Strāvas ierobežošanas rezistora izvēle

Ievads

Strāvas ierobežošanas rezistori tiek ievietoti ķēdē, lai nodrošinātu, ka strāvas daudzums, kas plūst, nepārsniedz to, ko ķēde var droši apstrādāt. Kad strāva plūst caur rezistoru, saskaņā ar Oma likumu tam ir atbilstošs sprieguma kritums (Oma likums nosaka, ka sprieguma kritums ir strāvas un pretestības reizinājums: V=IR). Šī rezistora klātbūtne samazina sprieguma daudzumu, kas var parādīties pāri citiem komponentiem, kas ir virknē ar rezistoru (ja komponenti ir “sērijveidā”, ir tikai viens ceļš, pa kuru plūst strāva, un līdz ar to plūst vienāds strāvas daudzums caur tiem; tas ir sīkāk paskaidrots informācijā, kas pieejama, izmantojot saiti lodziņā pa labi).

Šeit mēs esam ieinteresēti noteikt pretestību strāvu ierobežojošam rezistoram, kas ievietots virknē ar LED. Savukārt rezistors un LED ir pievienoti 3.3 V sprieguma padevei. Patiesībā šī ir diezgan sarežģīta shēma, jo LED ir nelineāra ierīce: attiecība starp strāvu caur LED un spriegumu pāri LED neatbilst vienkāršai formulai. Tādējādi mēs izdarīsim dažādus vienkāršojošus pieņēmumus un tuvinājumus.

Teorētiski ideāla sprieguma padeve piegādās jebkādu strāvas daudzumu, kas nepieciešams, lai mēģinātu uzturēt tā spailes pie jebkura sprieguma, kas tam ir jāpiegādā. (Tomēr praksē sprieguma padeve var nodrošināt tikai ierobežotu strāvas daudzumu.) Izgaismotai gaismas diodei parasti ir sprieguma kritums no aptuveni 1.8 V līdz 2.4 V. Lai padarītu lietas konkrētus, mēs pieņemam sprieguma kritumu par 2 V. Lai uzturētu šo sprieguma daudzumu visā LED, parasti ir nepieciešama aptuveni 15 mA līdz 20 mA strāva. Vēlreiz konkrētības labad mēs pieņemsim strāvu 15 mA. Ja mēs tieši pievienotu LED sprieguma padevei, sprieguma padeve mēģinātu izveidot 3.3 V spriegumu pār šo LED. Tomēr gaismas diožu maksimālais tiešais spriegums parasti ir aptuveni 3 V. Mēģinot izveidot spriegumu, kas ir augstāks par šo gaismas diodei, var tikt iznīcināta gaismas diode un iegūta liela strāva. Tādējādi šī neatbilstība starp to, ko sprieguma padeve vēlas radīt, un to, ko var apstrādāt LED, var sabojāt LED vai sprieguma padevi, vai abus! Tādējādi mēs vēlamies noteikt strāvu ierobežojoša rezistora pretestību, kas nodrošinās mums atbilstošu aptuveni 2 V spriegumu pāri LED un nodrošinās, ka strāva caur LED ir aptuveni 15 mA.

Lai sakārtotu lietas, tas palīdz modelēt mūsu ķēdi ar shematisku diagrammu, kā parādīts 1. attēlā.

1. attēls. Shēmas shēma.

1. attēlā jūs varat iedomāties 3.3 V sprieguma avotu kā chipKIT™ plati. Atkal, mēs parasti pieņemam, ka ideāli sprieguma avoti piegādās jebkādu strāvas daudzumu, kas nepieciešams ķēdei, taču chipKIT™ plate var radīt tikai ierobežotu strāvas daudzumu. (Uno32 atsauces rokasgrāmatā teikts, ka maksimālais strāvas daudzums, ko var radīt atsevišķa digitālā tapa, ir 18 mA, ti, 0.0018 A.) Lai nodrošinātu, ka gaismas diodei ir 2 V sprieguma kritums, mums ir jānosaka atbilstošais spriegums pāri rezistoram. piezvanīšu VR. Viens veids, kā to izdarīt, ir noteikt katra vada spriegumu. Vadus starp komponentiem dažreiz sauc par mezgliem. Viena lieta, kas jāpatur prātā, ir tāda, ka vadam visā tā garumā ir vienāds spriegums. Nosakot vadu spriegumu, mēs varam ņemt sprieguma starpību no viena vada uz nākamo un atrast sprieguma kritumu komponentā vai komponentu grupā.

Ir ērti sākt, pieņemot, ka sprieguma padeves negatīvā puse ir ar potenciālu 0 V. Tas savukārt padara tā atbilstošo mezglu (ti, vadu, kas pievienots sprieguma padeves negatīvajai pusei) par 0 V, kā parādīts 2. attēlā. Analizējot ķēdi, mēs varam brīvi piešķirt signāla zemējuma spriegumu 0 V. uz vienu ķēdes punktu. Visi pārējie spriegumi ir saistīti ar šo atskaites punktu. (Tā kā spriegums ir relatīvs mērs starp diviem punktiem, parasti nav nozīmes tam, kuram ķēdes punktam piešķiram vērtību 0 V. Mūsu analīze vienmēr rādīs tādas pašas strāvas un vienādus sprieguma kritumus pār komponentiem. Tomēr tas ir ierasta prakse sprieguma padeves negatīvajam spailei piešķirt vērtību 0 V.) Ņemot vērā, ka sprieguma padeves negatīvais spaile ir 0 V un mēs apsveram 3.3 V barošanu, pozitīvajam spailei ir jābūt ar spriegumu. 3.3 V (tāpat kā tam pievienotais vads/mezgls). Ņemot vērā, ka mēs vēlamies, lai gaismas diodes sprieguma kritums būtu par 2 V, un ņemot vērā, ka gaismas diodes apakšdaļa ir pie 0 V, LED augšējai daļai jābūt 2 V (tāpat kā jebkuram tai pievienotam vadam).

2. attēls. Shēma, kas parāda mezglu spriegumus.

Ar mezglu spriegumiem, kas marķēti, kā parādīts 2. attēlā, tagad mēs varam noteikt sprieguma kritumu pāri rezistoram, kā mēs to darīsim pēc brīža. Pirmkārt, mēs vēlamies norādīt, ka praksē ar komponentu saistīto sprieguma kritumu bieži raksta tieši blakus komponentam. Tā, piemēram, blakus sprieguma avotam rakstām 3.3 V, zinot, ka tas ir 3.3 V avots. Gaismas diodei, tā kā mēs pieņemam 2 V sprieguma kritumu, mēs to varam vienkārši uzrakstīt blakus LED (kā parādīts 2. attēlā). Kopumā, ņemot vērā spriegumu, kas atrodas elementa vienā pusē, un sprieguma kritumu pāri šim elementam, mēs vienmēr varam noteikt spriegumu elementa otrā pusē. Un otrādi, ja mēs zinām spriegumu abās elementa pusēs, tad mēs zinām sprieguma kritumu pāri šim elementam (vai mēs varam to aprēķināt, vienkārši ņemot spriegumu starpību abās pusēs).

Tā kā mēs zinām vadu potenciālu abās rezistora pusēs (Wire1 un Wire3), mēs varam atrisināt sprieguma kritumu tajā, VR:

Ieslēdzot zināmās vērtības, mēs iegūstam:

Aprēķinot sprieguma kritumu pāri rezistoram, mēs varam izmantot Ohma likumu, lai saistītu rezistora pretestību ar spriegumu. Oma likums nosaka 1.3 V = IR. Šķiet, ka šajā vienādojumā ir divi nezināmie, strāva I un pretestība R. Sākumā varētu šķist, ka I un R varam iestatīt jebkuras vērtības, ja to produkts ir 1.3 V. Tomēr, kā minēts iepriekš, tipiskai LED var būt nepieciešama (vai “izvilkta”) strāva aptuveni 15 mA, ja tās spriegums ir 2 V. Tātad, pieņemot, ka I ir 15 mA un atrisinot R, mēs iegūstam

Praksē var būt grūti iegūt rezistoru ar precīzi 86.67 Ω pretestību. Varētu, iespējams, izmantot mainīgo rezistoru un pielāgot tā pretestību šai vērtībai, taču tas būtu nedaudz dārgs risinājums. Tā vietā bieži vien pietiek ar pareizu pretestību. Jums vajadzētu konstatēt, ka pretestība no viena līdz diviem simtiem omi darbojas diezgan labi (tas nozīmē, ka mēs nodrošinām, ka gaismas diode neņem pārāk lielu strāvu un tomēr strāvu ierobežojošais rezistors nav tik liels, lai neļautu LED. no apgaismošanas). Šajos projektos mēs parasti izmantosim strāvu ierobežojošu 220 Ω rezistoru.

Atstāj ziņu 

Message saraksts