Zgjedhja e një rezistence kufizuese të rrymës

Prezantimi

Rezistencat kufizuese të rrymës vendosen në një qark për të siguruar që sasia e rrymës që rrjedh të mos e kalojë atë që qarku mund të trajtojë në mënyrë të sigurt. Kur rryma rrjedh nëpër një rezistencë, në përputhje me ligjin e Ohm-it, ka një rënie përkatëse të tensionit në të gjithë rezistencën (Ligji i Ohm-it thotë se rënia e tensionit është produkti i rrymës dhe rezistencës: V=IR). Prania e kësaj rezistence zvogëlon sasinë e tensionit që mund të shfaqet në komponentët e tjerë që janë në seri me rezistencën (kur komponentët janë "në seri", ekziston vetëm një rrugë për rrjedhjen e rrymës dhe rrjedhimisht e njëjta sasi rrymesh përmes tyre; kjo shpjegohet më tej në informacionin e disponueshëm nëpërmjet lidhjes në kutinë në të djathtë).

Këtu ne jemi të interesuar të përcaktojmë rezistencën për një rezistencë kufizuese të rrymës të vendosur në seri me një LED. Rezistenca dhe LED janë, nga ana tjetër, të lidhur me një furnizim me tension 3.3 V. Ky është në fakt një qark mjaft i komplikuar, sepse LED është një pajisje jolineare: marrëdhënia midis rrymës përmes një LED dhe tensionit në të gjithë LED nuk ndjek një formulë të thjeshtë. Kështu, ne do të bëjmë supozime dhe përafrime të ndryshme thjeshtuese.

Në teori, një furnizim ideal i tensionit do të furnizojë çdo sasi të rrymës së nevojshme për t'u përpjekur të mbajë terminalet e tij në çfarëdo tensioni që supozohet të furnizojë. (Megjithatë, në praktikë, një furnizim me tension mund të furnizojë vetëm një sasi të kufizuar rryme.) Një LED i ndriçuar zakonisht do të ketë një rënie të tensionit prej rreth 1.8 V në 2.4 V. Për t'i bërë gjërat konkrete, ne do të supozojmë një rënie të tensionit prej 2V. Për të ruajtur këtë sasi të tensionit në LED zakonisht nevojiten afërsisht 15 mA deri në 20 mA rrymë. Edhe një herë për hir të konkretitetit, ne do të supozojmë një rrymë prej 15 mA. Nëse e lidhim direkt LED-in në furnizimin me tension, furnizimi i tensionit do të përpiqet të vendosë një tension prej 3.3 V në këtë LED. Sidoqoftë, LED-të zakonisht kanë një tension maksimal përpara prej rreth 3V. Përpjekja për të vendosur një tension më të lartë se ky në LED ka të ngjarë të shkatërrojë LED dhe të tërheqë një pjesë të madhe të rrymës. Kështu, kjo mospërputhje midis asaj që furnizimi i tensionit dëshiron të prodhojë dhe asaj që mund të trajtojë LED mund të dëmtojë LED-in ose furnizimin me tension ose të dyja! Prandaj, ne duam të përcaktojmë një rezistencë për një rezistencë kufizuese të rrymës që do të na japë tensionin e duhur prej afërsisht 2V në të gjithë LED dhe do të sigurojë që rryma përmes LED të jetë afërsisht 15 mA.

Për të zgjidhur gjërat, ndihmon për të modeluar qarkun tonë me një diagram skematik, siç tregohet në Fig. 1.

Figura 1. Diagrami skematik i një qarku.

Në Fig. 1 mund të mendoni për burimin e tensionit 3.3V si bordi i chipKIT™. Përsëri, ne përgjithësisht supozojmë se burimet ideale të tensionit do të furnizojnë çdo sasi të rrymës së nevojshme për qarkun, por bordi i chipKIT™ mund të prodhojë vetëm një sasi të kufizuar rryme. (Manuali i referencës Uno32 thotë se sasia maksimale e rrymës që mund të prodhojë një kunj dixhital individual është 18 mA, dmth 0.0018 A.) Për të siguruar që LED të ketë një rënie të tensionit 2V, ne duhet të përcaktojmë tensionin e duhur në të gjithë rezistencën, të cilën ne do të telefonoj VR. Një mënyrë për ta bërë këtë është përcaktimi i tensionit të çdo teli. Telat ndërmjet komponentëve nganjëherë quhen nyje. Një gjë që duhet mbajtur parasysh është se një tel ka të njëjtin tension në të gjithë gjatësinë e tij. Duke përcaktuar tensionin e telave, ne mund të marrim ndryshimin e tensionit nga një tel në tjetrin dhe të gjejmë rënien e tensionit në një komponent ose në një grup përbërësish.

Është e përshtatshme të filloni duke supozuar se ana negative e furnizimit me tension është në një potencial prej 0V. Kjo, nga ana tjetër, e bën nyjen e saj përkatëse (dmth telin e lidhur në anën negative të furnizimit me tension) 0V, siç tregohet në Fig. 2. Kur analizojmë një qark, jemi të lirë të caktojmë një tension sinjali në tokë prej 0V në një pikë të qarkut. Të gjitha tensionet e tjera janë atëherë në lidhje me atë pikë referimi. (Për shkak se voltazhi është një masë relative, midis dy pikave, zakonisht nuk ka rëndësi se në cilën pikë në qark caktojmë një vlerë prej 0V. Analiza jonë do të japë gjithmonë të njëjtat rryma dhe të njëjtat rënie të tensionit në të gjithë komponentët. Megjithatë, ajo është praktikë e zakonshme për t'i caktuar terminalit negativ të një furnizimi me tension një vlerë prej 0V.) Duke pasur parasysh që terminali negativ i furnizimit me tension është në 0V, dhe duke pasur parasysh që ne po konsiderojmë një furnizim 3.3 V, terminali pozitiv duhet të jetë në një tension prej 3.3V (siç është teli/nyja e bashkangjitur me të). Duke pasur parasysh që ne dëshirojmë një rënie të tensionit prej 2V në të gjithë LED-in dhe duke pasur parasysh se fundi i LED-it është në 0V, pjesa e sipërme e LED-it duhet të jetë në 2V (siç është çdo tel i lidhur me të).

Figura 2. Skema që tregon tensionet e nyjeve.

Me tensionet e nyjeve të etiketuara siç tregohet në Fig. 2, tani mund të përcaktojmë rënien e tensionit në të gjithë rezistencën siç do të bëjmë në një moment. Së pari, duam të theksojmë se në praktikë shpesh shkruhet rënia e tensionit e lidhur me një komponent direkt pranë një komponenti. Kështu, për shembull, ne shkruajmë 3.3V pranë burimit të tensionit duke e ditur se është një burim 3.3V. Për LED-in, meqenëse ne po supozojmë një rënie të tensionit 2V, ne thjesht mund ta shkruajmë atë pranë LED-it (siç tregohet në Fig. 2). Në përgjithësi, duke pasur parasysh tensionin që ekziston në njërën anë të një elementi dhe duke pasur parasysh rënien e tensionit në atë element, ne gjithmonë mund të përcaktojmë tensionin në anën tjetër të elementit. Në të kundërt, nëse e dimë tensionin në secilën anë të një elementi, atëherë ne e dimë rënien e tensionit në atë element (ose mund ta llogarisim atë thjesht duke marrë diferencën e tensioneve në secilën anë).

Për shkak se ne e dimë potencialin e telave në secilën anë të rezistencës (Wire1 dhe Wire3), ne mund të zgjidhim për rënien e tensionit në të, VR:

Duke futur vlerat e njohura, marrim:

Pasi të kemi llogaritur rënien e tensionit në të gjithë rezistencën, ne mund të përdorim Ligjin e Ohm-it për të lidhur rezistencën e rezistencës me tensionin. Ligji i Ohm-it na tregon 1.3V=IR. Në këtë ekuacion, duket se ka dy të panjohura, rryma I dhe rezistenca R. Në fillim mund të duket se ne mund të bëjmë I dhe R çdo vlerë me kusht që produkti i tyre të jetë 1.3V. Sidoqoftë, siç u përmend më lart, një LED tipik mund të kërkojë (ose "tërheqë") një rrymë prej afërsisht 15 mA kur ka një tension në të gjithë atë prej 2V. Pra, duke supozuar se I është 15 mA dhe duke zgjidhur për R, marrim

Në praktikë, mund të jetë e vështirë për të marrë një rezistencë me një rezistencë prej saktësisht 86.67 Ω. Ndoshta dikush mund të përdorë një rezistencë të ndryshueshme dhe të rregullojë rezistencën e tij në këtë vlerë, por kjo do të ishte një zgjidhje disi e shtrenjtë. Në vend të kësaj, shpesh mjafton të kemi një rezistencë që ka të bëjë me të drejtën. Ju duhet të zbuloni se një rezistencë në rendin prej një deri në dyqind ohmë funksionon mjaft mirë (që do të thotë se ne sigurojmë që LED nuk tërheq shumë rrymë dhe megjithatë rezistenca kufizuese e rrymës nuk është aq e madhe sa të pengojë LED nga ndriçimi). Në këto projekte ne zakonisht do të përdorim një rezistencë kufizuese të rrymës prej 220 Ω.

Lini një mesazh 

Lista mesazh