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

elec-master.ru

Резисторы [Амперка / Вики]

Резистор — один из наиболее распространённых компонентов в электронике. Его назначение — простое: сопротивляться течению тока, преобразовывая его часть в тепло.

Основной характеристикой резистора является сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем большая часть тока рассеивается в тепло. В схемах, питаемых небольшим напряжением (5 – 12 В), наиболее распространены резисторы номиналом от 100 Ом до 100 кОм.

Закон Ома

Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:

Для обозначения напряжения наряду с символом U используется V.

Рассмотрим простую цепь

Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.

Аналогично, если бы у нас был источник питания на 5 В и лампа, которая по документации должна работать при токе 20 мА, нам нужно бы было выбрать резистор подходящего номинала.

В данном случае, разница в 10 Ом между идеальным номиналом и имеющимся не играет большого значения: можно смело брать стандартный номинал — 240 или 220 Ом.

Аналогично, мы могли бы расчитать требуемое напряжение, если бы оно было не известно, а на руках были значения сопротивления и желаемая сила тока.

Соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов, их сопротивление суммируется:

При параллельном соединении, итоговое сопротивление расчитывается по формуле:

Если резистора всего два, то:

В частном случае двух одинаковых резисторов, итоговое сопротивление при параллельном соединении равно половине сопротивления каждого из них.

Таким образом можно получать новые номиналы из имеющихся в наличии.

Применеие на практике

Среди ролей, которые может выполнять резистор в схеме можно выделить следующие:

  1. Токоограничивающий резистор (current-limiting resistor)

  2. Стягивающий, подтягивающий резистор (pull-down / pull-up resistor)

  3. Делитель напряжения (voltage divider)

Токоограничивающий резистор

Пример, на котором рассматривался Закон Ома представляет собой также пример токоограничевающего резистора: у нас есть компонент, который расчитан на работу при определённом токе — резистор снижает силу тока до нужного уровня.

В случае с Ардуино следует ограничивать ток, поступающий с выходных контактов (output pins). Напряжение, в состоянии, когда контакт включен (high) составляет 5 В. Исходя из документации, ток не должен превышать 40 мА. Таким образом, чтобы безопасно увести ток с контакта в землю понадобится резистор номиналом R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом или более.

Стягивающие и подтягивающие резисторы

Стягивающие (pull-down) и подтягивающие (pull-up) резисторы используются в схемах рядом со входными контактами логических компонентов, которым важен только факт: подаётся ноль вольт (логический ноль) или не ноль (логическая единица). Примером являются цифровые входы Ардуино. Резисторы нужны, чтобы не оставить вход в «подвешенном» состоянии. Возьмём такую схему

Мы хотим, чтобы когда кнопка не нажата (цепь разомкнута), вход фиксировал отсутствие напряжения. Но в данном случае вход находится в «никаком» состоянии. Он может срабатывать и не срабатывать хаотично, непредсказуемым образом. Причина тому — шумы, образующиеся вокруг: провода действуют как маленькие антенны и производят электричество из электромагнитных волн среды. Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом с входом ставится стягивающий резистор:

Теперь нежелательный ток будет уходить через резистор в землю. Для стягивания используются резисторы больших сопротивлений (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не даёт большей части тока идти в землю: сигнал пойдёт к входному контакту. Если бы сопротивление резистора было мало (единицы Ом), при замкнутой цепи произошло бы короткое замыкание.

Аналогично, подтягивающий резистор удерживает вход в состоянии логической единицы, пока внешняя цепь разомкнута:

То же самое: используются резисторы больших номиналов (10 кОм и более), чтобы минимизировать потери энергии при замкнутой цепи и предотвратить короткое замыкание при разомкнутой.

Делитель напряжения

Делитель напряжения (voltage divider) используется для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть. Например, из 9 В получить 5. Он подробно описан в отдельной статье.

Мощность резисторов

Резисторы помимо сопротивления обладают ещё характеристикой мощности. Она определяет нагрузку, которую способен выдержать резистор. Среди обычных керамических резисторов наиболее распространены показатели 0.25 Вт, 0.5 Вт и 1 Вт. Для расчёта нагрузки, действующей на резистор, используйте формулу:

При превышении допустимой нагрузки, резистор будет греться и его срок службы может сильно сократиться. При сильном превышении — резистор может начать плавиться и вызвать воспламенение. Будьте осторожны!

wiki.amperka.ru

РАСЧЕТ РЕЗИСТОРА И ЕГО МОЩНОСТИ ДЛЯ ОДНОГО СВЕТОДИОДА - Теоретические материалы - Теория

 


 


Еще из школьной физики известен "Закон Ома". В школе учились все, поэтому, наверняка, это должен знать каждый, или, по крайней мере, помнить такое словосочетание. Так же, потребуется формула расчета мощности. Вот, оперируя этими двумя формулами, можно подобрать нужный резистор для подключения светодиода к 12В. Да и не только к 12В, к любому напряжению.

