Расчет резисторов для светодиодов

Рассчитать сопротивление для понижения напряжения. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.

Представление об электричестве

Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы.

Вот почему влияние руководства здесь не применяется. Пример схемы проводки датчика вместе с источником тока показан на рисунке. Это источник тока с отрицательным внутренним сопротивлением, который компенсирует нелинейность характеристики датчика платины.

Обратная связь

Подключение с использованием источников тока для линеаризации характеристик датчика. Таким образом, первоначальная нелинейность датчика платины может быть снижена с 0, 6% до 0, 04%. Выходное напряжение, в зависимости от сопротивления проводки на рисунке 9, может быть описано по формуле.

Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
— Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
— Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
— Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
— Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.

Обработка сигналов резистивных датчиков в основном заключается в измерении сопротивления датчика и его преобразовании в напряжение или ток. Следовательно, вышеупомянутые соединения и их расчеты могут также использоваться для других датчиков сопротивления и датчиков, таких как тензодатчики для измерения изгиба или нагрузки.

Статья «Обзор принципов измерения температуры — часть»: Статья «Обзор принципов измерения температуры — часть». Устройство устойчиво к обратной поляризации заземляющей сети, позволяя измерять общее состояние изоляции транспортного средства и индивидуальную изоляцию во всех типах тяговых сетей — изолированное симметрированное, изолированное асимметричное, заземленное и комбинированное.

Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.

Резистор

Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах . Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.

Тип тяговой сети выбирается установкой центрального регистра, и устройство автоматически выбирает соответствующий метод измерения в соответствии с типом сети. Все методы измерения могут быть выполнены одним прибором. В случае пониженной изоляции он записывает и сохраняет события во внутренней памяти.

Часы разработаны как цифровой датчик с микропроцессорным управлением и память оцененных предельных значений. Микропроцессор обеспечивает измерения двенадцати линий электропередачи от опорных выводов. Все провода имеют защитные импедансы. Он позволяет измерять до 24 комбинаций проводов и использовать до четырех методов измерения в каждом из них для оценки состояния изоляции.

Закон Ома

Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение — это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.

Период измерения настраивается. Все регулируемые параметры, необходимые для правильной работы устройства и измеренных предельных данных, сохраняются в трех блоках памяти, которые хранят данные, даже когда происходит сбой питания. Память режима — позволяет установить дату, время, период измерения и выбрать, какие методы измерения используются в каждой комбинации источника питания. Это изменение функции часов может выполнять только лицо, уполномоченное ноутбуком.

Предельная память — позволяет каждому методу измерения и каждой комбинации силовых линий устанавливать два предельных значения, чтобы указать, что они превышены или не достигнуты. Только лицо, уполномоченное ноутбуком, может сделать это, установив предел для сигнализации.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:

Ограждение подключается к электрическим цепям троллейбуса разъемами. Для подключения проводов предусмотрены вложения. Короткое замыкание представляет собой случайную или преднамеренную проводящую связь между двумя или более проводящими частями, которые имели другой потенциал до их подключения. Проводящее подключение к короткому замыканию предполагает, что его электрическое сопротивление равно нулю. Это приводит к короткому замыканию между проводящими частями, обычно в точке короткого замыкания, для генерирования электрического тока или, по меньшей мере, к резкому увеличению тока между этими частями, если между ними протекает некоторый ток.

В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:
В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:

Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.

На рисунке ниже мы имеем общую электрическую схему. Для простоты сначала будем предполагать, что это цепь питания постоянного тока. В этом случае применяется простой закон Ома, и он говорит. Так что в цепи переменного тока будет платить. Мы рассмотрим это освещение как одно устройство. Каков ток, протекающий при нормальных условиях освещения, когда освещение полностью включено? Мы будем следовать формуле.

Мы вычисляем электрическое сопротивление линии по формуле где ρ — удельное сопротивление меди. Теперь в приведенной выше формуле осталось только указать, что. Кроме того, мы видим, что при этом течении наблюдается падение напряжения на линии питания. Это означает, что само освещение питается напряжением 140 В — 20 В = 120 В, что нормально.

Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R 3 =R 1 +R 2

Как эти условия будут меняться, если в цепи есть короткое замыкание? Вторая картина для нас. Рис. 2 короткое замыкание на прибор. Этот рисунок показывает, что в конце линии было короткое замыкание. Учитывая предыдущий расчет, мы видим, что схема тока короткого замыкания несколько короче по сравнению со схемой устройства. Мы больше не учитываем сопротивление прибора. С точки зрения короткого замыкания уже есть два провода с одинаковым потенциалом. В этом случае луковицы в салоне будут погашены. Ток, мы называем его током короткого замыкания, течет от источника к короткому замыканию и обратно.

В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета и соединения резисторов.

Токоограничивающий резистор

Самая основная роль токоограничивающих резисторов — это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.

Мы видим, что ток, протекающий по цепи, значительно увеличивается. Как это будет, если короткое замыкание происходит не в конце, а в начале свинца? Глядя на приведенный выше рисунок, можно предположить, что ток короткого замыкания должен быть неограниченно высоким — он должен сказать, что он будет превышать все пределы. Но, конечно, это не так. На следующем рисунке показано, почему ток короткого замыкания не может быть бесконечно большим.

Рис. 3 Цепь с коротким замыканием в источнике. Это связано с тем, что источник не является элементом, который может обеспечить бесконечно высокий ток. Ток короткого замыкания на клеммах источника будет. С этой точки зрения мы видим, что ни наш приведенный выше расчет тока короткого замыкания прибора не был достаточно точным. Таким образом, ток короткого замыкания на клеммах источника питания будет правильным. Так что ниже нашей предыдущей оценки.

Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V 1 -V 2)/R
где (V 1 -V 2) является разностью напряжений до и после резистора.

Внутренний импеданс источника играет несущественную роль в расчете токов короткого замыкания. В приведенных выше примерах мы видим разницу между нормальными рабочими токами и токами короткого замыкания. Токи короткого замыкания представляют собой токи, как если бы они были вытащены из цепи. Цепь — это нормальная электрическая цепь, в которой подключены приборы. Эти приборы, если они отвечают условиям их подключения, гарантируют превышение токов, которые могут быть опасными для линии и источника. Однако есть нормальное состояние сети и короткое замыкание и, следовательно, перегрузка линии.

Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).

Мы также рассмотрим эту ситуацию. Прежде всего, давайте просто скажем, что и короткие замыкания, и перегрузки опасны и их необходимо защитить. Приведенные выше примеры, хотя и поучительны, имеют один недостаток. Он не учитывается при коротком замыкании в чередовании, а в цепях постоянного тока.

Каковы цепи переменного тока, отличные от цепей постоянного тока? Из этого мы не станем отличать великую науку. Вместо того, чтобы иметь электрические сопротивления, в некоторых случаях необходимо рассчитать импедансы элементов, присутствующих в цепях короткого замыкания. Сопротивление элемента в цепи переменного тока имеет, по существу, ту же функцию, что и электрическое сопротивление элемента в цепи переменного тока.

Математически это запишется так:

Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.

Чтобы немного объяснить это дело, эти величины выделены жирным курсивом. Это потому, что они являются так называемыми комплексными переменными. Цель всеобъемлющей записи состоит в том, чтобы заявить, что напряжение и ток обычно не работают одновременно, но их синусоидальные сигналы могут быть сдвинуты по фазе. Однако нам не нужно иметь дело с этим, пока мы не соблюдаем определенные правила. Для простоты дадим соотношение для абсолютного значения импеданса. Это выражает, что отношение эффективного значения напряжения к элементу и эффективного значения проходящего через него тока является абсолютной величиной импеданса.

Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для .

Резисторы как делитель напряжения

Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:

Фазовый сдвиг выражается отношением действительной и мнимой составляющих импеданса. Реальной составляющей импеданса является сопротивление мнимой составляющей так называемого реактивного сопротивления. В случае токов короткого замыкания мы будем рассчитывать почти исключительно на так называемое индуктивное сопротивление, то есть реактивное сопротивление, которое заставляет ток, протекающий через элемент, течь под напряжением на этом элементе. Мы вернемся к сложным количествам на примерах в следующем тексте.

Это означает, что ток короткого замыкания в цепи переменного тока всегда меньше, чем ток короткого замыкания в той же цепи, питаемой постоянным напряжением того же значения. Эффекты короткого замыкания В результате тока тока короткого замыкания через электрические проводники возникают тепловые эффекты токов короткого замыкания, а также механические эффекты. Тепловые эффекты, если превышены допустимые значения короткого замыкания и допустимого тока для этой продолжительности короткого замыкания, могут привести к повреждению изоляции, воспламенению окружающих легковоспламеняющихся веществ, сжиганию людей вблизи электрических линий и перегреву проводника.

Если оба резистора имеют одинаковое значение (R 1 =R 2 =R), то формулу можно записать так:

Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:

Механические эффекты токов короткого замыкания могут привести к выходу проводников из их положения, в котором они установлены, к разрушению корпусов, в которых они расположены, а также к опасности и повреждению других частей электрического оборудования.

Что касается тепловых эффектов токов короткого замыкания, то обычно легко представить, что тепловая энергия, создаваемая электрическим током через ток короткого замыкания, также потребляется в этом проводнике для нагрева этого проводника. Основываясь на этой идее, она была получена для короткой продолжительности короткого замыкания и тока короткого замыкания. Весьма логично, что чем больше ток короткого замыкания, тем раньше он должен быть прерван, так что проводник не может быть недопустимым.

Узловой анализ

Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.

Он не отличается только в случае разных материалов, но также, когда разные температуры материала проводника находятся в начале и в конце короткого замыкания. Как мы уже упоминали, предельно допустимая температура зависит не только от изоляционного материала, но и от того, близко ли он к легковоспламеняющейся массе. Если мы войдем в это уравнение, получим.

Таким образом, у нас уже есть следующая формула. Мы также обратим внимание на интеграл. Кратко о механических последствиях коротких замыканий. Таким образом, результирующий шаблон будет, что на самом деле является зачислением эвристической процедуры выше.

Упрощенные правила узлового анализа

Определение узла

Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.

Определение ветви

Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.

Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.

Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.

Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V 1 -V 2 =I 1 *(R 1)
Перенесем:
V 2 =V 1 -(I 1 *R 1)
Где V 2 является искомым напряжением, V 1 является опорным напряжением, которое известно, I 1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R 1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.

Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1 =(V 1 -V 2)/R 1

Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1 + I 3 =I 2

Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.

Расчет необходимой мощности резистора

При покупке резистора вам могут задать вопрос: «Резисторы какой мощности вы хотите?» или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р — рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)

На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.

Разновидности резисторов

Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.

Переменный резистор (потенциометр)

На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.

Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.

LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы

Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.

Фоторезистор (LDR)

Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.

Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:

Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то V out будет соответственно от 0.005В до 4.975В.

Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.

Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать .

Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про смотри здесь.

Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении, диодов.

Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него — от 0,5 до 1,2 Волта.

На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта. Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.

Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить: 6 В: 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В: 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.

Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?

На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.

У резистора (проволочного сопротивления) линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.

Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В. На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.

Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.

Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.

Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.

Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи.

Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.

В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).

This entry was posted in Ремонт. Bookmark the <a href="https://kabel-house.ru/remont/raschet-rezistorov-dlya-svetodiodov/" title="Permalink to Расчет резисторов для светодиодов" rel="bookmark">permalink</a>.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *