Cərəyanı məhdudlaşdıran rezistorun seçilməsi

giriş

Cərəyanı məhdudlaşdıran rezistorlar dövrəyə yerləşdirilir ki, axan cərəyanın miqdarı dövrənin etibarlı şəkildə idarə edə biləcəyindən artıq olmasın. Rezistordan cərəyan keçdikdə, Ohm Qanununa uyğun olaraq, rezistorda müvafiq gərginlik düşməsi baş verir (Ohm Qanunu gərginliyin düşməsinin cərəyan və müqavimətin məhsulu olduğunu bildirir: V=IR). Bu rezistorun olması rezistorla ardıcıl olan digər komponentlərdə görünə bilən gərginliyin miqdarını azaldır (komponentlər “seriyalı” olduqda, cərəyanın axması üçün yalnız bir yol var və nəticədə eyni miqdarda cərəyan axır. onlar vasitəsilə; bu, sağdakı qutuda olan keçid vasitəsilə əldə olunan məlumatda daha ətraflı izah olunur).

Burada bir LED ilə seriyaya yerləşdirilən cərəyanı məhdudlaşdıran rezistorun müqavimətini müəyyən etməkdə maraqlıyıq. Rezistor və LED, öz növbəsində, 3.3V gərginlik təchizatına qoşulur. Bu, əslində olduqca mürəkkəb bir dövrədir, çünki LED qeyri-xətti bir cihazdır: LED-dən keçən cərəyan və LED-dəki gərginlik arasındakı əlaqə sadə bir düstura əməl etmir. Beləliklə, biz müxtəlif sadələşdirici fərziyyələr və təxminlər edəcəyik.

Teorik olaraq, ideal bir gərginlik təchizatı terminallarını təmin etməli olduğu istənilən gərginlikdə saxlamağa çalışmaq üçün lazım olan istənilən miqdarda cərəyan təmin edəcəkdir. (Təcrübədə isə gərginlik təchizatı yalnız məhdud miqdarda cərəyan verə bilər.) İşıqlandırılmış bir LED adətən təxminən 1.8V-dən 2.4V-ə qədər gərginliyə malik olacaq. Hər şeyi konkretləşdirmək üçün 2V-lik bir gərginlik düşməsini qəbul edəcəyik. LED-də bu miqdarda gərginliyi saxlamaq üçün adətən təxminən 15 mA ilə 20 mA cərəyan tələb olunur. Bir daha konkretlik üçün 15 mA cərəyanı qəbul edəcəyik. LED-i birbaşa gərginlik təchizatına bağlasaq, gərginlik təchizatı bu LED üzərində 3.3V gərginlik yaratmağa çalışacaq. Bununla belə, LED-lər adətən təxminən 3V maksimum irəli gərginliyə malikdirlər. LED-də bundan daha yüksək bir gərginlik yaratmağa çalışmaq çox güman ki, LED-i məhv edəcək və çoxlu cərəyan çəkəcək. Beləliklə, gərginlik təchizatının istehsal etmək istədikləri ilə LED-in idarə edə biləcəyi şeylər arasındakı bu uyğunsuzluq LED-ə və ya gərginlik təchizatına və ya hər ikisinə zərər verə bilər! Beləliklə, biz LED-də təxminən 2V müvafiq gərginlik verəcək və LED-dən keçən cərəyanın təxminən 15 mA olmasını təmin edəcək cərəyanı məhdudlaşdıran rezistor üçün müqaviməti müəyyən etmək istəyirik.

Şeyi çeşidləmək üçün Şəkil 1-də göstərildiyi kimi dövrəmizi sxematik diaqramla modelləşdirməyə kömək edir.

Şəkil 1. Dövrənin sxematik diaqramı.

Şəkil 1-də siz 3.3V gərginlik mənbəyini chipKIT™ lövhəsi kimi düşünə bilərsiniz. Yenə də biz ümumiyyətlə ideal gərginlik mənbələrinin dövrə üçün lazım olan istənilən cərəyanı təmin edəcəyini fərz edirik, lakin chipKIT™ lövhəsi yalnız məhdud miqdarda cərəyan istehsal edə bilər. (Uno32 istinad kitabçasında fərdi rəqəmsal pin yarada biləcəyi maksimum cərəyanın 18 mA, yəni 0.0018 A olduğu deyilir.) LED-də 2V gerilim düşməsini təmin etmək üçün rezistorda müvafiq gərginliyi təyin etməliyik. VR-ə zəng edəcək. Bunun bir yolu hər bir telin gərginliyini müəyyən etməkdir. Komponentlər arasındakı naqillərə bəzən düyünlər deyilir. Yadda saxlamaq lazım olan bir şey, telin bütün uzunluğu boyunca eyni gərginliyə sahib olmasıdır. Naqillərin gərginliyini təyin edərək, bir naqildən digərinə gərginlik fərqini götürə və bir komponentdə və ya bir qrup komponentdə gərginliyin düşməsini tapa bilərik.

Gərginlik təchizatının mənfi tərəfinin 0V potensialında olduğunu fərz etməklə başlamaq rahatdır. Bu, öz növbəsində, Şəkil 0-də göstərildiyi kimi, onun müvafiq node (yəni, gərginlik təchizatı mənfi tərəfində əlavə tel) 2V edir. Biz bir dövrə təhlil edərkən, biz 0V bir siqnal torpaq gərginlik təyin etmək üçün pulsuzdur. dövrənin bir nöqtəsinə qədər. Bütün digər gərginliklər o zaman həmin istinad nöqtəsinə nisbidir. (Gərginlik nisbi ölçü olduğundan, iki nöqtə arasında, adətən dövrənin hansı nöqtəsinə 0V dəyər təyin etməyimizin əhəmiyyəti yoxdur. Bizim təhlilimiz həmişə eyni cərəyanları verəcək və komponentlər arasında eyni gərginlik azalacaq. Buna baxmayaraq, o gərginlik təchizatının mənfi terminalına 0V dəyəri təyin etmək adi bir təcrübədir.) Gərginlik təchizatının mənfi terminalının 0V olduğunu nəzərə alsaq və 3.3V təchizatı nəzərdən keçirdiyimizi nəzərə alsaq, müsbət terminal gərginlikdə olmalıdır. 3.3V (ona qoşulmuş tel/qovşaq kimi). Nəzərə alsaq ki, LED-də 2V-lik bir gərginlik düşməsi arzulayırıq və LED-in alt hissəsinin 0V-də olduğunu nəzərə alsaq, LED-in yuxarı hissəsi 2V-də olmalıdır (ona qoşulmuş hər hansı bir tel kimi).

Şəkil 2. Node gərginliklərini göstərən sxematik.

Şəkil 2-də göstərildiyi kimi etiketlənmiş qovşaq gərginlikləri ilə indi bir azdan edəcəyimiz kimi rezistorda gərginliyin düşməsini müəyyən edə bilərik. Birincisi, qeyd etmək istəyirik ki, praktikada tez-tez bir komponentlə əlaqəli gərginliyin düşməsi birbaşa komponentin yanında yazılır. Beləliklə, məsələn, gərginlik mənbəyinin 3.3V mənbəyi olduğunu bilə-bilə onun yanına 3.3V yazırıq. LED üçün, biz 2V gərginlik düşməsini fərz etdiyimiz üçün, sadəcə olaraq LED-in yanında yaza bilərik (şəkil 2-də göstərildiyi kimi). Ümumiyyətlə, elementin bir tərəfində mövcud olan gərginliyi nəzərə alaraq və həmin elementdə gərginliyin düşməsini nəzərə alsaq, biz həmişə elementin digər tərəfindəki gərginliyi müəyyən edə bilərik. Əksinə, əgər biz elementin hər iki tərəfindəki gərginliyi bilsək, o zaman həmin elementdə gərginliyin düşməsini bilirik (yaxud biz onu sadəcə olaraq hər iki tərəfə gərginlik fərqini götürməklə hesablaya bilərik).

Rezistorun hər iki tərəfindəki naqillərin potensialını bildiyimiz üçün (Wire1 və Wire3), biz onun üzərindəki gərginliyin düşməsini həll edə bilərik, VR:

Məlum dəyərləri daxil edərək əldə edirik:

Rezistorda gərginliyin düşməsini hesabladıqdan sonra rezistorun müqavimətini gərginliklə əlaqələndirmək üçün Ohm Qanunundan istifadə edə bilərik. Ohm qanunu bizə 1.3V=IR deyir. Bu tənlikdə iki naməlum var, cərəyan I və müqavimət R. Əvvəlcə belə görünə bilər ki, onların məhsulu 1.3V olarsa, I və R istənilən dəyərləri edə bilərik. Bununla belə, yuxarıda qeyd edildiyi kimi, tipik bir LED, üzərində 15V gərginliyə malik olduqda, təxminən 2 mA cərəyan tələb edə bilər (və ya "çəkmək"). Beləliklə, I-in 15 mA olduğunu fərz etsək və R üçün həll etsək, əldə edirik

Praktikada dəqiq 86.67 Ω müqaviməti olan bir rezistor əldə etmək çətin ola bilər. Ola bilsin ki, dəyişən rezistordan istifadə edib onun müqavimətini bu dəyərə uyğunlaşdırmaq olar, lakin bu, bir qədər bahalı həll yolu olardı. Əksinə, tez-tez doğru olan bir müqavimətə sahib olmaq kifayətdir. Bir-iki yüz ohm nisbətində bir müqavimətin kifayət qədər yaxşı işlədiyini görməlisiniz (o deməkdir ki, biz LED-in çox cərəyan çəkməməsinə və hələ də cərəyanı məhdudlaşdıran rezistorun LED-in qarşısını alacaq qədər böyük olmamasına zəmanət veririk. işıqlandırmaqdan). Bu layihələrdə biz adətən 220 Ω cərəyanı məhdudlaşdıran rezistordan istifadə edəcəyik.

Mesaj yaz 

Message siyahısı