 

 


 

 

Пример:
В качестве примера, возьмем светодиод L-132XYD. Его параметры: Ток = 10мA, напряжение = 2,5В. Его требуется подключить к автомобильному аккумулятору, в котором напряжение, в среднем, 13В. Помимо двух, изложенных выше, формул, следует так же знать, что еще существует, так называемый коэффициент надежности светодиода (видел на каком-то сайте, а потом, несколько знакомых сказали, что такая вещь действительно существует). Он равен 0,75. На этот коэффициент следует умножать ток потребления самого светодиода.
И так, по закону Ома, если сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R), то, отсюда следует, что, искомое сопротивление (R) будет равняться отношению напряжения (U) к силе тока (I). Получилась формула расчета сопротивления (R). Теперь, в эту формулу следует добавить коэффициент надежности (0,75) и умножить его на ток (I):

 

 

 


Так же, существует понятие, как падение напряжения на светодиоде. Проще говоря, это напряжение светодиода, которое, в нашем случае, равняется 2,5В. Это нужно знать для того, чтобы правильно рассчитать напряжение, которое следует понизить. Т.е., Uформ. (напряжение, которое надо вставить в формулу) равняется разнице Uсущ. (существующее напряжение, к которому надо подсоединить светодиод, в нашем случае 13В) и Uпад. (падение напряжения на светодиоде, в данном случае 2,5В).
Так как сила тока измеряется в амперах (А), а ток светодиода дан в миллиамперах (мА), то следует перевести ток светодиода из миллиампер в амперы (А). Так как 1А=1000мА, то, 10мА=0,01А. Вот эту величину и следует вставлять в формулу.
Теперь, зная все, что нужно, можно рассчитать требуемый номинал резистора по следующей формуле:

 

 


 

 

Теперь, в уже готовую формулу, надо вставить нужные значения:

 

 


 

 

И так, номинал резистора известен, но, если, не удается найти именно такой резистор, то следует взять резистор с одним из стандартных значений, близкому к расчетному, но, тогда, только больше. В данном случае, можно использовать резистор в 1,5кОм, т.е. 1500Ом. Если номинал будет меньше расчетного, например 1,2кОм, то срок службы светодиода может заметно сократиться. Разница в 100-200Ом, на яркости светодиода, практически не скажется, по крайней мере, заметить ее будет очень сложно.
Так как сопротивление резистора нам уже известно, пора рассчитать его мощность. Дело в том, что у резистора, как я уже упоминал выше, есть, так же, такой параметр, как мощность. Есть несколько стандартных значений мощности резистора: 0,125Вт, 0,25Вт, 0,5Вт, 1Вт, 2Вт, 3Вт. Чем больше мощность резистора, тем он толще. Если поставить в цепь резистор с мощностью меньшей, чем через него проходит, то он начнет очень сильно нагреваться и, в конце концов, просто сгорит, потребуется его замена. Чтобы этого избежать, надо заранее определиться с мощностью нужного резистора. Считается это очень легко, по приведенной ниже формуле. Значения которые нужно знать - это ток светодиода (в нашем случае 0,01А), существующее напряжение (у нас 13В) и напряжение падения (2,5В).

 

 


 

 

Полученное значение очень близкое к стандартному 0,125Вт, это самое "слабое" стандартное значение. Чем больше мощностные характеристики рассчитанного резистора, тем меньше он будет нагреваться.
  Итак, с помощью нехитрых расчетов, мы вычислили, что для подключения светодиода L-132XYD (10мА; 2,5В) к автомобильной электросети, потребуется резистор номиналом 1,5кОм и мощностью 0,125Вт.

 

 

 

 

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ

 

 

 

 

 



При последовательном соединении, в принципе, особо не меняется ничего. Ток в цепи останется постоянным, а напряжение будет падать на каждом из светодиодов.
Для примера, можно взять все тот же светодиод L-132XYD (10мА; 2,5В), только не один, а, допустим три. А подключить их можно все к тому же автомобильному аккумулятору. Формулы расчета резистора и его мощности те же. Разница будет только в расчете напряжения.

 

 

Uпад.1,Uпад.2, Uпад.3 - это падение напряжение на каждом светодиоде. Как я уже говорил, ток, в последовательной цепи, не изменяется. А раз это так, то можно сразу посчитать искомый резистор. Для данной задачи, берем выше приведенные цифры:

 

 

Номинал резистора подбирается из стандартных точно также, как и в предыдущем случае, ближайший = 750Ом.
Мощность резистора рассчитывается по аналогии:

 

 

Мощность, в данном случае, получилась маленькая, поэтому подойдет любой резистор.
 


ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ СВЕТОДИОДОВ 



     
На картинке показано два изображения.

Одно перечеркнуто красной чертой - это не правильный метод подключения. 

Другой в зелёной рамке - это правильный метод подключения.
Первый способ, настоятельно не рекомендуется к использованию, т.к. номиналы двух и более светодиодов, с очень малой долей вероятности, будут абсолютно идентичные.

А следовательно, через каждый из светодиодов будет проходить ток отличный от того, который нужен. Такие действия могут вывести светодиод из строя раньше времени.
Приведенный, на этой же картинке, второй способ является абсолютно верным.

Его использование сводится к подключению одного светодиода, которое описано в начале этой статьи "Расчет резистора и его мощности для одного светодиода".

cxema.my1.ru

Какое напряжение после резистора. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

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).

Для человека, который знаком с электрооборудованием на уровне простого пользователя (знает, где и как включить/выключить), многие используемые электриками термины кажутся какой-то бессмыслицей. Например, чего только стоит «падение напряжения» или «сборка схемы». Куда и что падает? Кто разобрал схему на детали? На самом же деле, физический смысл происходящих процессов, скрывающийся за большинством этих слов, вполне доступен для понимания даже со школьными знаниями физики.

Чтобы объяснить, что такое падение напряжения, необходимо вспомнить, какие вообще напряжения бывают в (имеется в виду глобальная классификация). Их всего два вида. Первый - это напряжение который подключен к рассматриваемому контуру. Оно может также называться приложенным ко всей цепи. А второй вид - это именно падение напряжения. Может быть рассмотрено как в отношении всего контура, так и любого отдельно взятого элемента.

На практике это выглядит следующим образом. Например, если взять обычную вкру

sibay-rb.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *