Статью? Если да, то это очень хорошо, если нет, срочно читайте, иначе не поймёте о чем речь в этой статье.
Для чего ставят резистор в базу
Итак, у некоторых возникли непонятки с резистором, который цепляется к базе транзистора. Вроде бы понятно, что он ограничивает силу тока, но непонятно зачем. Давайте вспомним нашу картинку с предыдущей статьи:
Видите резистор на 500 Ом? Что он там делает и для чего нужен, мы с вами разберем в этой статье.
Итак, у нас есть всеми нами любимый и знакомый транзистор КТ815Б – классика Советского Союза;-)
Вспоминаем его цоколевку (расположение выводов):
Включение транзистора в схему с ОЭ (О бщим Э миттером) будет выглядеть приблизительно вот так:
Как вы видите, в этой схеме мы подключали также лампочку и источник тока к коллектору-эмиттеру.
Откинем пока что лампу и источник Bat2 и просто цепляемся крокодилами от Блока питания на выводы базы и эмиттера:
Плюс от блока питания на базу, а минус на эмиттер.
Теперь давайте будем увеличивать напряжение от нуля и до какого-то значения. Итак, кручу крутилку до 0,6 В и только тогда амперметр на блоке питания показал 10 мА:
Дальше добавлять напряжение страшновато, так как транзистор становится горячим. Кстати, первый подопытный транзистор скончался, испустив белый дым, под напряжением в 1,5 В. Слишком резко крутанул крутилку).
Давайте построим график по нашим точкам, или как говорится в народе, Вольт амперную характеристику (ВАХ) :
Чуток коряво конечно, но смысл уловить можно.
Среди профи-электронщиков этот график называется входной характеристикой биполярного транзистора, при нулевом напряжении на коллектор-эмиттере.
Как вы помните, транзистор можно схематически представить, как два диода, соединенные или анодами, или катодами (кто не помнит, читаем статью). В нашем случае транзистор КТ815Б является транзистором NPN, следовательно, его можно представить вот так:
Так что это получается? Мы подавали напряжение на диод? Ну да, все верно)
Так вот, для диода будет выглядеть как-то вот так:
Что тут можно увидеть? Подавая напряжение на диод в прямом включении (на анод плюс, на катод – минус), мы видим, что через диод ток начинает течь только тогда, когда напряжение становится больше, чем 0,5 В. Далее подавая напряжение на диод чуточку больше, сила тока через диод возрастает непропорционально. Напряжения добавили чуть-чуть, а сила тока стала в разы больше.
Так как переход база-эмиттер – это что ни на есть самый простой диод, то следовательно, малое изменение напряжения в плюс вызовет большое изменение силы тока. Настолько большое, что транзистор можно сгореть! Для нашего подопечного максимально допустимый постоянный ток базы составляет 0,5 А. Я же выжал 0,7 А, но транзистор за эти пару секунд чуть не вскипел.
Что же это получается? Если напряжение изменится в плюс даже на каких-то десятки Вольт, то транзистор сгорит? Да, все именно так. Но как нам теперь быть? Неужели придется использовать высокостабильный блок питания?
Но выход есть проще некуда, и называется он токоограничивающий резистор.
Давайте проведем два небольших опыта. Для этого к базе цепляем резистор на 10 Ом:
Смотрим теперь на показания блока питания (слево-направо):
Строим график по полученным точкам:
Сравниваем с графиком без резистора:
Обратите внимание на вертикальную шкалу силы тока базы (I базы). При одном вольте на графике без резистора базовый ток был уже почти 0,7 А! А с резистором на 10 Ом базовый при 1 В уже был каких-то 0,02 А. Чувствуете разницу?
Почему же так все получилось? Дело в том, что на резисторе “осело” лишнее напряжение. Досконально это схема будет выглядеть вот таким образом:
По цепи, которую я отметил красными проводками, течёт электрический ток. Нагрузкой для электрического тока является резистор и диод транзистора. А так как они соединены последовательно, то вспоминая статью Делитель напряжения можно сказать, что и на диоде транзистора и на резисторе R падает напряжение. А сумма этих напряжений равняется напряжению батареи Bat. В данном случае вместо батареи я использовал блок питания. То есть можно записать, что
U Bat = U R + U база-эмиттер
Проверяем, так ли оно на самом деле?
В нашем случае используем тот же самый резистор на 10 Ом. Выставляем на блоке питания напряжение 1 В.
Видим, что сила тока, протекающая по цепи равна 20 мА.
Итак, замеряем падение напряжения на резисторе:
А теперь падение напряжения на базе-эмиттере:
Итого: 0,32 + 0,74 = 1,06 В
0,06 В спишем на погрешность вольтметра блока питания).
Ну как, теперь понятно, почему всё так происходит?
Небольшое лирическое отступление. Так как резистор рассчитан на определенную мощность, нужно таким образом подбирать резистор, чтобы он не колыхнул ярким пламенем. Какая же мощность сейчас в данный момент рассеивается на резисторе? Так как в нашем случае нагрузки подцеплены последовательно (резистор и диод транзистора), сила тока, проходящая через каждую нагрузку везде будет одинаковой. Значит, резистор в данный момент рассеивает мощность, равную
P = IU = 0,02х0,32 = 0,0064 Вт.
Мой резистор рассчитан максимум на 0,25 Вт, значит все гуд. Если на резисторе будет рассеиваться мощность больше, чем 0,25 Вт, то резистор сгорит. Имейте это ввиду, когда будете проектировать свои электронные поделки.
А что будет, если взять резистор еще больше по номиналу? Давайте попробуем. Возьмем резистор на 100 Ом:
И проводим аналогичный опыт. Вот наши показания (слева-направо):
Строим по ним график:
Заключение
Из всего выше сказанного, показанного и написанного делаем простые и не очень выводы:
1) Резистор в базе используется для того, чтобы плавно регулировать силу тока в базе, а также для ограничения силы тока, которая может спалить транзистор. Для чего нам плавно регулировать ток базы, мы с вами еще обсудим.
2) Чем больше номинал резистора, тем больше станет диапазон напряжения для регулировки силы тока в базе, тем самым можно плавнее регулировать этот самый ток.
На рисунке (художник из меня так себе) мы видим резистор, который качается на качелях, прикрепленных к графику входной характеристики транзистора ну и следовательно, чем больше его номинал, тем больше он прогибает график))).
Вот так светодиод выглядит в жизни:
А так обозначается на схеме: 
Для чего служит светодиод?
Светодиоды
излучают свет, когда через них проходит электрический ток.
Были изобретены в 70-е года прошлого века для смены электрических лампочек, которые часто перегорали и потребляли много энергии.
Подключение и пайка
Светодиоды должны быть подключены правильным образом,
учитывая их полярность + для анода и к для катода Катод имеет короткий вывод,
более короткую ножку. Если вы видите внутри светодиода его внутренности -
катод имеет электрод большего размера (но это не официальные метод).
Светодиоды могут быть испорчены в результате
воздействия тепла при пайке, но риск невелик, если вы паяете быстро.
Никаких специальных мер предосторожности применять не надо для пайки большинства
светодиодов, однако бывает полезно ухватиться за ножку светодиода пинцетом – для
теплоотвода.
Проверка светодиодов
Никогда не
подключайте светодиодов непосредственно батарее или источнику питания!
Светодиод перегорит практически моментально, поскольку слишком
большой ток сожжет его. Светодиоды должны иметь ограничительный
резистор.Для быстрого тестирования 1кОм резистор подходит большинству
светодиодов если напряжение 12V или менее. Не забывайте подключать светодиоды
правильно, соблюдая полярность! 
Цвета светодиодов
Светодиоды бывают
почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и
белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из
которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых
цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только
включив его…
Многоцветные
светодиоды
Устроен многоцветный светодиод просто, как правило
это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём
изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно
добиваться разных цветов свечения.
Расчет светодиодного резистора
Светодиод должен иметь резистор последовательно соединенный в его цепи, для
ограничения тока, проходящего через светодиод, иначе он сгорит практически
мгновенно...
Резистор R определяется по формуле:
R = (V
S
- V
L
) /
I
V
S
= напряжение
питания
V
L
= прямое
напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правилоот 2 до
4волт)
I
= ток светодиода (например
20мA), это должно быть меньше максимально допустимого для Вашего
диода
Если размер сопротивления не получается подобрать точно, тогда
возьмите резистор большего номинала. На самом деле вы вряд-ли заметите
разницу… совсем яркость свечения уменьшится совсем
незначительно.
Например: Если напряжение питания V S = 9 В,
и есть красный светодиод (V = 2V), требующие I = 20мA = 0.020A,
R = (-
9 В) / 0.02A = 350 Ом. При этом можно выбрать 390 Ом (ближайшее стандартное
значение, которые больше).
Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон
Ома
Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I,
где:
V = напряжение через резистор (V = S - V L в данном случае)
I = ток через резистор
Итак R = (V
S
- V
L
) /
I
Последовательное подключение
светодиодов.
Если вы хотите подключить несколько светодиодов
сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и
позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве
какой-то гирлянды.
Все светодиоды, которые соединены последовательно,
долдны быть одного типа. Блок питания должен иметь достаточную мощность
и обеспечить соответствующее напряжение.
Пример расчета:
Красный, желтый и
зеленый диоды - при последовательном соединении необходимо напряжение
питания - не менее 8V, так 9-вольтовая батарея будет практически идеальным
источником.
V
L
= 2V
+ 2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).
Если
напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A,
Резистором R = (V S
- V L
) / I
= (9 - 6)
/0,015 = 200 Ом
Берём резистор 220 Ом (ближайшего
стандартного значения, которое больше).
Избегайте подключения светодиодов в
параллели!
Подключение несколько светодиодов в параллели
с помощью одного резистора не очень хорошая идея…
Как правило, светодиоды имеют разброс параметров,
требуют несколько различные напряжения каждый.., что делает такое подключение
практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока
больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет
естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются
параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный
резистор.
Мигающие светодиоды
Мигающие
светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно
потому, что содержат встроенную интегральную схему. Светодиод мигает на
низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду. Такие безделушки
делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских
игрушек.
Цифробуквенные светодиодные индикаторы
Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются
очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было
практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили
даже на сотовые телефоны:)
Светодиод - прибор, который при прохождении через него тока излучает свет.
В зависимости от типа используемого материала для изготовления прибора, светодиоды могут излучать свет различного цвета. Эти миниатюрные, надежные, экономичные приборы используются в технике, для освещения и в рекламных целях.
Светодиод обладает такой же вольтамперной характеристикой, как и обычный полупроводниковый диод. При этом при повышении прямого напряжения на светодиоде проходящий через него ток резко возрастает.
В законе, который мы только что упоминали, следует отметить, что мы никогда не используем сопротивление как таковое и никогда не входим в уравнение. Теперь мы переходим к другому существенному закону: Закон Ома, который описывает функционирование сопротивления.
Существует более распространенная формула, которую вы увидите очень часто. Или два других метода формулировки для расчета интенсивности или сопротивления. Да, это немного раздражает, разве это не так, поскольку нет ни одного слова в текущем слове? К сожалению, на нас работает 100 лет, поэтому просто нести с собой. Возьмем резистор 3 Ом с током 0, 5 ампер. . Закон Ома имеет важное значение и заслуживает дальнейшего изучения. Мы предложим ряд новых сопротивлений, интенсивностей и напряженности, и мы будем использовать их для решения неизвестного.
Например, для зеленого светодиода типа WP710A10LGD компании Kingbright при изменении приложенного прямого напряжения от 1,9 В до 2 В ток меняется в 5 раз и достигает 10 мА. Поэтому при прямом подключении светодиода к источнику напряжения при небольшом изменении напряжения ток светодиода может возрасти до очень большого значения, что приведет к сгоранию p-n перехода и светодиода.
Если вы работаете парами с другом, спросите друг друга и проверьте свои ответы! Есть также онлайн-калькуляторы, против которых вы можете измерить себя. Наша диаграмма немного загружена, но мы почти закончили. Наконец, последний фрагмент головоломки. Поэтому есть веские причины, чтобы хотеть контролировать яркость, если у вас низкий заряд батареи, но вы хотите сохранить свет одновременно. Указанный выше технический лист показывает это. Вы видите самый правый столбец?
Очень важно использовать законы, которые вы только что узнали на практике, и именно поэтому мы будем реагировать на новую викторину. Решите проблемы, используя приведенные выше диаграммы. На самом деле есть онлайн-калькуляторы, которые могли бы вам помочь, только цель обучения электронике - выполнять вычисления даже на необитаемом острове.
Осуществлена с применением букв и цифр, с помощью которых можно определить качественные характеристики устройств.
Поэтому при параллельном включении светодиодов обычно к каждому прибору последовательно подключают свой ограничивающий резистор. Расчет сопротивления и мощности такого резистора ничем не отличается от ранее рассмотренного случая.
Вы не пострадали, не так ли? Какая интенсивность проходит через сопротивление 100 Ом? . Эта экспериментальная плата питалась от трех разных напряжений и использовала такое же сопротивление. Ответ заключается в использовании тока. Сопротивление не производит свет, а тепло. Эти напряжения и ток резистора теряются навсегда, как тепло, и бесполезны в нашей цепи. Поскольку бесполезно сжигать батарею, чтобы превратить ее в тепло, мы должны максимально уменьшить потребляемую энергию по сопротивлению и лучший способ добиться этого - поддерживать низкое напряжение.
При последовательном включении светодиодов необходимо включать приборы одного типа.
Кроме того, надо учитывать то, что напряжение источника должно быть не меньше суммарного рабочего напряжения всей группы светодиодов.
Расчет токоограничивающего резистора для светодиодов последовательного включения считаются также, как и раньше. Исключение состоит в том, что при вычислении вместо величины Uсв используется величина Uсв*N. В данном случае N - это количество включенных приборов.
Не рекомендуется идти ниже этого порога, поскольку прямое напряжение может меняться, резисторы и батареи также, и все эти небольшие отклонения, составляющие около 0, 2 В, ожидаемая интенсивность. Мы закончим, узнав еще одну деталь, которая появится в вашем наборе. Ну, это было не так уж и фантастично, ведь это даже очень распространено. Потенциометры действуют как регулируемые резисторы одним нажатием кнопки. Мы подробно обсудим потенциометры в предстоящем учебнике, поэтому рассмотрим это как небольшое введение!
Потенциометры, как и резисторы, имеют значение в омах, например, этот потенциометр составляет 2 кома, потенциометры имеют три контакта, два снаружи и один по центру. Центральный контакт, контакт курсора, иногда называется «очистителем» на английском языке.
Выводы:
- Светодиоды - широко распространенные приборы, используемые в технике, для освещения и рекламы.
- Во избежание выхода из строя светодиодов из-за их чувствительности к изменениям напряжения для них часто используют ограничивающие резисторы.
- Расчет значения сопротивления ограничивающего резистора делается на основе закона Ома.
Расчет резистора для подключения светодиодов на видео
Можно понять, почему при открытии потенциометра он буквально напоминает щетку стеклоочистителя! Пока контакт курсора перемещается от одного конца к другому, сопротивление между этим контактом и контактом слева или справа изменяется. Чем ближе контакт ползуна к боковому контакту, тем ниже сопротивление. Когда потенциометр повернут в крайнее левое положение, сопротивление между левым контактом и контактом курсора составляет 0 Ом, тогда как резистор между контактом курсора и правым контактом составляет 2 кома.
Когда потенциометр поворачивается в крайнее правое положение, происходит обратное. Сопротивление между двумя внешними контактами всегда одинаково. Сопротивление между контактом курсора и слева и справа меняется! Возьмем потенциометр 2 кома сверху, если кнопка центрирована, то какое сопротивление между контактом правого и левого? В центре это эквивалентно половине максимума, поэтому 1 коем.
(светоизлучающий диод) - излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток . Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.
Такой часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.
Каково сопротивление между контактом ползунка и контактом справа? . Схематический символ потенциометра напоминает своеобразное сопротивление с центральной стрелкой, символизирующей контакт курсора. Маленькая стрелка влево указывает направление контакта курсора, когда потенциометр поворачивается по часовой стрелке показывает.
А если он расположен в центре? . Выберите текст, чтобы увидеть ответ. Но во-первых, откуда берутся эти 100 Ом? Можем ли мы не просто настроить потенциометр для достижения желаемого сопротивления? Поэтому у нас есть дополнительное сопротивление 100 Ом для его устранения. Это предотвращает падение сопротивления резистора ниже 100 Ом.
Расчет резистора для светодиода
Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:
Прежде чем мы начнем, некоторые определения
Ваууу, это был курс интенсивной математики. Мы вернемся к программному обеспечению и этим маленьким мигающим диодам в будущих учебниках. Вывод: никогда не подключайте живое питание к непрерывной батарее или источнику питания!
Конкретный пример: расчет сопротивления
Возьмем в качестве примера красный светодиод, приводимый в действие автомобильной батареей напряжением 12 вольт.Расчет мощности резистора
Сопротивление колеблется от нескольких десятков Ватт до нескольких сотен. 
Что касается постоянного тока , диод добавляется параллельно и шпиндель относительно светодиода. В переменном токе напряжение является как положительным, так и отрицательным. Когда ток положительный, светодиод загорается, а когда он отрицательный, он отключается. Здесь диод может поджариваться, потому что он не поддерживает высокое обратное напряжение. Диод будет добавлен так, что ток пройдет через него. Обратите внимание: ток, протекающий через резистор, сильнее, чем при работе светодиода.
- V - напряжение источника питания
- V LED - напряжение падения на светодиоде
- I – рабочий ток светодиода
Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:
Компоненты и цветовые коды
Существует риск сцинтилляции. Сопротивление - это самый простой электронный компонент для измерения, понимания и интерпретации. Для некоторых это будет полный курс, чтобы открыть этот компонент, для других простых напоминаний. Из-за небольшого размера компонентов четкая маркировка на компоненте невозможна, цветовой код настроен, этот код связывает соответствующее цветное кольцо с каждой цифрой. кольцо может иметь различный смысл: число, множитель или допуски компонента.
Вот сводная таблица цветового кода. Вот пример сопротивления в наиболее распространенной форме. Чтение с использованием приведенной выше таблицы дает нам. Мы только что декодировали 4-кольцевой резистор, однако есть также резисторы с 5 или 6 кольцами, в этом случае кодирование выглядит следующим образом:. 5 колец: 3 значащие цифры, множитель, толерантность. 6 колец: 3 значащие цифры, множитель, допуски, температурный коэффициент.
Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы () которые обладают большей эффективностью.
Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.
Сочетание нескольких резисторов последовательно, параллельно
Цветовой код и фотографии резисторов, которые мы видели до сих пор радиальных компонентов, требующих восприятия. Эта технология все меньше и меньше используется для использования на поверхностных компонентах. Наверху сопротивление 10 000 Ом и сопротивление 10 Ом. Эта маркировка несколько неоднозначна, но она была определена таким образом. Они используются, потому что их легче настроить роботами, чем ремешок. Чтобы выбрать сопротивление, необходимо рассчитать его значение, но также мощность, которую он должен рассеять, тогда необходимо будет выбрать допуск в соответствии с приложением.
Мы имеем:
- источник питания: 12 вольт
- напряжение светодиода: 2 вольта
- рабочий ток светодиода: 30 мА
Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:
Мне остается выбирать толерантность к этому сопротивлению. Наиболее распространенные резисторы имеют допуск 5%, какой диапазон допуска для сопротивления 180 Ом? В зависимости от приложения может потребоваться более высокий уровень допуска, чтобы ограничить отклонение. Тогда есть 2 решения: - выберите сопротивление с более низким допуском. - измерение и сортировка сопротивлений более высокого допуска.
Электролюминесцентный диод представляет собой электронный компонент, способный излучать свет, когда он проходит электрический ток.
- Они ничего не потребляют.
- У них отличная жизнь.
- Они очень нагреваются.
- Они ничего не стоят.
Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление . В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).
Последовательное соединение светодиодов
Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.
Ну, хватит блабла, чтобы попрактиковаться! Электроны находятся, например, в сваях. Не так быстро! Знаете, мы еще не подошли к перечитанной части, где 90% класса выпадает из физики в колледже: интенсивность и напряжение. Чтобы сделать его простым, мы будем использовать аналогию с водой. Большое напряжение немного похоже на водопад: склон очень сильный, и циркулирует много воды.
Интенсивность на этот раз эквивалентна ширине вашего канала. Если ваш канал имеет ширину один метр, циркуляции воды не будет, даже если наклон очень высок Если есть 100 метров между двумя берегами вашего канала, в вашей мельнице будет много воды: интенсивность велика.
Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.
Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.
В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.
Вы видели маленькую синюю вспышку на видео? Она умеет выбрасывать. Сопротивление похоже на небольшую плотину, это позволит сохранить всю эту воду, каждое сопротивление имеет значение. Чтобы найти правильное сопротивление , вам нужно сделать расчет. в Интернете.
Либо вы смотрите на «спецификации» вашего светодиода, и он должен быть написан. В качестве индикатора: моя первая схема с плоской батареей загоралась нормально в течение 10 часов, затем все меньше и меньше. Вторая схема с батареей 9 В и резистором функционировала нормально в течение примерно 15 часов и отключилась через один день.
Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.
Если вы хотите больше статей, подобных этому, подождите! Эти ленты обеспечивают очень хорошие световые характеристики и, при условии правильного использования , практически не поддаются удачной эксплуатации. Будет видно, что использование при освещении автомобилей, например, должно учитывать определенное количество элементов, чтобы обеспечить безопасную работу для светодиодов и оборудования, которое их подает.
Между каждым блоком из 3 светодиодов находится конденсатор.
В типичной работе белый светодиод имеет пороговое напряжение 3 вольта при токе 20 мА. Для тех, кто интересуется расчетом, формула, используемая для определения значения сопротивления, такова. Поэтому мы имеем 3 светодиода последовательно, т.е. 9 вольт при 20 мА.
Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:
Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.
Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)
Параллельное соединение светодиодов
Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.
Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.
И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.
Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода
Этот онлайн калькулятор поможет вам найти нужный номинал резистора для светодиода, подключенного по следующей схеме:
примечание: разделителем десятых является точка, а не запятая
Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора
Сопротивление резистора = (U – U F )/ I F
- U – источник питания;
- U F – прямое напряжение светодиода;
- I F – ток светодиода (в миллиамперах).
Примечание: Слишком сложно найти резистор с сопротивлением, которое получилось при расчете. Как правило, резисторы выпускаются в стандартных значениях (номинальный ряд). Если вы не можете найти необходимый резистор, то выберите ближайшее бо́льшее значение сопротивления, которое вы рассчитали.
Например, если у вас получилось сопротивление 313,4 Ом, то возьмите ближайшее стандартное значение, которое составляет 330 Ом. Если ближайшее значение является недостаточно близким, то вы можете получить необходимое сопротивление путем или соединения нескольких резисторов.
Для того чтобы понять, что такое сопротивление, давайте представим себе трубу, по которой течёт вода. Так как движению воды в трубе ничего не мешает, напор на выходе трубы будет равен напору на входе трубы. Теперь давайте мысленно разрежем трубу на две части и поместим между ними сетку, такую же, как у ситечка, которым мы сеем муку. Желательно ещё представить, что эта сетка обладает некоторой толщиной, но это необязательно. Теперь напор на выходе трубы будет отличаться от напора на входе трубы, а насколько он будет отличаться будет зависеть от размера ячейки сетки.
Если провести аналогию с электрической цепью, то ток - это вода
, а резистор - сетка
, а размер ячейки - сопротивление
. Функция сетки - ограничение потока воды, а основное назначение резистора в электрических цепях - ограничение тока
.
Допуск показывает насколько реальное сопротивление резистора, может отличается от заявленного. Резистор 100 ом с допуском в 5%, в действительности может обладать сопротивлением от 95 до 105 ом.
Известно что при протекании тока через проводник, последний нагревается, то есть электрическая энергия превращается в тепловую. Мощность резистора определяет какое количество тепла он способен рассеивать. С другой стороны, если записать формулу мощности следующим образом
P = U²/R
P = I²*R
Становится понятно, что мощность определяет максимальный ток, протекающий через резистор или максимальное напряжение, которое может быть к нему приложено. Как правило, более мощные резисторы обладают большими размерами.
Применение резистора.
Токоограничивающий резистор
.
Как Вы думаете можно ли подключить светодиод, падение напряжения на котором 2V, к кроне на клеммах которой напряжение 9V?
Конечно можно, надо только ограничить ток текущий через светодиод и в этом нам поможет резистор.
Такой резистор называют токоограничивающим, потому что в данной схеме он предназначен для ограничения тока через светодиод. Его сопротивление легко рассчитать воспользовавшись законом Ома.
I = (U кроны - U диода)/R
А ток через светодиод не должен превышать 20mA, тогда у нас получится следующее
R = (U кроны - U диода)/I
R = (9 –2)/0.02 = 350 ом
Сопротивление можно взять большего номинала, например 470 ом, при этом диод будет не так ярко светиться.
Подтягивающий резистор.
На картинке ниже изображены 4 микросхемы, к двум верхним кнопка подключена без подтягивающего резистора, а к двум нижним с подтягивающим резистором.
Давайте рассмотрим две верхние микросхемы, когда кнопка нажата, на первом выводе левой микросхемы будет 0V или логический ноль, а на первом выводе правой микросхемы будет напряжение питания или логическая единица. Определить в каком состоянии находится вывод микросхемы когда кнопка не нажата нельзя, вывод просто болтается в воздухе и ловит наводки, которые являются источником ложных срабатываний. Состояние первого вывода нижних микросхем всегда определено, у левой микросхемы, на первом выводе когда кнопка не нажата - логическая единица, когда кнопка нажата - логический ноль, у правой наоборот. Если заменить подтягивающий резистор куском провода, то при нажатии кнопки плюс подключался бы к минусу и ток стремился бы к бесконечности.
Подведём итоги, подтягивающий резистор позволяет избежать состояния неопределённости и ограничивает ток.
Делитель напряжения
.
С помощью двух последовательно соединённых резисторов можно разделить напряжение кроны на несколько частей, причём чем больше сопротивление резистора, тем больше на нём падение напряжения.
Рассчитать падение напряжения на каждом из резисторов очень просто, для этого надо по закону Ома вычислить ток, протекающий через них и умножить его на сопротивление каждого из резисторов.
Задание коэффициента усиления операционного усилителя(ОУ)
В данной схеме с помощью резисторов задаётся коэффициент усиления ОУ, но если присмотреться становится понятно, что резисторы на схеме образуют обычный делитель.
Времязадающие цепи.
Резистор совместно с конденсатором образует RC цепочку, с помощью которой можно измерять временный промежутки. Подробнее об этом можно прочитать .
Фильтры.
Та же RC цепочка может быть использована как фильтр, высоких или низких частот.
Такие фильтры называют пассивными, в зависимости от номинала резистора и конденсатора они могут без изменения пропускать одни частоты и ослаблять другие.
Кроме обычного резистора о котором писалось выше, существуют резисторы способные изменять своё сопротивление в зависимости от внешних условий. Например, термистор, который изменяет своё сопротивление в зависимости от температуры, или фоторезистор, сопротивление которого зависит от освещения.
Многие пользователи при подключении диодной ленты или отдельного светодиода к источнику питания обнаруживают, что элемент отказывается гореть как положено или еще хуже – просто перегорает.
Дело все в том, что узел подключается к питанию без надлежащей защиты и предварительных расчетов.
Задача эта, как ни странно, решается очень легко. Существует множество онлайн-инструментов для автоматического произведения расчетов, но не всем таким результатам можно доверять. И лучше всего сначала разобраться в принципах, а затем посчитать для надежности все вручную, тем более, что операция эта достаточно простая.
Что нужно знать
Если вы вдруг не знаете трех законов (правил) Кирхгофа для электрических контуров, то успокойтесь, их знания вам и не понадобится. Единственная нужная формула описывается законом Ома для участка цепи.
Она выглядит так.
Читается так: сила тока участка цепи прямопропорциональна напряжению и обратнопропорциональна сопротивлению на нем же. Или так: сила тока равна напряжению, разделенному на сопротивление (самый упрощенный вариант).
Формула легко преобразуется в другие при необходимости.
В расчетах мы будем использовать последнюю.
В оригинале формула немного сложнее, так как учитывает внутренне сопротивление и ЭДС самого источника тока.
Но ими мы смело можем пренебречь в данных условиях задачи.
Таким образом, нам понадобятся следующие параметры:
1. Выходные характеристики тока и напряжения в месте подключения. Если это участок цепи, то значения лучше всего измерить амперметром и вольтметром. Если выполняется прямое подключение к источнику тока (это может быть выпрямитель, батарея питания или аккумулятор), то достаточно будет знать их номинальные значения, обозначенные в маркировке или сопроводительной документации.
2. Максимальные (предельно допустимые) и номинальные значения напряжения питания и силы тока для подключаемого светодиода. Узнать их можно чаще всего по маркировке радиодетали. Если это светодиодная лента, то в сопроводительной документации.
Расчет при последовательном подключении
На самом деле, последовательное включение светодиодов вкупе с ограничивающим сопротивлением – наиболее часто применяемая схема. Так, например, светодиодная лента представляет собой не что иное, как множество светодиодов, соединенных между собой последовательно.
Рис. 1. Светодиодная лента
Для наглядности принципиальная схема.
Рис. 2. Принципиальная схема
В этом случае резистор будет выступать как делитель напряжения и ограничитель тока.
Формула будет выглядеть следующим образом.
R огр = (U пит - U сд) / I сд
- R огр – это номинал ограничительного резистора;
- U пит - напряжение на источнике питания (или на участке цепи, куда подключается блок "диод-резистор");
- U сд - номинальное рабочее напряжение светодиода (см. в техдокументации);
- I сд - номинальное (рабочее) значение силы тока на светодиоде (см. в техдокументации к светодиоду).
Если необходимо подключить сразу несколько диодов, то формула будет выглядеть следующим образом.
R огр = (U пит - N·U сд) / I сд
Где N – это количество светодиодов, подключенных последовательно.
Для светодиодных лент необходимо оперировать параметрами не одного элемента (диода), а сразу всего участка (исходя из нормативов для 1 погонного метра, умноженных на количество реально используемых метров).
При таком расположении деталей допускается соединение только диодов, одинаковых по параметрам (они сами выступают в качестве делителей напряжения и потому кому-то просто не хватит питания).
Пример расчета
Пусть U пит = 24 В, U сд = 1,8 В (в большинстве светодиодов это диапазон 1,5 - 2В), I сд = 10 мА (или 0,01 А, что также соответствует нормальным значениям широко используемых моделей диодов). Тогда подставив в формулу получаем:
R огр = (24 - 1,8) / 0,01 = 22,2 / 0,01 = 2220 (Ом)
Или 2,22 кОм (килоом).
Если диодов будет 5, то результат будет следующим:
R огр = (24 - 1,8 · 5) / 0,01 = 15 / 0,01 = 1500 (Ом)
Резисторы выпускаются только фиксированных значений. Получить требуемое можно соединив несколько различных сопротивлений последовательно (тогда их номинал будет складываться) или параллельно (формула расчёта ниже).
Перед монтажом лучше всего измерить показатель омметром.
Включение в схему может выполняться так, как указано ниже.
Рис. 3. Параллельное подключение светодиодов
В этом случае напряжение на каждом участке "резистор-светодиод" одинаково (при параллельном подключении изменяется только сила тока), а значит, расчёт будет вестись как и в примерах выше.
Расчет рассеиваемой мощности на резисторе
Ввиду того, что чем большее сопротивление оказывает элемент проходящему через него току, тем большую работу совершает последний. А работа всегда сопровождается выделением энергии, значит и резистор, как блокирующий элемент, будет неизбежно греться.
Чтобы сопротивление не вышло из строя раньше, чем это нужно, следует правильно рассчитать получаемую энергию и обеспечить равномерное ее рассеивание.
Так как резистор включен в цепь последовательно, то на участке "диод-резистор" сила тока везде одинаковая и не превышает номинальный показатель, который мы использовали в расчетах, то есть I сд (собственным сопротивлением диода в данном случае можно пренебречь, так как оно ничтожно мало, получается, что сопротивление участка цепи очень близко к номиналу ограничивающего резистора).
P (Вт) = I 2 (А) · R (Ом)
В качестве примера.
Для сопротивления 2220 Ом при силе тока на участке цепи 0,01 А