незаслуженно обойдена вниманием журналистов, в отличие от его статей по теории относительности, человечество получило доступ к технической реализации огромного класса электронных приборов, ознаменовавших зарю радиоэлектроники, и по сей день исправно служащих людям.

Магнетрон 2М219J, установленный в бытовой микроволновой печи

Согласно Эйнштейну, любой проводящий материал окружён облаком электронов, и эти электроны, при приложении внешнего электрического поля, образуют электронный луч. Вакуумные двухэлектродные приборы обладают различным сопротивлением при смене полярности приложенного напряжения. Раньше они использовались для выпрямления переменного тока. Трёх- и более электродные лампы использовались для усиления сигналов. Теперь они вытеснены более выгодными с энергетической точки зрения транзисторами.

Однако осталась область применения, где приборы на основе электронного луча совершенно незаменимы — это рентгеновские трубки, применяемые в радиолокационных станциях магнетроны и другие электровакуумные приборы. Инженеры и по сей день всматриваются в экраны осциллографов с электронно-лучевыми трубками, определяя характер происходящих физических процессов, доктора не могут обойтись без рентгеновских снимков, и все мы ежедневно пользуемся микроволновыми печами, в которых стоят СВЧ-излучатели — магнетроны.

Поскольку характер проводимости в вакууме носит только электронный характер, сопротивление большинства электровакуумных приборов подчиняется закону Ома.

Резисторы поверхностного монтажа

Резисторы: их назначение, применение и измерение

Переменный регулировочный резистор

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его в качестве электрического сопротивления. Помимо этого, резисторы, являясь технической реализацией электрического сопротивления, также характеризуются паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

Резистор — электронный прибор, необходимый во всех электронных схемах. По статистике, 35% любой радиосхемы составляют именно резисторы. Конечно, можно попытаться выдумать схему без резисторов, но это будут лишь игры разума. Практические электрические и электронные схемы без резисторов немыслимы. С точки зрения инженера-электрика любой прибор, обладающий сопротивлением, может называться резистором вне зависимости от его внутреннего устройства и способа изготовления. Ярким примером тому служит история с крушением дирижабля «Италия» полярного исследователя Нобиле. Радисту экспедиции удалось отремонтировать радиостанцию и подать сигнал бедствия, заменив сломанный резистор грифелем карандаша, что, в конечном итоге, и спасло экспедицию.

10-ваттный керамический резистор

Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться в качестве дискретных компонентов или составных частей интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду вольтамперной характеристики, по способу защиты и по способу монтажа, характеру изменения сопротивления, технологиям изготовления и рассеиваемой тепловой энергии. Обозначение резистора в схемах приведено на рисунке ниже:

Резисторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов:

R = R₁ + R₂ + … + R_n

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление цепи равно

R = R₁ · R₂ · … · R_n/(R₁ + R₂ + … + R_n)

По назначению резисторы делятся на:

резисторы общего назначения;
резисторы специального назначения.

По характеру изменения сопротивления резисторы делятся на:

По способу монтажа:

для печатного монтажа;
для навесного монтажа;
для микросхем и микромодулей.

По виду вольт-амперной характеристики:

Цветовая маркировка резисторов

В зависимости от габаритов и назначения резисторов, для обозначения их номиналов применяются цифро-символьная маркировка или маркировка цветными полосками для резисторов навесного или печатного монтажа. Символ в маркировке может играть роль запятой в обозначении номинала: для обозначения Ом применяются символы R и E, для килоом — символ К, для мегаом — символ М. Например: 3R3 означает номинал в 3,3 Ом, 33Е = 33 Ом, 4К7 = 4,7 кОм, М56 = 560 кОм, 1М0 = 1,0 Мом.

Цветовая маркировка резисторов

Измерение сопротивления резистора с помощью мультиметра

Для малогабаритных резисторов навесного монтажа и печатного применяется маркировка цветными полосками по имеющимся таблицам. Чтобы не рыться в справочниках, в Интернете можно найти множество различных программ для определения номинала резистора.

Резисторы для поверхностного монтажа (SMD) маркируются тремя или четырьмя цифрами или тремя символами, в последнем случае номинал тоже определяется по таблице или по специальным программам.

Измерение резисторов

Наиболее универсальным и практичным методом определения номинала резистора и его исправности является непосредственное измерение его сопротивления измерительным прибором. Однако при измерении непосредственно в схеме следует помнить, что ее питание должно быть отключено и что измерение будет неточным.

Литература

Автор статьи: Сергей Акишкин

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Расчитываем резистор для светодиода, драйвер и гасящий конденсатор

Светодиодные элементы все чаще применяются в сферах деятельности человечества как осветительные приборы для помещений, в уличных фонарях, карманных фонариках, при освещении аквариума. В автомобильной индустрии группы светодиодов широко используются для подсветки габаритных огней, стоп сигналов и поворотов.

Внешний вид светодиодов

Отдельными элементами с различными цветами обеспечивают подсветку приборной панели, индикацию понижения уровня охлаждающей жидкости радиатора. Невозможно перечислить все направления их использования: от украшения новогодней елки, подсветки аквариума до приборов ракетно-космической техники.

Они постепенно вытесняют обычные лампы накаливания. Многочисленные Интернет магазины в режиме онлайн продают светодиодные ленты и другие осветительные приборы. Также можно найти калькулятор расчета схем драйверов для них, если появится необходимость их ремонта или изготовления своими руками. Такому бурному развитию есть целый ряд причин.

Основные преимущества

малое потребление энергии;
высокий КПД;
низкие напряжения;
почти отсутствует нагрев;
высокая степень электрической и пожарной безопасности;
крепкий корпус: отсутствие хрупких нитей накаливания и стеклянных колб делает их устойчивыми к механическим, вибрационным воздействиям;
безынерционное срабатывание обеспечивает быстродействие, нет затрат времени на разогрев нити накаливания;
прочность, малые габариты и долговечность;
непрерывный ресурс работы не менее 5 лет;
широкий выбор спектра (цвета) и возможность конструкции отдельного элемента делать рассеянное или направленное освещение.

Есть несколько существенных недостатков:

Высокая стоимость.
Интенсивность светового потока отдельного элемента мала.
Чем выше напряжение требуемого источника питания, тем быстрее разрушается структура светодиодных элементов. Проблема перегрева решается установкой радиатора.

Параметры и особенности

Достоинств у светодиодов намного больше, чем недостатков, но по причине высокой стоимости народ не спешит приобретать осветительные приборы на основе светодиодов. Люди, обладающие необходимыми познаниями, покупают отдельные элементы и сами собирают светильники для аквариума, делают подключения на приборные панели автомобилей, стоповых сигналов и габаритов. Но для этого надо хорошо разобраться в принципах работы, параметрах и конструктивных особенностях светодиодов.

Параметры:

рабочий ток;
рабочее напряжение;
цвет светового потока;
угол рассеивания:
тип корпуса.

Особенностью конструкций является диаметр, форма линзы, которая определяет направленность и степень рассеивания светового потока. Участок цветового спектра свечения определяют примеси добавляемые в полупроводниковый кристалл диода. Фосфор, индий, галлий, алюминий обеспечивают подсветку от красного до желтого диапазона.

Состав азота, галлия, индия сделает спектр в диапазоне синего и зеленого цветов, если к кристаллу синего (голубого) спектра добавить люминофор, можно получить белый свет. Углы направления и рассеивания потоков определяет состав кристалла, но в большей степени форма линзы светодиода.

Для поддержания живого мира аквариума необходим процесс фотосинтеза водорослей. Здесь требуется правильный спектр и определенный уровень освещения аквариума, с чем хорошо справляются светодиоды.

Расчет параметров и схем

Определившись с цветом, направлением потока освещения и напряжением источника питания можно покупать светодиоды. Но чтобы собрать нужную схему, надо сделать расчет резистора светодиода в цепи, который гасит повышенное напряжение питания. Рабочий ток и напряжение нам известно по номиналам.

Надо обязательно учитывать, что светодиод это полупроводник, который имеет полярности.

Если перепутать полярности, он не засветится и может вообще выйти из строя. Хорошим примером для расчета гасящего резистора в схемах подключения светодиодов являются светотехнические приборы автомобиля. В качестве индикации состояния определенного технического параметра используется один светодиодный элемент, как вариант берется пониженный уровень охлаждающей жидкости радиатора.

Схема подключения светодиода

R = Uак. – Uраб./ I раб.
R = 12В – 3В/00,2А = 450 Ом = 0,45 кОм.

Uак – напряжение источника питания, в нашем случае автомобильный аккумулятор 12В;
Uраб – рабочее напряжение светодиода;
I раб – рабочий ток светодиода.

Можно рассчитать сопротивление гасящего резистора в схеме с последовательным подключением некоторого количества светодиодов. Такой вариант может использоваться для подсветки приборов на передней панели или в качестве стоповых огней автомобиля.

Схема последовательного подключения светодиодов и гасящего сопротивления

Расчет сопротивления аналогичный:

R = Uак – Uраб*n / Iраб.

R = 12В – 3В * 3/ 0.02А = 150 Ом = 0,15 кОм.

n – количество светодиодов 3 шт.

Стоит рассмотреть случай с шестью светодиодами; в стопорных фонарях применяют и большее количество, но методика расчета сопротивления и построение схемы будут те же.

R = Uак – Uраб*n / Iраб
R = 12В – 18 В/ 002А – рабочее напряжение диодов превышает напряжение источника питания, в этом случае придется диоды разделить на 2 группы по три диода и подключить их по параллельной схеме. Расчеты делаем для каждой группы отдельно.

Схема с шестью светодиодами

Предыдущий расчет с тремя светодиодами в схеме с последовательным подключением показывает, что для параллельного подключения в каждой группе величина сопротивления резистора должна быть по 0,15 кОм.

Несмотря на небольшой нагрев, светодиодные светильники не работают без радиатора. Например, для освещения аквариума сверху устанавливается крышка, на которой крепятся точечные источники света или светодиодная лента. Чтобы избежать ее перегрева, применяется алюминиевый профиль. Для изготовления радиатора начинают применять специальные пластмассы, рассеивающие тепло. Специалисты не рекомендуют самостоятельно заниматься их изготовлением, хотя никто не запрещает принимать меры по улучшению теплоотвода от мощных светильников. В качестве радиатора хорошо применять медь, обладающую высокой теплопроводностью.

На многих сайтах можно найти калькулятор, с помощью которого предоставляется возможность выбора схемы, внесения параметров диода и расчета в режиме онлайн резистора для одного светодиода или группы.

В специализированных магазинах можно купить диски с программным обеспечением и установить на домашний компьютер драйвера. Программа с драйверами легко скачивается бесплатно в режиме онлайн или покупается, если оплатить электронными деньгами на сайте.

Особенности, которые надо учитывать:

Не рекомендуется подключать светодиоды в параллельной схеме через одно сопротивление. При неисправности одного диода на остальные будет подаваться слишком мощное напряжение, что приведет все диоды к выходу из строя. Если попадется такая схема, можно через онлайн-калькулятор рассчитать и переделать ее, добавив отдельные сопротивления на светодиоды.

Схема параллельного подключения

В расчетах могут получиться значения резистора, которые не совпадают со стандартными номиналами, тогда выбирается сопротивление немного большее. Здесь удобно использовать калькулятор в онлайн режиме.
При совпадении рабочего напряжения светодиодов и источника питания в бытовых схемах для фонариков, елочных гирлянд иногда резистор не используют. При этом отдельные светодиоды светятся с разной яркостью, это вызвано разбросом их параметров. Рекомендуется в этих случаях применять конверторы для повышения напряжений.

Ниже изображена одна из простейших схем драйвера светодиодной лампы.

Схема и фото драйвера лампы MR-16

Схема собрана с применением вместо трансформатора конденсатора C1 и резистора R1. Напряжение подается на диодный мост. Ограничение тока обеспечивается за счет конденсатора С1, который создает сопротивление, но не рассеивает тепло, а уменьшает напряжение при последовательном подключении к цепи питания.

Выпрямленное напряжение сглаживается с помощью электролитического конденсатора С2. Сопротивление R1 предназначено для разрядки конденсатора С1 при отключении питания. R1 и R2 в работе схемы не участвуют. Резистор R2 предназначен для защиты конденсатора С2 от пробоя, если происходит обрыв в цепи питания лампы.

На фото представлен вид драйвера с двух сторон. Красный цилиндр — это изображение конденсатора С1, черный — С2.

Резистор. Видео

На вопрос, что такое резистор, и как он работает, ответит это видео. Простота изложения дает возможность усвоить материал даже новичку.

Учитывая все вышесказанное, можно сделать правильный самостоятельный расчет резистора для светодиода и приобрести в специализированном магазине то, что по-настоящему пригодится в хозяйстве.

Оцените статью:Калькулятор делителя напряжения

— Рассчитайте номиналы резисторов в цепи двухрезисторного делителя напряжения. Калькулятор делителя напряжения

— Рассчитайте номиналы резисторов в цепи двухрезисторного делителя напряжения.

Двухрезисторный делитель напряжения это одна из самых основных и распространенных схем в электронике. Часто это первая схема, которую изучает новичок. Делитель напряжения превращает большое напряжение в меньшее. Как это работает, соотношение резисторов (R1 и R2) делит вход напряжение до более низкого выходного напряжения.Выходное напряжение — это часть входного напряжения, и эта часть равна R2, деленному на сумма R1 + R2. Формула VOUT = VIN * (R2 / (R1 + R2)). Калькулятор делителя напряжения предполагает, что вам известны любые три значения схемы делителя напряжения. Воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы вычислить значение отсутствующего параметра.

Общее использование делителя напряжения

Делители напряжения обычно используются для уменьшения входного напряжения на канал АЦП.Например, если вы хотите узнать напряжение источника питания 12 вольт, но ваш АЦП имеет максимальный входной уровень 5 вольт, делитель напряжения уменьшит напряжение до безопасный уровень.

Многие датчики резистивные, и АЦП не может получить с них правильные показания. Добавляя резистор к резистивному датчику, вы создаете делитель напряжения. Как только станет известен выходной сигнал делителя напряжения, можно рассчитать сопротивление датчика.

Используя делитель напряжения в сочетании с АЦП, можно считывать показания всех типов датчиков.

обрезки
слайдеры
батареи
термисторы
джойстики
партии еще

Когда не использовать делитель напряжения

Цепи делителя напряжения не подходят для понижения напряжения для использования в качестве источника питания. Мало того, что это было бы ужасно неэффективно, достаточно тока, протекающего через R1, скорее всего, приведет к сгоранию резистора. Как правило, никогда не используйте делитель напряжения. как источник напряжения для всего, что требует даже небольшого количества энергии.Если вам нужно понизить напряжение, чтобы использовать его в качестве источника питания, обратите внимание на регуляторы напряжения или импульсные источники питания.

Также не забудьте ознакомиться с нашим инструментом преобразования конденсаторов uF — nF — pF, чтобы помочь вам выбрать подходящие конденсаторы для вашего следующего проекта.

как уменьшить постоянное напряжение с помощью резисторов?

как уменьшить постоянное напряжение с помощью резисторов? — Обмен электротехнического стека

Сеть обмена стеками

Сеть Stack Exchange состоит из 177 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 сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 7 лет, 10 мес назад

Просмотрено 411к 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 Джон

42711 золотой знак44 серебряных знака66 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $

Короткий ответ: «не делай этого.«

Падение напряжения 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.

ФотонФотон

1,955 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.

электро103электро103

54411 золотых знаков66 серебряных знаков1717 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $

Можно использовать два резистора, как объясняет @ 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 высокое входное сопротивление 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 Каулис

6,1521212 золотых знаков3030 серебряных знаков5555 бронзовых знаков

Создан 29 июл.

Сабир МогладСабир Моглад

43033 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 и сохраните расстояние до выходного провода 1.5 метров от выходной клеммы питания до нагрузки.

Скачок напряжения ♦

54.4k2828 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 такая компоновка очень неэффективна и может привести к сильному выделению тепла в резисторах сброса напряжения.

Создан 06 июл.

Ричард1941Ричард1941

47022 серебряных знака55 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 2 Очень активный 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 JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, 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

Правило делителя напряжения

— калькулятор, примеры решения и приложения

Схема делителя напряжения

— калькулятор VDR, примеры и приложения

Схема делителя напряжения

В схеме делителя напряжения используются резисторы для понижения напряжения, и это наиболее распространенная схема используется в электронике.Делитель напряжения может использоваться для многих вещей, например, для создания цепи регулировки громкости или генерации опорного напряжения и многого другого. Делители напряжения также используются в аналоговых схемах для получения выходов переменного напряжения. Эта схема отлично работает как с переменным, так и с постоянным входным напряжением, при этом значение входного напряжения преобразуется в другое значение напряжения.

Примечание: Значение выходного напряжения схемы делителя напряжения всегда меньше значения входного напряжения.

В схеме делителя напряжения выходное напряжение всегда зависит от пропорции величины сопротивления.Например, если вы взяли два резистора равного номинала, вы получите на выходе ровно половину входного напряжения.

Электрическая эквивалентная схема делителя напряжения приведена ниже:

Как вы можете видеть, схема делителя напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов с отводом напряжения между ними. Входное напряжение подается на резисторы R ₁ и R ₂. Следовательно, мы можем наблюдать, что выходное напряжение — это падение напряжения на резисторе R ₂.Напряжение на R ₁ и R ₂ будет равно значению входного напряжения, приложенного к схеме делителя напряжения.

Формула Делитель напряжения для определения значения выходного напряжения будет выражена как:

Где,

В _дюйм = Входное напряжение
В _out = Выходное напряжение
R ₁ = Резистор, подключенный к источнику
R ₂ = Резистор, подключенный к земле

Формула подтверждения делителя напряжения

Теперь мы объясним вам математическое объяснение приведенной выше формулы.Итак, согласно закону Ома, разность потенциалов на идеальном проводнике будет равна току, протекающему по нему.

V = IR

Где, V, I и R — напряжение, ток и сопротивление соответственно.

Таким образом, напряжение на вышеуказанной цепи будет равно произведению тока в цепи на полное сопротивление.

Общее сопротивление цепи в цепи делителя напряжения составляет

R _T = R ₁ + R ₂

Vin = IR _T

Vin = I (R ₁ + R ₂)

При решении,

I = V _в / (R ₁ + R ₂)

Здесь выходное напряжение снимается через сопротивление R ₂, поэтому V _{на выходе} будет выражен как:

V _out = IR ₂

Теперь введите значение I из приведенного выше уравнения:

Теперь мы объясним вам, как работает делитель напряжения и как вы можно даже найти значение сопротивления, чтобы получить желаемое значение напряжения.

Напряжение Делитель Схема — Пример

Как показано выше, схема делителя напряжения состоит из двух резисторов (R ₁ и R ₂), и выход будет проходить через резистор Р ₂. Единственное, о чем нужно позаботиться, — это номинальная мощность резисторов. Потому что, если мы не выберем правильную номинальную мощность резистора, резисторы будут перегреваться или также могут сгореть. Вы можете рассчитать номинальную мощность, если знаете значение I (в зависимости от нагрузки), используя уравнение степенного закона (P = VI).

Вещи, необходимые для разработки схемы делителя напряжения:

Резисторы (10 кОм, 47 кОм)
Входное питание (9 В)
Макетная плата
Мультиметр (для измерения)

Теперь мы продемонстрирует вам выход схемы делителя напряжения практически и теоретически.

Здесь в эту схему мы подключили входное напряжение 9 В и резисторы R ₁ и R ₂ (47 кОм и 10 кОм соответственно). Снимая с мультиметра выход схемы делителя напряжения, получаем 1.49В .

Теперь мы рассчитаем выходное напряжение вышеупомянутой схемы теоретически,

Здесь, V _в = 9 В, R ₁ = 47 кОм и R ₂ = 10 кОм

Итак, используя уравнение делителя напряжения

У нас есть

В _выход = (9 × 10) / (47 + 10)

В _выход = 1,5789

Следовательно, вы можете увидеть разницу Между практическим и теоретическим значением, потому что напряжение батареи не совсем 9 В.Кроме того, вы можете найти номинал резистора в соответствии с желаемым выходным напряжением, используя приведенную выше формулу.

Связанное сообщение: Требуемое значение резистора для калькулятора цепи светодиода

Калькулятор правил делителя напряжения

Вы также можете использовать калькулятор делителя напряжения для расчета выхода делителя напряжения или даже номинала резисторов в соответствии с желаемым входом и выходные значения.

Введите любые три из следующих значений и нажмите кнопку «Рассчитать».Результат отобразит требуемое значение.

Примечание: формулы и уравнения для этого калькулятора приведены ниже (после калькулятора). Также не забывайте делиться и предлагать своим друзьям. Кроме того, если вы хотите увидеть другие электрические и электронные калькуляторы в прямом эфире в нашем блоге, укажите это в поле для комментариев ниже. Благодарю.

Формула для калькулятора VDR

V _OUT = V _IN x (R ₂ / (R ₁ + R ₂))

Где 9007

V _IN = Входное напряжение питания

R ₁ + R ₂ = Значения резисторов

V _OUT = Выходное напряжение

Связанный пост: Калькулятор ближайшего значения стандартного резистора

Преимущества & Недостатки схемы делителя напряжения

Ниже перечислены некоторые преимущества и недостатки схемы делителя напряжения:

Преимущества схемы делителя напряжения

Простой и удобный метод измерения высокого напряжения (до 100 кВ)
Простой способ изменения уровня напряжения.
Помогает установить выходное напряжение регуляторов (например, LM317).

Недостатки схемы делителя напряжения

Неэффективно использовать для источников питания.
Резисторы делителей напряжения вносят небольшие потери мощности.
Иногда сопротивление вольтметра влияет на соотношение резисторов.

Применение схемы делителя напряжения
Теперь, как мы знаем, существует ряд применений схемы делителя напряжения.Некоторые из приложений упомянуты ниже:
Потенциометры
Потенциометр — это трехконтактный переменный резистор, с его помощью можно создать регулируемый делитель напряжения. Если вы будете использовать только два контакта потенциометра (один должен быть регулируемым), он будет работать как реостат. Но если вы используете все клеммы и пропускаете выход через регулируемый контакт, здесь он работает как делитель напряжения.
Точно так же потенциометры имеют много применений, они также используются в джойстиках и для создания опорного напряжения.
Чтение резистивных датчиков
Большинство датчиков являются просто резистивными устройствами, такими как LDR (светозависимый резистор), сопротивление которого изменяется в зависимости от интенсивности падающего на него света. Подобно LDR, существует ряд датчиков, которые делают то же самое в отношении сопротивления, таких как датчик изгиба, датчик силы и термисторы.
Здесь схема делителя напряжения используется для расчета сопротивления датчика. Заменив резистор R ₂ (согласно принципиальной схеме) резистивным датчиком, мы можем рассчитать его сопротивление по следующей формуле:
R ₂ = (В _из x R ₁) / (Vin — Vout)
Где R ₂ — резистивный датчик
Сдвиг уровня
При взаимодействии с микроконтроллером не все датчики работают при стандартном значении напряжения (5 В), есть несколько датчиков который работает при относительно низком напряжении.Здесь возникает проблема смещения уровня, поэтому для снижения напряжения интерфейса мы используем схемы делителя напряжения, чтобы получить определенное напряжение.
Измерение высокого напряжения
Когда трудно измерить значение высокого напряжения, снова применяется делитель напряжения. Делитель напряжения уменьшает очень высокое напряжение, поэтому его легко измерить с помощью вольтметров.
Проще говоря, высокое напряжение подается на вход делителя напряжения, а его выход (установлен ниже, чем макс.диапазон) измеряется вольтметром. В вольтметрах специально разработаны зонды с высоковольтным резистором, чтобы выдерживать приходящее высокое входное напряжение и получать точные результаты при измерении высокого напряжения. Используя эту схему делителя напряжения, мы можем измерить напряжение до 100 кВ. Схема конденсаторного делителя используется для измерения значения напряжения более 100 кВ.
Связанный пост: Калькулятор параллельного резистора
Делитель напряжения для переменного источника питания
Предположим, у нас есть батарея 9 В, и вам нужно значение выходного напряжения от 1 В до 8 В.Как упоминалось выше, регулируя потенциометр, подключенный к батарее 9 В, мы можем получить выходное напряжение от 1 В до 8 В.
Подключите аккумулятор в соответствии со схемой ниже:
Примечание: Использование схемы делителя напряжения для источника питания может вызвать эффект нагрузки . Кроме того, это неэффективный способ управления напряжением питания, поскольку мощность рассеивается в резисторе R ₁ без полезного усиления.
Таким образом, потенциометр может выдавать переменное выходное напряжение.
Теперь предположим, что вам нужно фиксированное напряжение питания для любого конкретного устройства или контроллера, что вы будете делать? Для этого вам нужно точное значение резистора вместо потенциометра, чтобы получить желаемый выход.
Как нам нужен выход 5 В от батареи 9 В (без учета тока нагрузочного резистора)
Переставив формулу делителя напряжения, вы можете найти значения резистора, который вам нужен для любого конкретного выходного значения. В противном случае вы можете использовать наш калькулятор делителя напряжения для того же.
Во-первых, вы должны выбрать значение входного напряжения и любое значение резистора (R ₁ или R ₂). Итак, если вы зафиксировали значение R ₁ и теперь вам нужно найти значение R ₂, используйте следующую формулу:
Если вы зафиксировали значение R ₂ и вам нужно найдите значение R ₁, затем используйте приведенную ниже формулу:
Здесь мне нужен выход 5 В при входном напряжении 9 В,
Итак,
В _в = 9 В
В _из = 5 В
R ₁ = 8 кОм (постоянный резистор)
R ₂ =?
Используя формулу для R ₂
Мы имеем,
R ₂ = (5 x 8) / (9-5)
R ₂ = 40/4
R ₂ = 10
Следовательно, если вы возьмете R ₂ из 10 кОм и R ₁ из 8 кОм с входным напряжением 9 В, выходное напряжение будет равно 5 В.
Похожие сообщения:
Онлайн-калькулятор цепи постоянного и постоянного тока — Jotrin Electronics
1: обратная полярность. 2: Повышение. 3: Бак. Автоматический расчет параметров периферийных компонентов для трех типовых схем
Инструкции ： Просто введите нужные параметры в левое среднее поле и нажмите кнопку «Рассчитать и обновить принципиальную схему».Он может автоматически выдавать все соответствующие параметры периферийных компонентов и соответствующие стандартные схемы цепей, что делает схему постоянного / переменного тока интеллектуальной и эффективной.
О предупреждении ： Если введенный вами параметр превышает предел 34063, автоматически появится окно с предупреждением, напоминающее вам об их изменении.
Специальный вход: чтобы разработать схему с изменением полярности, добавьте знак минус перед числом входного или выходного напряжения, например -5 В.
Это интегральная схема для преобразования мощности постоянного тока, которая широко используется, дешева и проста в использовании. КПД с изменением полярности составляет до 65%, КПД повышения составляет до 90%, а КПД понижения составляет до 80%. Эффективность преобразования пропорциональна емкости конденсатора фильтра рабочей частоты.
Кроме того, когда выходная мощность не соответствует требованиям, например> 250 ~ 300 мА, ток может быть увеличен с помощью метода внешней расширительной трубки, может использоваться биполярная или расширительная трубка типа mos, формула расчета и другие параметры и их значения Подробности см. в нижней части.
Номинальное значение периферийных компонентов и их значения Формула расчета ：
Vout (выходное напряжение) ＝ 1.25 В （１＋ R1 ／ R2）
Ct (синхронизирующий конденсатор) ： Определите внутреннюю рабочую частоту CT = 0,000 004 * Ton (рабочая частота)
Ipk = 2 * Iomax * T / toff
Rsc (Токоограничивающий резистор) ： Определите выходной ток Rsc ＝ 0,33 ／ Ipk
Lmin (Индуктивность) ： Lmin ＝ (Vimin － Vces) * Тонна / Ipk
Co (конденсатор фильтра) ： Определите коэффициент пульсаций выходного напряжения ， Co ＝ Io * ton / Vp-p (коэффициент гофрирования)
Параметр с фиксированным значением ：
Vces = 1.0V ton / toff = (Vo + Vf － Vimin) / (Vimin － Vces） Vimin: минимальное значение при нестабильном входном напряжении
Vf = 1.2V Прямое падение напряжения на быстродействующем диоде
Другие ручные параметры:
Название параметра Символ Блок MC34063 (American Motorola) ＣＷ34063 (внутренний) IRM03A (Sharp Corporation of Japan)
Входное напряжение Vin В 2.5 ～ 40 В 2,5 40 В 2,5 40 В
Выходное напряжение Vout В 1,25 ～ 40 В 1.25 ～ 40 В 1,25 ～ 40 В
Максимальный выходной ток Iomax A 1.5A 1.5A 1.8A
Максимальная рабочая частота f кГц 0,1 ～ 100 кГц 0,1 ～ 100 кГц 0,1 ～ 100 кГц
Мощность -П, Вт 1.25 Вт 1,25 Вт 0,9 Вт
Рабочая температура Ta ° 0 ～ 70 ° 0 ～ 70 ° 0 ～ 70 °
Примечание в практических приложениях:
1: IN4148 может использоваться для диодов с быстрым переключением.IN5819 необходимо использовать, когда требуется высокая эффективность!
2: 34063 может выдерживать напряжение, то есть сумма абсолютных значений входного и выходного напряжения не может превышать 40 В, иначе он не может работать безопасно и стабильно.
Staccato Signals: Калькулятор подтягивающего резистора
Выход
IC
ИС с выходом с открытым стоком
Штифт
Вывод с выходом с открытым стоком
\ (I_ {LKG (макс)} \)
Ток утечки (макс.)
AmAµAnA
\ (V_ {OL (макс)} \)
Низкое логическое напряжение (макс.)
ВмВ мкВнВ
\ (I_ {OL (макс)} \)
Испытательный ток для \ (V_ {OL (max)} \)
AmAµAnA
Входное питание
\ (V_ {мин} \)
Напряжение питания (мин.)
ВмВ мкВнВ
\ (V_ {max} \)
Напряжение питания (макс.)
ВмВ мкВнВ
Ввод
IC
IC ожидает двухтактный вход
Штифт
Пин, принимающий двухтактный вход
\ (V_ {IL (макс)} \)
Низкое логическое напряжение (макс.)
ВмВ мкВнВ
\ (V_ {IH (мин)} \)
Высокое логическое напряжение (мин.)
ВмВ мкВнВ
\ (I_ {IN (макс)} \)
Входной ток смещения (макс.)
AmAµAnA
Подтягивающий резистор
\ (R_ {подтягивание (мин)} \)
Сопротивление (мин)
точное
\ (V_ {IL (max)} \) требуемое значение
\ (I_ {OL (max)} \) требуемое значение
\ (V_ {max} \) необходимое значение
\ (V_ {OL (max)} \) требуемое значение
\ (V_ {OL (max)} \) не должно превышать \ (V_ {IL (max)} \)
\ (I_ {IN (max)} \) требуемое значение
Стандарт 10% 5% 2% 1%
\ (R_ {подтягивание (макс)} \)
Сопротивление (макс.)
точное
\ (V_ {min} \) требуемое значение
\ (V_ {IH (min)} \) требуемое значение
\ (I_ {LKG (max)} \) необходимое значение
\ (I_ {IN (max)} \) требуемое значение
Стандарт 10% 5% 2% 1%
Этот калькулятор вычисляет диапазон значений подтягивающего резистора, который удовлетворяет заданным параметрам тока и напряжения двух ИС.Имейте в виду, что значения подтягивающего резистора также влияют на рассеиваемую мощность в цепи, а также на время нарастания и спада логических сигналов; вы должны учитывать эти эффекты при выборе номинала подтягивающего резистора.
Ссылка на эти результаты
Обсуждение
Предполагается, что вы знакомы с общими принципами подтягивающих резисторов.
Анализируемая схема имеет две стороны. Сторона выхода выводит логическое состояние с открытым стоком, а сторона входа принимает двухтактное логическое состояние.Подтягивающий резистор должен соответствовать двум критериям:
Когда на выходе высокий логический уровень и, следовательно, в состоянии высокого импеданса, напряжение сигнала должно превышать минимальное высокое логическое напряжение входа
Когда на выходе низкий логический уровень и, следовательно, он связан с землей, напряжение сигнала не должно превышать максимальное напряжение низкого логического уровня на входе или выходе
Высокий логический
В первом случае (высокий логический уровень) источник питания получает ток, с выхода происходит утечка тока на землю, а остальная часть тока идет на вход:
\ [\ begin {align} I_ {pull-up} & = I_ {output} + I_ {input} \\ V_ {supply} & = V_ {signal} + R_ {pull-up} \ cdot I_ {pull- вверх} \\ \ Rightarrow V_ {signal} & = V_ {supply} — R_ {pull-up} (I_ {output} + I_ {input}) \ end {align} \]
Наименьшее значение \ (V_ {signal} \) возникает, когда мощность источника питания минимальна, а два тока максимальны; для правильной работы схемы это значение \ (V_ {signal} \) должно превышать минимальное высокое логическое напряжение на входе, \ (V_ {IH (min, input)} \).
Параметры компонентов, определяющие допустимые значения подтягивающего резистора:
Минимальное напряжение питания \ (V_ {supply (min)} \)
Максимальный ток на выходе в состоянии высокого логического уровня, также известный как ток утечки с открытым стоком \ (I_ {LKG (max, output)} \)
Максимальный ток на входе \ (I_ {IN (max, input)} \)
Минимальное входное логическое высокое напряжение \ (V_ {IH (min, input)} \)
Что ведет к:
\ [\ begin {align} V_ {signal} & \ ge V_ {supply (min)} — R_ {pull-up} (I_ {LKG (max, output)} + I_ {IN (max, input)} ») \ ge V_ {IH (min, input)} \\ \ Rightarrow R_ {pull-up} & \ le {{V_ {supply (min)} — V_ {IH (min, input)}} \ over {I_ {LKG (макс., выход)} + I_ {IN (макс., вход)}}} = R_ {подтягивание (макс.)} \ конец {выровнено} \]
Низкий логический уровень
Во втором случае (низкий логический уровень) источник питания получает ток, выход опускает этот ток на землю, а на входе утекает ток, который на выходе также опускается на землю:
\ [\ begin {align} I_ {output} & = I_ {pull-up} + I_ {input} \\ V_ {supply} & = V_ {signal} + R_ {pull-up} I_ {pull-up} \\ \ Rightarrow I_ {output} & = {{V_ {supply} — V_ {signal}} \ over R_ {pull-up}} + I_ {input} \ end {align} \]
Напряжение сигнала \ (V_ {signal} \) связано с током, потребляемым выходом; соотношение между ними может быть не линейным, но монотонным, так что увеличение тока, потребляемого выходом, также увеличивает напряжение сигнала.
\ (V_ {signal} \) должно оставаться ниже максимального низкого логического напряжения для выхода, \ (V_ {OL (max)} \). Это также означает, что ток, потраченный на выходе, должен оставаться ниже тока, который мог бы произвести \ (V_ {OL (max)} \). Этот ток, \ (I_ {OL (max)} \), можно найти в таблицах данных как испытательный ток для \ (V_ {OL (max)} \).
Наибольшее значение \ (I_ {OL (max)} \) возникает, когда напряжение питания максимальное, напряжение сигнала минимальное, а входной ток утечки максимален.
Минимальное напряжение сигнала равно нулю; другие параметры компонентов, определяющие допустимые значения подтягивающего резистора:
Максимальное напряжение питания \ (V_ {supply (max)} \)
Максимальный ток на входе, также известный как ток смещения \ (I_ {IN (max, input)} \)
Максимальный выходной логический ток \ (I_ {OL (max, output)} \)
Следовательно:
\ [\ begin {выравнивание} I_ {output} & \ le {{V_ {supply (max)} — V_ {signal (min)}} \ over R_ {pull-up}} + I_ {IN (max, output )} \ le I_ {OL (max, input)} \\ \ Rightarrow R_ {pull-up} & \ ge {{V_ {supply (max)}} \ over {I_ {OL (max, input)} — I_ {IN (max, output)}}} = R_ {pull-up (min)} \ end {align} \]
Кроме того, требуется, чтобы значение \ (V_ {signal} \) оставалось ниже максимального низкого логического напряжения для входа.Если это напряжение превышает максимальное низкое логическое напряжение на выходе, то это требование автоматически выполняется, когда \ (R_ {pull-up} \ ge R_ {pull-up (min)} \).
Однако, поскольку взаимосвязь между выходным током стока и напряжением сигнала обычно неизвестна, когда максимальное низкое логическое напряжение для входа ниже максимального логического низкого напряжения для вывода, нет окончательного способа вычислить диапазон жизнеспособного подтягивания. резисторы. Единственный вариант — ошибиться в сторону большего номинала подтягивающего резистора.
Благодарности
Этот калькулятор и обсуждение основаны на информации из отчета TI Application Report SLVA485 Бена Хопфа.
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 могли бы 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 значения резистора ( R1 и R2 ), а также 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 1-го резистора в делителе напряжения, измеренное в Ом Ом
R2 сопротивление второй резистор в делителе напряжения, измеренный 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. Итак, 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 число до 2 десятичных знаков, то есть число станет 0.76 .
Замените часть деления в вашей формуле полученным значением, теперь ваше 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.
Формула упрощения
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.
Применения 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 одном направлении напряжение приближается к нулю, 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 , деленное 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 руководстве 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 разных уровнях освещенности, изменив формулу, использованную ранее.
Все, что нам нужно знать, это номинал резистора Vin , Vout и номинал резистора 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 рассчитать 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.Резистор 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 результирующее напряжение.
Если вы думаете, что мы что-то упустили или ошиблись, сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже. Мы также открыты для любых других отзывов, которые могут у вас возникнуть.
Как рассчитать падение напряжения на резисторе, подробное объяснение
Если вы ищете, как рассчитать падение напряжения на резисторе, то SoManyTech предлагает вам полную теорию и практические примеры падения напряжения на резисторе.Перед этим давайте освежим в памяти закон Ома: (Прокрутите вниз, если вы профессиональный пользователь)
Распространенный способ показать поведение схемного устройства — это его характеристика.
Это график зависимости тока «I» через устройство от приложенного к нему напряжения «V». Это устройство, резистор, имеет простую линейную характеристику V – I , показанную на рис. выше.
Эта линейная зависимость устройства выражается законом Ома :
V = IR
Константа пропорциональности R известна как сопротивление устройства и равна наклону кривой I. –V характеристика.Единица измерения сопротивления — Ом, обозначение — Ом . Любое устройство с линейной ВАХ называется резистором.
Какое падение напряжения на резисторе?
Падение напряжения на резисторе — это не что иное, как значение напряжения на резисторе. Иногда его также называют «напряжение на резисторе» или просто «падение напряжения».
Обычно обозначается как:
‘V (drop ) ‘ или ‘Vr’ или ‘Vd’
Для нескольких резисторов это записывается как Vr1, Vr2, Vr3 и т. Д.
Как мы все знаем, резистор — это устройство, которое оказывает сопротивление протекающему через него току. Затем, применяя закон Ома, резистор будет предлагать падение напряжения на резистивном устройстве, и оно определяется как:
В ( падение ) = I × R

, где I = ток через резистор в (А) амперах
R = сопротивление в (Ом) Ом
В ( падение ) = падение напряжения в (В) вольтах
Как рассчитать падение напряжения по сопротивлению пошагово:
Шаг 1: Упростим данную схему.Если, скажем, схема заполнена резисторами, включенными последовательно и параллельно, то повторно подключите ее, чтобы упростить. (проверьте практический пример ниже)
Step2: Затем найдите эквивалентный резистор.
Для параллельного подключения: 1 / Треб. = 1 / R1 + 1 / R2…
Для серии: Треб. = R1 + R2 +. . .
Step3: Найдите ток через каждый резистор. (Ток через последовательный резистор одинаков, а ток через параллельные резисторы отличается и зависит от его значения)
Step4 : Примените формулу закона Ома для расчета падения напряжения.
В = IR
Напряжение в последовательной цепи — Практические примеры:
Случай I:
Если есть только один резистор последовательно с батареей или источником питания, как показано в этой схеме.

В этой схеме падение напряжения на резисторе такое же, как и в цепи питания. Это связано с тем, что оба компонента имеют общие потенциальные точки, разделенные между ними (точка A и точка B)
∴ Vs = Vdrop = 5 вольт (скажем)
Случай II:
Если есть два или несколько резисторов, включенных последовательно с батареей, как показано на этой схеме.
В этой схеме мы должны вычислить полный ток «I», протекающий через цепь.
I (общий) = V (питание) / R (эквивалент)
∴ I (общий) = 5/30 = 0,166 A
Тогда падение напряжения на R1 будет: Vr1 = I × R1
Падение напряжения на R2 будет: Vr2 = I × R2
Падение напряжения на Rn будет: Vrn = I × Rn
Vr1 = I × R1 = 0,166 × 10 = 1,66 В & Vr2 = I × R2 = 0.166 × 20 = 3,33 вольт

Напряжение на параллельных резисторах:
Случай I:
Два резистора включены параллельно батарее или источнику питания, как показано на этой схеме.

В этой схеме падение напряжения на этих параллельных резисторах такое же, как у источника питания.
Это связано с тем, что оба резистора имеют общие потенциальные точки, разделенные между ними (точка A и точка B), поэтому напряжение будет одинаковым, но ток будет другим.
∴Vs = Vdrop = Vr1 = Vr2 = 5 вольт (скажем)
Случай II:
Один резистор включен последовательно и два резистора с источником питания, как показано на этой схеме.
В этой схеме нам нужно вычислить ток «I» через каждый компонент.
i1 = I (всего) = Is = V (питание) / R (эквивалент)
где, R (эквивалент) = R1 + Rp
, где 1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3
∴ Rp = 12 Ом и R ( эквивалент ) = 22 Ом
i2 = i1 * (R3 / (R2 + R3))
i3 = i1 * (R2 / (R2 + R3))
Падение напряжения на R1 будет Vr1 = R1 * i1
Падение напряжения на R2 будет Vr2 = R2 * i2
Падение напряжения на R3 будет Vr3 = R2 * i3
Установка значения, которые мы имеем,
Теперь i1 = V (поставка) / R (эквивалент) = 5/22 = 0.227 ампер
∴ i1 = 0,227 A
Падение напряжения на 10 Ом -> Vr1 = 10 * i1 = 10 × 0,227 вольт
∴ Vr1 = 2,27 вольт
9000 i2 Теперь, i1 * (R3 / (R1 + R2))
∴ i2 = 0,1362 A
Падение напряжения на 20 Ом -> Vr2 = 20 * i2 = 20 × 0,1362 В
∴ Vr2 = 2,724 В
Теперь i3 = i1 * (R2 / (R1 + R2))
∴ i3 = 0.09 A
Падение напряжения на 30 Ом -> Vr2 = 30 * i2 = 30 × 0,09 вольт
∴ Vr3 = 2,7 вольт
Метод 2:
31
i1 = В (питание) / R (эквивалент) = 0,227 A
Тогда падение напряжения на R1 будет Vr1 = R1 * i1 = 10 × 0,227 = 2,27 вольт
∴ Эквивалентное напряжение в точке ‘A’ будет равно
Veq = Va = Vs — Vr1
∴ Va = 5-2.

Основы понижения напряжения с помощью резисторов

Формула расчета делителя напряжения

Пошаговый расчет понижающего резистора

Ограничение тока с помощью резистора

Расчет токоограничивающего резистора

Особенности применения резисторов для понижения напряжения

Расчет мощности резистора

Альтернативные методы понижения напряжения

Сравнение эффективности методов понижения напряжения

Практические примеры использования понижающих резисторов

Пример 1: Питание светодиода

Пример 2: Делитель напряжения для микроконтроллера

Типичные ошибки при расчете понижающих резисторов

Заключение: когда стоит использовать резисторы для понижения напряжения

Как понизить напряжение через резистор

Расчёт сопротивления для понижения напряжения : 6 комментариев

Расчет резистора для понижения напряжения. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

R1 — 20 Ом (0.5 Вт)

R2 — 80 Ом (1 Вт)

Я пытаюсь использовать 3v светодиоды в цепи 12V, в моей машине

Какое напряжение после резистора. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Подключение светодиода к 12 вольтам в машине (расчет сопротивления) (видео)

Два основных принципа о том как можно подключить светодиод к 12 вольтам или понизить напряжение на нагрузке

Подключение светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

Подключение светодиода через стабилизатор напряжения к 12 вольтам в машине (через микросхему)

Подводя итог о подключение светодиода к 12 вольтам в машине своими руками

Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле

Конвертер электрического сопротивления • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Введение

Определение

Закон Ома

Единицы измерения

Историческая справка

Физика явления в металлах и её применение

Физика явления в полупроводниках и её применение

Физика явления в газах и её применение

Физика явления в электролитах и её применение

Физика явления в диэлектриках и её применение

Резисторы: их назначение, применение и измерение

Цветовая маркировка резисторов

Измерение резисторов

Расчитываем резистор для светодиода, драйвер и гасящий конденсатор

Основные преимущества

Параметры и особенности

Расчет параметров и схем

Резистор. Видео

— Рассчитайте номиналы резисторов в цепи двухрезисторного делителя напряжения. Калькулятор делителя напряжения

как уменьшить постоянное напряжение с помощью резисторов?

Сеть обмена стеками

— калькулятор, примеры решения и приложения

— калькулятор VDR, примеры и приложения

Преимущества & Недостатки схемы делителя напряжения

Онлайн-калькулятор цепи постоянного и постоянного тока — Jotrin Electronics

Staccato Signals: Калькулятор подтягивающего резистора

Обсуждение

Высокий логический

Низкий логический уровень

Благодарности

Основное руководство по делителям напряжения

Базовая схема делителя напряжения

Формула делителя напряжения

Калькулятор делителя напряжения

Примеры формул делителя напряжения

Формула упрощения

Применения делителя напряжения

Потенциометры

Переключатель уровня

Пример смещения уровня

Чтение резистивных датчиков

Как рассчитать падение напряжения на резисторе, подробное объяснение

Какое падение напряжения на резисторе?

Как рассчитать падение напряжения по сопротивлению пошагово:

Напряжение в последовательной цепи — Практические примеры:

Напряжение на параллельных резисторах:

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