Выбар токаабмежавальнага рэзістара

Увядзенне

Токаабмежавальныя рэзістары размешчаны ў ланцугу, каб гарантаваць, што колькасць току, які цячэ, не перавышае той, якую схема можа бяспечна апрацоўваць. Калі ток працякае праз рэзістар, у адпаведнасці з законам Ома адбываецца адпаведнае падзенне напружання на рэзістары (закон Ома сцвярджае, што падзенне напружання з'яўляецца творам току і супраціву: V=IR). Наяўнасць гэтага рэзістара памяншае колькасць напружання, якое можа з'явіцца на іншых кампанентах, якія ідуць паслядоўна з рэзістарам (калі кампаненты «паслядоўна», існуе толькі адзін шлях для працякання току, і, такім чынам, такая ж колькасць патокаў праз іх; гэта тлумачыцца далей у інфармацыі, даступнай па спасылцы ў полі справа).

Тут мы зацікаўлены ў вызначэнні супраціву для токаабмежавальнага рэзістара, змешчанага паслядоўна са святлодыёдам. Рэзістар і святлодыёд, у сваю чаргу, падключаны да напружання 3.3 У. На самай справе гэта даволі складаная схема, таму што святлодыёд з'яўляецца нелінейным прыладай: адносіны паміж токам праз святлодыёд і напругай на святлодыёдзе не адпавядае простай формуле. Такім чынам, мы зробім розныя спрашчаючыя здагадкі і набліжэння.

Тэарэтычна, ідэальная крыніца напружання будзе забяспечваць любую колькасць току, неабходнага для падтрымання яго клем на любым напрузе, які ён павінен падаваць. (На практыцы, аднак, крыніца напружання можа забяспечваць толькі канечную колькасць току.) Святлодыёд з падсветкай звычайна мае падзенне напружання ад 1.8 да 2.4 В. Каб зрабіць рэчы канкрэтнымі, мы выкажам здагадку, што падзенне напружання складае 2 В. Для падтрымання такой колькасці напружання на святлодыёдзе звычайна патрабуецца прыблізна ад 15 да 20 мА току. Яшчэ раз для канкрэтнасці прымем ток 15 мА. Калі б мы непасрэдна падключылі святлодыёд да крыніцы напружання, крыніца напружання паспрабуе ўсталяваць напружанне 3.3 В на гэтым святлодыёдзе. Аднак святлодыёды звычайна маюць максімальнае прамое напружанне каля 3В. Спроба ўсталяваць на святлодыёда напружанне вышэй, чым гэта, можа прывесці да разбурэння святлодыёда і спажывання вялікага току. Такім чынам, гэта неадпаведнасць паміж тым, што хоча стварыць крыніца напружання, і тым, што святлодыёд можа апрацоўваць, можа пашкодзіць святлодыёд або крыніцу напружання або абодва! Такім чынам, мы хочам вызначыць супраціў для токаабмежавальнага рэзістара, які дасць нам адпаведнае напружанне прыблізна 2 В на святлодыёдзе і забяспечыць ток праз святлодыёд прыблізна 15 мА.

Каб разабрацца, дапамагае змадэляваць нашу схему з дапамогай прынцыповай схемы, як паказана на мал. 1.

Малюнак 1. Прынцыповая схема ланцуга.

На малюнку 1 вы можаце ўявіць крыніцу напружання 3.3 В як плату chipKIT™. Зноў жа, мы звычайна мяркуем, што ідэальныя крыніцы напружання будуць забяспечваць любую колькасць току, неабходнага для ланцуга, але плата chipKIT™ можа вырабляць толькі канечную колькасць току. (У даведачным кіраўніцтве Uno32 гаворыцца, што максімальная велічыня току, якую можа вырабляць асобны лічбавы штыфт, складае 18 мА, г.зн. 0.0018 А.) Каб пераканацца, што святлодыёд мае падзенне напружання на 2 В, нам трэба вызначыць адпаведнае напружанне на рэзістары, якое мы Я патэлефаную VR. Адзін са спосабаў зрабіць гэта - вызначыць напружанне кожнага провада. Правады паміж кампанентамі часам называюць вузламі. Варта памятаць, што провад мае аднолькавае напружанне па ўсёй даўжыні. Вызначаючы напружанне правадоў, мы можам прыняць рознасць напружання ад аднаго провада да іншага і знайсці падзенне напружання на кампаненте або на групе кампанентаў.

Зручна пачаць з таго, што адмоўны бок напружання знаходзіцца ў патэнцыяле 0 В. Гэта, у сваю чаргу, робіць яго адпаведны вузел (г.зн. провад, прымацаваны да адмоўнага боку крыніцы напружання) 0 В, як паказана на мал. 2. Калі мы аналізуем ланцуг, мы можам прысвоіць сігналу напругу на зямлю 0 В. да адной кропкі ланцуга. Усе астатнія напружанні ставяцца адносна гэтай апорнай кропкі. (Паколькі напружанне з'яўляецца адноснай мерай, паміж двума кропкамі, як правіла, не мае значэння, якой кропцы ланцуга мы прысвойваем значэнне 0 В. Наш аналіз заўсёды будзе даваць аднолькавыя токі і аднолькавыя перапады напружання на кампанентах. Тым не менш, гэта звычайная практыка прысвойваць адмоўнай клеме крыніцы напружання значэнне 0 В.) Улічваючы, што адмоўная клема крыніцы напружання знаходзіцца на 0 В, і ўлічваючы, што мы разглядаем сілкаванне 3.3 В, станоўчая клема павінна быць пад напругай 3.3 В (як і провад / вузел, далучаны да яго). Улічваючы, што мы жадаем падзення напружання на святлодыёдзе ў 2 В і ўлічваючы, што ніжняя частка святлодыёда знаходзіцца на 0 В, верхняя частка святлодыёда павінна быць на 2 В (як і любы провад, далучаны да яго).

Малюнак 2. Схема, якая паказвае напружанне вузла.

З напругай вузла, пазначаным, як паказана на мал. 2, цяпер мы можам вызначыць падзенне напружання на рэзістары, як мы зробім гэта праз момант. Па-першае, мы хочам адзначыць, што на практыцы часта запісваюць падзенне напружання, звязанае з кампанентам, непасрэдна побач з кампанентам. Так, напрыклад, мы пішам 3.3 В побач з крыніцай напружання, ведаючы, што гэта крыніца 3.3 В. Для святлодыёда, паколькі мы мяркуем падзенне напружання на 2 В, мы можам проста напісаць гэта побач са святлодыёдам (як паказана на мал. 2). Увогуле, улічваючы напружанне, якое існуе на адным баку элемента і падзенне напружання на гэтым элеменце, мы заўсёды можам вызначыць напружанне на іншым баку элемента. І наадварот, калі мы ведаем напружанне на любым баку элемента, мы ведаем падзенне напружання на гэтым элеменце (або мы можам вылічыць яго, проста ўзяўшы рознасць напружанняў у абодва бакі).

Паколькі мы ведаем патэнцыял правадоў з абодвух бакоў рэзістара (Wire1 і Wire3), мы можам вызначыць падзенне напружання на ім, VR:

Падстаўляючы вядомыя значэння, атрымліваем:

Разлічыўшы падзенне напружання на рэзістары, мы можам выкарыстоўваць закон Ома, каб суаднесці супраціў рэзістара з напругай. Закон Ома кажа нам 1.3V = ВК. У гэтым раўнанні, здаецца, ёсць дзве невядомыя, ток I і супраціў R. Спачатку можа здацца, што мы можам зрабіць I і R любыя значэнні пры ўмове, што іх твор роўны 1.3 В. Аднак, як згадвалася вышэй, тыповы святлодыёд можа запатрабаваць (або «выцягваць») ток прыкладна 15 мА, калі на ім напружанне 2 В. Такім чынам, мяркуючы, што I роўны 15 мА і рашаючы R, мы атрымліваем

На практыцы можа быць цяжка атрымаць рэзістар з супрацівам дакладна 86.67 Ом. Можна было б, магчыма, выкарыстоўваць зменны рэзістар і наладзіць яго супраціў да гэтага значэння, але гэта было б некалькі дарагім рашэннем. Замест гэтага, часта дастаткова мець супраціў, які прыкладна правільны. Вы павінны выявіць, што супраціў парадку ад адной да двухсот Ом працуе дастаткова добра (гэта азначае, што мы гарантуем, што святлодыёд не спажывае занадта вялікі ток, і тым не менш ток абмежавальны рэзістар не такі вялікі, каб перашкаджаць святлодыёду ад асвятлення). У гэтых праектах мы звычайна выкарыстоўваем токаабмежавальны рэзістар 220 Ом.

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў