Srovę ribojančio rezistoriaus pasirinkimas

Įvadas

Srovę ribojantys rezistoriai dedami į grandinę, kad būtų užtikrinta, jog tekančios srovės kiekis neviršytų to, kurį grandinė gali saugiai valdyti. Kai srovė teka per rezistorių, pagal Omo dėsnį rezistoriuje atsiranda atitinkamas įtampos kritimas (Omo dėsnis teigia, kad įtampos kritimas yra srovės ir varžos sandauga: V=IR). Šio rezistoriaus buvimas sumažina įtampos, kuri gali atsirasti kituose komponentuose, kurie yra nuosekliai su rezistorius, kiekį (kai komponentai yra „nuosekliai“, yra tik vienas srovės tekėjimo kelias, taigi tiek pat srovės srauto. per juos; tai išsamiau paaiškinta informacijoje, kurią rasite dešinėje esančiame laukelyje).

Čia mes suinteresuoti nustatyti srovę ribojančio rezistoriaus, nuosekliai dedamo su šviesos diodu, varžą. Rezistorius ir šviesos diodas savo ruožtu yra prijungti prie 3.3 V įtampos maitinimo šaltinio. Tai iš tikrųjų gana sudėtinga grandinė, nes šviesos diodas yra netiesinis įrenginys: šviesos diodo srovės ir šviesos diodo įtampos santykis neatitinka paprastos formulės. Taigi pateiksime įvairias supaprastinančias prielaidas ir aproksimacijas.

Teoriškai idealus įtampos tiekimas tieks bet kokį srovės kiekį, kurio reikia norint išlaikyti gnybtus bet kokia įtampa, kurią jis turėtų tiekti. (Tačiau praktikoje įtampos tiekimas gali tiekti tik ribotą srovės kiekį.) Šviečiančio šviesos diodo įtampa paprastai nukrenta nuo 1.8 V iki 2.4 V. Kad viskas būtų konkretu, manysime, kad įtampa nukris 2 V. Norint išlaikyti tokią įtampą per šviesos diodą, paprastai reikia maždaug nuo 15 mA iki 20 mA srovės. Dar kartą konkretumo sumetimais darysime prielaidą, kad srovė yra 15 mA. Jei mes tiesiogiai prijungtume šviesos diodą prie įtampos šaltinio, įtampos tiekimas bandytų nustatyti 3.3 V įtampą per šį šviesos diodą. Tačiau šviesos diodų maksimali tiesioginė įtampa paprastai yra apie 3 V. Bandymas nustatyti didesnę nei ši įtampą per šviesos diodą gali sugadinti šviesos diodą ir panaudoti daug srovės. Taigi, šis neatitikimas tarp to, ką nori pagaminti įtampą, ir to, ką gali valdyti šviesos diodas, gali sugadinti šviesos diodą, įtampos tiekimą arba abu! Taigi norime nustatyti srovę ribojančio rezistoriaus varžą, kuri suteiks mums tinkamą maždaug 2 V įtampą per šviesos diodą ir užtikrins, kad srovė per šviesos diodą būtų maždaug 15 mA.

Norint viską išsiaiškinti, padeda sumodeliuoti mūsų grandinę su schema, kaip parodyta 1 pav.

1 pav. Scheminė grandinės schema.

1 pav. galite įsivaizduoti 3.3 V įtampos šaltinį kaip chipKIT™ plokštę. Vėlgi, paprastai darome prielaidą, kad idealūs įtampos šaltiniai tieks bet kokį grandinei reikalingą srovės kiekį, tačiau chipKIT™ plokštė gali gaminti tik ribotą srovės kiekį. (Uno32 informaciniame vadove teigiama, kad didžiausias srovės kiekis, kurį gali sukurti atskiras skaitmeninis kaištis, yra 18 mA, ty 0.0018 A.) Norėdami užtikrinti, kad šviesos diodo įtampos kritimas būtų 2 V, turime nustatyti atitinkamą įtampą rezistoriuje. Paskambinsiu VR. Vienas iš būdų tai padaryti – nustatyti kiekvieno laido įtampą. Laidai tarp komponentų kartais vadinami mazgais. Vienas dalykas, kurį reikia turėti omenyje, yra tas, kad vielos įtampa per visą jo ilgį yra tokia pati. Nustatę laidų įtampą, galime paimti įtampos skirtumą nuo vieno laido iki kito ir rasti įtampos kritimą komponente arba komponentų grupėje.

Patogu pradėti darant prielaidą, kad neigiamos įtampos tiekimo pusės potencialas yra 0 V. Tai savo ruožtu padaro atitinkamą mazgą (ty laidą, prijungtą prie neigiamos įtampos tiekimo pusės) 0 V, kaip parodyta 2 pav. Kai analizuojame grandinę, galime laisvai priskirti 0 V signalo įžeminimo įtampą. į vieną grandinės tašką. Tada visos kitos įtampos yra susijusios su tuo atskaitos tašku. (Kadangi įtampa yra santykinis matas, tarp dviejų taškų, paprastai nesvarbu, kuriam grandinės taškui priskiriame 0 V reikšmę. Mūsų analizė visada duos tokias pačias sroves ir tuos pačius įtampos kritimus komponentuose. Nepaisant to, ji Įprasta praktika neigiamam maitinimo šaltinio gnybtui priskirti 0 V vertę.) Atsižvelgiant į tai, kad neigiamas maitinimo šaltinio gnybtas yra 0 V, ir atsižvelgiant į tai, kad svarstome apie 3.3 V maitinimo šaltinį, teigiamas gnybtas turi būti su įtampa 3.3 V (kaip ir prie jo pritvirtintas laidas / mazgas). Atsižvelgiant į tai, kad norime, kad šviesos diodo įtampa nukristų 2 V, ir atsižvelgiant į tai, kad šviesos diodo apačioje yra 0 V, šviesos diodo viršuje turi būti 2 V (kaip ir bet kuris prie jo pritvirtintas laidas).

2 pav. Schema, rodanti mazgo įtampas.

Su mazgo įtampa, pažymėta kaip parodyta 2 pav., Dabar galime nustatyti įtampos kritimą rezistoriuje, kaip tai padarysime akimirksniu. Pirma, norime atkreipti dėmesį į tai, kad praktikoje su komponentu susijęs įtampos kritimas dažnai rašomas tiesiai šalia komponento. Taigi, pavyzdžiui, prie įtampos šaltinio rašome 3.3 V, žinodami, kad tai 3.3 V šaltinis. Dėl šviesos diodo, kadangi darome prielaidą, kad įtampos kritimas yra 2 V, tai galime tiesiog parašyti šalia šviesos diodo (kaip parodyta 2 pav.). Apskritai, atsižvelgiant į įtampą, esančią vienoje elemento pusėje, ir atsižvelgiant į įtampos kritimą tame elemente, visada galime nustatyti įtampą kitoje elemento pusėje. Ir atvirkščiai, jei žinome įtampą bet kurioje elemento pusėje, tada žinome įtampos kritimą tame elemente (arba galime jį apskaičiuoti tiesiog paimdami bet kurios pusės įtampų skirtumą).

Kadangi žinome laidų potencialą abiejose rezistoriaus pusėse (Wire1 ir Wire3), galime išspręsti įtampos kritimą per jį, VR:

Įjungę žinomas reikšmes, gauname:

Apskaičiavę rezistoriaus įtampos kritimą, galime naudoti Omo dėsnį rezistoriaus varžai susieti su įtampa. Omo dėsnis mums sako, kad 1.3 V = IR. Šioje lygtyje yra du nežinomieji, srovė I ir varža R. Iš pradžių gali pasirodyti, kad I ir R galime padaryti bet kokias reikšmes, jei jų sandauga yra 1.3 V. Tačiau, kaip minėta pirmiau, įprastam šviesos diodui gali prireikti (arba „ištraukti“) maždaug 15 mA srovė, kai jo įtampa yra 2 V. Taigi, darant prielaidą, kad I yra 15 mA ir išsprendus R, gauname

Praktiškai gali būti sunku gauti rezistorių, kurio varža būtų tiksliai 86.67 Ω. Galbūt būtų galima naudoti kintamąjį rezistorių ir pritaikyti jo varžą prie šios vertės, bet tai būtų šiek tiek brangus sprendimas. Vietoj to, dažnai pakanka turėti teisingą pasipriešinimą. Turėtumėte pastebėti, kad nuo vieno iki dviejų šimtų omų atsparumas veikia pakankamai gerai (tai reiškia, kad užtikriname, kad šviesos diodas neimtų per daug srovės, o srovę ribojantis rezistorius nėra toks didelis, kad trukdytų šviesos diodui nuo apšvietimo). Šiuose projektuose paprastai naudosime srovę ribojantį 220 Ω rezistorių.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas