0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ардуино для начинающих

Ардуино для начинающих. Урок 7. Основы схемотехники

В этом уроке мы поговорим об основах схемотехники, применительно к Arduino. И начнем, конечно же, с закона Ома, так как это основа всей схемотехники. Так же в этом уроке мы поговорим о сопротивлении, стягивающих и подтягивающих резисторах, расчете силы тока и напряжения.

В этом уроке используется:

Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания:Купить
Набор резисторов из 100 штук на все случаи:Купить
Набор светодиодов из 100 штук:Купить
5 штук кнопок в удобной форме:Купить
Соединительные провода 120 штук:Купить
Потенциометры с колпачками 5 штук:Купить

Закон Ома

Закон Ома гласит следующее: V = IR. V — это напряжение (измеряется в вольтах). I — это сила тока (измеряется в амперах). R — это сопротивление (измеряется в омах). Определение вы можете почитать на википедии.

В прошлых уроках мы подключали светодиод через резистор. Давайте разберемся зачем нужен этот резистор и как рассчитать необходимый номинал. Дело в том что пин Arduino Uno выдает 5 В, а светодиоду нужно всего 3 В. Если резистор не ставить то светодиод будет потреблять гораздо больше тока чем ему необходимо. Это приведет к более быстрой разрядке аккумулятора (если ваша ардуино питается от него), к неправильному цвету свечения (если светодиод цветной) и к быстрому перегоранию светодиода. Для того что бы рассчитать номинал резистора надо знать напряжение и силу тока необходимую для конкретного светодиода. Светодиоды бывают разные, но с ардуино используются светодиоды потребляющие 20 мА и работающие от 2 В. Эти параметры можно посмотреть на сайте производителя или узнать у продавца.

Теперь нам надо просто подставить эти данные в формулу и вычислить сопротивление: R = V / I = 3 В / 20 мА = 150 Ом. Вот и все. Теперь мы знаем какой резистор необходим для подключения светодиода к плате Ардуино.

Подтягивающее и стягивающее сопротивление

В одном из прошлых уроков при подключении кнопки к ардуино, мы использовали стягивающий резистор. Сейчас самое время разобраться зачем он там нужен.

подключение кнопки к ардуино

Мы использовали резистор номиналом 10 кОм, который стягивал вход ардуино с землей. Так мы избавились от электрического шума, который мог давать помехи и мешать точно отслеживать нажатие кнопки. Для стягивания необходимо использовать резистор большого номинала. Можно взять и 1 кОм, но рекомендуется использовать больше.

Подтягивающее сопротивление мы пока не использовали в уроках. Оно работает по такому же принципу как и стягивающее, но подключается к линии 5 В. Подключенная таким образом кнопка по умолчанию будет отдавать сигнал HIGH.

Зачем нужен резистор для светодиода

Посидел я на форуме и когда мне надоело отвечать на вопрос «зачем нужны резисторы светодиодам» и поправлять каждый раз, когда кто-то заявляет что его диод рассчитан на напряжение ПИТАНИЯ в 3v и т.п. — я решил написать этот пост.
Попробую вам объяснить на пальцах что, как и почему, чтоб в будущем вы не задавали глупых вопросов.

Вот вам для начала самый главный закон электротехники в более доходчивой форме — образной. Знакомьтесь. Закон Ома :

Мало кто из нас не знаком с основной задачей коробки передач в автомобиле. Она нужна для более быстрого разгона т.к. на первых передачах мы получаем большую тягу, а соответственно и ускорение. Но мы не можем развить большой скорости. На последних же передачах наоборот. Если нам нужно набрать большую скорость на ровной дороге — нам не требуется большой тяги. Нам важнее обороты. Если же мы едим по каким-то огородам после дождя — нам для такой же скорости потребуется гораздо большая тяга. Грунт сопротивляется движению и нам приходится его пропахивать бампером. Если же у нас не хватит тяги — начнут падать обороты. Причём мы заглохнем, если не понизим передачу.

То же самое происходит и в груде лампочек с проводами. Провода — автострада, а лампочки — огород. Тяга это напряжение (вольты), а скорость — ток (амперы). Именно ток нам и нужен всегда. Так же как и от автомобиля нам требуется не тяга, а скорость, которую мы получаем необходимой тягой.
Коробку передач можно представить в электронике как трансформатор, резистор как сцепление, светодиод как тормоз, а двигатель как розетку.
Общего достаточно много для сравнения.

Почему напряжение не столь существенно? Да потому что нам требуется его столько, чтоб ток смог преодолеть препятствие — сопротивление. Если напряжения будет больше — оно всё равно упадёт до нужного нам значения. Какая разница между Жигулём и Хамером, если нам надо ехать по городу не нарушая правил? У Хамера запас больше, вот и всё. На скорость это не повлияет. А вот если ток не контролируется и его нагрузка может брать столько, сколько ей дадут, то брать она будет столько, на сколько хватит напряжения. Это всё равно что выжать педаль газа до упора, а регулировать скорость сцеплением. Казалось бы бред, но в схемах резисторов, которые и являются сцеплением, обычно больше всех остальных деталей. Это потому что педали газа (импульсное управление током) в электронике делать сложнее и дороже сцепления. Поэтому лучше использовать источник питания с как можно меньшим, необходимым для работы прибора, напряжением. Чтоб меньше приходилось «палить диски». Тогда больше ценной энергии пойдёт на нужное дело, а не на нагрев «сцепления».

Поняли что из себя представляют эти всякие вольты и амперы?
Вольт – напряжение – тяга автомобиля
Ампер – ток – скорость автомобиля
Ом – сопротивление – трение дороги, воздуха, тормозных колодок, сцепления и т.п. Именно в различных видах сопротивления электрическая энергия выполняет свою работу.
Вот эти три строки вам надо на время чтения, того что ниже, запомнить.

Ну а теперь о самой сути:

Зачем нужен резистор светодиоду?

Все мы привыкли к тому, что лампочка горит, если её напрямую подключить к источнику питания. Сгорает она только от перегрева нити накала, если перестараться с напряжением. Это происходит потому, что лампочка сама как резистор. Ток через неё пробирается с трудом и ему тем легче, чем выше напряжение. Но зря вы приравниваете сложный полупроводниковый прибор (в народе просто светодиод) с примитивным стеклянным пузырём с куском вольфрама внутри.

Дело в том, что светодиод токовый прибор. Если лампочка сама себе выберет ток, то светодиод выбирает себе напряжение. Т.е. если он выбирает для себя 1,8v, а мы подадим на него 1,9v, то ток вырастет на столько, что он сгорит. Это происходит потому, что он пытается удержать своё напряжение в 1,8v, а источник пытается выдать свои 1,9v. Вот такое соревнование. Если источник слабый и светодиод сумеет просадить на нём напряжение до нужного — он уцелеет, а нет — питальник выиграет смертельную для светодиода битву. Резистор ослабляет источник питания, работая как сцепление в автомобиле с заклинившей педалью газа, чтоб сбросить его скорость.

Зачем вешать на каждый светодиод по отдельному резистору?

Если у вас последовательная цепочка светодиодов (друг за другом), то хватит и одного резистора. Ток во всех точках этой цепи протекает один и тот же.
Но параллельное включение светодиодов не допустимое. Из-за их не идеального производства параметры от светодиода к светодиоду немного прыгают и весь ток, предназначенный для всех светодиодов, на себя потянет тот, который требует наименьшее напряжение. Он посадит напряжение до своей нормы, а остальным светодиодам его не хватит. В итоге получаем сгоревший светодиод. Дальше эстафета передаётся следующему по списку и так мы получаем груду поджаренных диодов.

Несколько замечаний и уточнений:

На светодиодах пишут не напряжение питания, а напряжение падения на них (то, которое они себе выбирают). И оно указывается приблизительное. Это число предназначено только для расчёта резистора и минимального напряжения питания. От напряжения питания нужно отнимать напряжение падения светодиода. Таким образом мы получаем напряжение на резисторе, а ток, который через него протекает, рассчитывается делением напряжения (оставшегося на нём) на его же сопротивление.
Если нужно рассчитать сопротивление этого резистора — делим напряжение, оставшееся на нём, на ток, который нам нужен. Все единицы в омах, вольтах и амперах. Если амперы променяем на миллиамперы, то сопротивление получаем в килоомах.

Современные сверх яркие синие, зелёные и белые светодиоды начали немного походить по свойствам на лампочки. Их можно запитывать напрямую от источника питания, но это ненадёжно т.к. они по прежнему остаются светодиодами и не лишены полностью своего порока. По сути это всё те же светодиоды, но со встроенным резистором где-то на 20 Ом. Ещё они боятся статики, но это отдельная история.

Светодиоды не такие уж и точные в плане удержания напряжения. Если поднимать ток — напряжение падения на них тоже немножечко подымается. Этим можно воспользоваться при параллельном подключении светодиодов с одной партии (у них разброс характеристик минимальный). Сверх яркие вообще можно запаралеливать просто однотипные. На однопартийность им всё равно.

Светодиоды можно отобрать и вручную обычной прозвонкой в мультиметре. Она показывает напряжение падения в милливольтах. Можно отобрать как можно более похожие. Их можно будет соединять параллельно, но все эти методы только для крайних случаев. Личные диетологи светодиодам не повредят.

Вот я и отписался. Надеюсь вы не заснули за клавиатурой, пока пытались осилить всю эту занудятину.
Со всеми жалобами на перегрев мозга обращайтесь ко мне (INFERIONу).

Как правильно рассчитать резистор для светодиода?

Основным параметром, влияющим на долговечность светодиода, является электрический ток, величина которого строго нормируется для каждого типа LED-элемента. Одним из распространенных способов ограничения максимального тока является использование ограничительного резистора. Резистор для светодиода можно рассчитать без применения сложных вычислений на основании закона Ома, используя технические значения параметров диода и напряжение в цепи включения.

Особенности включения светодиода

Работая по одинаковому принципу с выпрямительными диодами, светоизлучающие элементы, тем не менее, имеют отличительные особенности. Наиболее важные из них:

  1. Крайне отрицательная чувствительность к напряжению обратной полярности. Светодиод, включенный в цепь с нарушением правильной полярности, выходит из строя практически мгновенно.
  2. Узкий диапазон допустимого рабочего тока через p-n переход.
  3. Зависимость сопротивления перехода от температуры, что свойственно большинству полупроводниковых элементов.

На последнем пункте следует остановиться подробнее, поскольку он является основным для расчета гасящего резистора. В документации на излучающие элементы указывается допустимый диапазон номинального тока, при котором они сохраняют работоспособность и обеспечивают заданные характеристики излучения. Занижение величины не является фатальным, но приводит к некоторому снижению яркости. Начиная с некоторого предельного значения, прохождение тока через переход прекращается, и свечение будет отсутствовать.

Превышение тока сначала приводит к увеличению яркости свечения, но срок службы при этом резко сокращается. Дальнейшее повышение приводит к выходу элемента из строя. Таким образом, подбор резистора для светодиода преследует цель ограничить максимально допустимый ток в наихудших условиях.

Напряжение на полупроводниковом переходе ограничено физическими процессами на нем и находится в узком диапазоне около 1-2 В. Светоизлучающие диоды на 12 Вольт, часто устанавливаемые на автомобили, могут содержать цепочку последовательно соединенных элементов или ограничительную схему, включенную в конструкцию.

Зачем нужен резистор для светодиода

Использование ограничительных резисторов при включении светодиодов является пусть и не самым эффективным, зато самым простым и дешевым решением ограничить ток в допустимых пределах. Схемные решения, которые позволяют с высокой точностью стабилизировать ток в цепи излучателей достаточно сложны для повторения, а готовые имеют высокую стоимость.

Применение резисторов позволяет выполнять освещение и подсветку своими силами. Главное при этом — умение пользоваться измерительными приборами и минимальные навыки пайки. Грамотно рассчитанный ограничитель с учетом возможных допусков и колебаний температуры способен обеспечить нормальное функционирование светодиодов в течении всего заявленного срока службы при минимальных затратах.

Параллельное и последовательное включение светодиодов

С целью совмещения параметров цепей питания и характеристик светодиодов широко распространены последовательное и параллельное соединение нескольких элементов. У каждого типа соединений есть как достоинства, так и недостатки.

Параллельное включение

Достоинством такого соединения является использование всего одного ограничителя на всю цепь. Следует оговориться, что данное достоинство является единственным, поэтому параллельное соединение практически нигде не встречается, за исключением низкосортных промышленных изделий. Недостатки таковы:

  1. Мощность рассеивания на ограничительном элементе растет пропорционально количеству параллельно включенных светодиодов.
  2. Разброс параметров элементов приводит к неравномерности распределения токов.
  3. Перегорание одного из излучателей ведет к лавинообразному выходу из строя всех остальных ввиду увеличения падения напряжения на параллельно включенной группе.

Несколько увеличивает эксплуатационные свойства соединение, где ток через каждый излучающий элемент ограничивается отдельным резистором. Точнее, это является параллельным соединением отдельных цепей, состоящих из светодиодов с ограничительными резисторами. Основное достоинство — большая надежность, поскольку выход из строя одного или нескольких элементов никаким образом не отражается на работе остальных.

Недостатком является тот факт, что из-за разброса параметров светодиодов и технологического допуска на номинал сопротивлений яркость свечения отдельных элементов может сильно различаться. Такая схема содержит большое количество радиоэлементов.

Параллельное соединение с индивидуальными ограничителями находит применение в цепях с низким напряжением, начиная с минимального, ограниченного падением напряжения на p-n переходе.

Последовательное включение

Последовательное включение излучающих элементов получило самое широкое распространение, поскольку несомненным достоинством последовательной цепи является абсолютное равенство тока, проходящего через каждый элемент. Поскольку ток через единственный ограничительный резистор и через диод одинаков, то и рассеиваемая мощность будет минимальной.

Существенный недостаток — выход из строя хотя бы одного из элементов приведет к неработоспособности всей цепочки. Для последовательного соединения требуется повышенное напряжение, минимальное значение которого растет пропорционально количеству включенных элементов.

Смешанное включение

Использование большого количества излучателей возможно при выполнении смешанного соединения, когда используют несколько параллельно включенных цепочек, и последовательного соединения одного ограничительного резистора и нескольких светодиодов.

Перегорание одного из элементов приведет к неработоспособности только одной цепи, в которой установлен данный элемент. Остальные будут функционировать исправно.

Формулы расчета резистора

Расчет сопротивления резистора для светодиодов базируется на законе Ома. Исходными параметрами для того, как рассчитать резистор для светодиода, являются:

  • напряжение цепи;
  • рабочий ток светодиода;
  • падение напряжения на излучающем диоде (напряжение питания светодиода).

Величина сопротивления определяется из выражения:

где U — падение напряжения на резисторе, а I — прямой ток через светодиод.

Падение напряжения светодиода определяют из выражения:

где Uпит — напряжение цепи, а Uсв — паспортное падение напряжения на излучающем диоде.

Расчет светодиода для резистора дает значение сопротивления, которое не будет находиться в стандартном ряду значений. Брать нужно резистор с сопротивлением, ближайшим к вычисленному значению с большей стороны. Таким образом учитывается возможное увеличение напряжения. Лучше взять значение, следующее в ряду сопротивлений. Это несколько уменьшит ток через диод и снизит яркость свечения, но при этом нивелируется любое изменение величины питающего напряжения и сопротивления диода (например, при изменении температуры).

Перед тем как выбрать значение сопротивления, следует оценить возможное снижение тока и яркости по сравнению с заданным по формуле:

Если полученное значение составляет менее 5%, то нужно взять большее сопротивление, если от 5 до 10%, то можно ограничиться меньшим.

Не менее важный параметр, сказывающийся на надежности работы — рассеиваемая мощность токоограничительного элемента. Ток, проходящий через участок с сопротивлением, вызывает его нагрев. Для определения мощности, которая будет рассеиваться, используют формулу:

Используют ограничивающий резистор, чья допустимая мощность рассеивания будет превосходить расчетную величину.

Имеется светодиод с падением напряжения на нем 1.7 В с номинальным током 20 мА. Необходимо включить его в цепь с напряжением 12 В.

Падение напряжения на ограничительном резисторе составляет:

U = 12 — 1.7 = 10.3 В

R = 10.3/0.02 = 515 Ом.

Ближайшее большее значение в стандартном ряду составляет 560 Ом. При таком значении уменьшение тока по сравнению с заданным составляет чуть менее 10%, поэтому большее значение брать нет необходимости.

Рассеиваемая мощность в ваттах:

P = 10.3•10.3/560 = 0.19 Вт

Таким образом, для данной цепи можно использовать элемент с допустимой мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Подключение светодиодной ленты

Светодиодные ленты выпускаются на различное напряжение питания. На ленте располагается цепь из последовательно включенных диодов. Количество диодов и сопротивление ограничительных резисторов зависят от напряжения питания ленты.

Наиболее распространенные типы светодиодных лент предназначены для подключения в цепь с напряжением 12 В. Использование для работы большего значения напряжения здесь также возможно. Для правильного расчета резисторов необходимо знать ток, идущий через единичный участок ленты.

Увеличение длины ленты вызывает пропорциональное увеличение тока, поскольку минимальные участки технологически соединены параллельно. Например, если минимальная длина отрезка составляет 50 см, то на ленту 5м из 10 таких отрезков придется возросший в 10 раз ток потребления.

Параллельное и последовательное соединение проводников

Что такое резистор и для чего он нужен?

Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?

Определение ёмкости последовательно или параллельно соединённых конденсаторов — формула

Как рассчитать необходимое сечение провода по мощности нагрузки?

Как подобрать блок питания для светодиодной ленты по техническим характеристикам, расчёт мощности

Управление яркостью внешнего светодиода с помощью резисторов

На этом примере Вы научитесь изменять яркость светодиода, используя резисторы с различным сопротивлением.

Для данного примера вам понадобятся

1 светодиод диаметром 5 мм

1 резистор на 270 Ом (красный, фиолетовый, коричневый)

1 резистор на 470 Ом (желтый, фиолетовый, коричневый)

1 резистор на 2.2 кОм (красный, красный, красный)

1 резистор на 10 кОм (коричневый, черный, оранжевый)

Светодиоды — общие сведения

Светодиоды отлично служат в устройствах для разного рода индикации. Они потребляют мало электричества и при этом долговечны.

В данном примере мы используем самые распространенные светодиды диаметром 5 мм. Также распространены светодиоды диаметром 3 миллиметра, ну и большие светодиоды диаметром 10 мм.

Подключать светодиод напрямую к батарейке или источнику напряжения не рекомендуется. Во-первых, надо сначала разобраться, где именно у светодиода отрицательная и положительная ноги. Ну а во вторых, необходимо использовать токоограничивающие резисторы, иначе светодиод очень быстро перегорит.

Если вы не будете использовать резистор со светодиодом, последний очень быстро выйдет из строя, так как через него будет проходить слишком большое количество тока. В результате светодиод нагреется и контакт, генерирующий свет, разрушится.

Различить позитивную и негативную ноги светодиода можно двумя способами.

Первый – позитивная нога длиннее.

Второй – при входе в корпус самого диода на коннекторе негативной ноги есть плоская кромка.

Если вам попался светодиод, на котором плоская кромка на более длинной ноге, длинная нога все равно является позитивной.

Резисторы — общие сведения

Resist – сопротивление (англ.)

Из названия можно догадаться, что резисторы сопротивляются потоку электричества. Чем больше номинал (Ом) резистора, тем больше сопротивление и тем меньше тока пройдет по цепи, в которой он установлен. Мы будем использовать это свойство резисторов для регулирования тока, который проходит через светодиод и, таким образом, его яркость.

Но сначала погорим немного о резисторах.

Единицы, в которых измеряется сопротивление – Ом, которые во многих источниках обозначаются греческой буквой Ω – Омега Так как Ом – маленькое значение сопротивления (практически незаметное в цепи), мы часто будем оперировать такими единицами как кОм — килоом (1000 Ом) и МОм мегаом (1000000 Ом).

В данном примере мы будем использовать резисторы с четырьмя различными номиналами: 270 Ω, 470 Ω, 2.2 кΩ и 10 кΩ. Размеры этих резисторов одинаковы. Цвет тоже. Единственное, что их различает – цветные полоски. Именно по этим полоскам визуально определяется номинал резисторов.

Для резисторов, у которых три цветные полоски и последняя золотистая, работают следующие соответствия:

Первые две полоски обозначают первые 2 числовых значения, так что красный, филетовый означает 2, 7. Следующая полоска – количество нулей, которые необходимо поставить после первых двух цифр. То есть, если третья полоска коричневая, как на фото выше, будет один нуль и номинал резистора равен 270 Ω.

Резистор с полосками коричневого, черного, оранжевого цветов: 10 и три нуля, так что 10000 Ω. То есть, 10 кΩ.

В отличии от светодиодов, у резисторов нет положительной и и отрицательной ног. Какой именно ногой подключать их к питанию/земле – неважно.

Схема подключения

Подключите в соответствии со схемой, приведенной ниже:

На Arduino есть пин на 5 В для питания периферийных устройств. Мы будем его использовать для питания светодиода и резистора. Больше вам от платы ничего не потребуется, только лишь подключить ее через USB к компьютеру.

С резистором на 270 Ω, светодиод должен гореть достаточно ярко. Если вы вместо резистора на 270 Ω установите резистор номиналом 470 Ω, светодиод будет гореть не так ярко. С резистором на 2.2 кΩ, светодиод должен еще немного затухнуть. В конце-концов, с резистором 10 кΩ, светодиод будет еле виден. Вполне вероятно, чтобы увидеть разницу на последнем этапе вам придется вытянуть красный переходник, использовав его в качестве переключателя. Тогда вы сможете увидеть разницу в яркости.

Кстати, можно провести этот опыт и при выключенном свете.

Разные варианты установки резистора

В момент, когда к одной ноге резистора подключено 5 В, вторая нога резистора подключается к позитивной ноге светодиода, а вторая нога светодиода подключена к земле. Если мы переместим резистор так, что он будет располагаться за светодиодом, как показано ниже, светодиод все равно будет гореть.

Мигание светодиодом

Мы можем подключить светодиод к выходу Arduino. Переместите красный провод от пина питания 5V к D13, как это показано ниже.

Теперь загрузите пример “Blink”, который мы рассматривали здесь. Обратите внимание, что оба светодиода – встроенный и установленный вами внешний начали мигать.

Давайте попробуем использовать другой пин на Arduino. Скажем, D7. Переместите коннектор с пина D13 на пин D7 и измените следующую строку вашего кода:

Загрузите измененный скетч на Arduino. Светодиод продолжит мигать, но на этот раз, используя питание от пина D7.

Зачем нам нужны резисторы в светодиоде

Я исследовал, и он говорит, что резисторы ограничивают ток, протекающий через светодиод.

Но это утверждение смущает меня, потому что мы знаем, что в последовательной цепи ток постоянен в каждой точке, так почему же резистор может ограничивать протекающий ток?

Светодиоды имеют довольно постоянное напряжение на них, как 2,2 В для красного светодиода, который только слегка увеличивается с током. Если вы подаете 3 В на этот светодиод без последовательного резистора, светодиод попытается установить комбинацию напряжения / тока для этих 3 В. Там нет тока, который идет с этим типом напряжения, теоретически это будет 10 с, может быть, 100 с ампер, что приведет к разрушению светодиода. И это именно то, что происходит, если ваш источник питания может подавать достаточный ток.
Таким образом, решение является последовательным резистором. Если ваш светодиод требует 20 мА, вы можете рассчитать для красного светодиода в примере

R = Δ V I = 3 V − 2.2 V 20 m A = 40 Ω ‘ role=»presentation»> р знак равно Δ В я знак равно 3 В — 2,2 В 20 м A знак равно 40 Ω

Вы можете подумать, что прямое питание 2,2 В также будет работать, но это не так. Малейшая разница в светодиоде или напряжении питания может привести к тому, что светодиод будет очень тусклым, очень ярким или даже разрушенным. Последовательный резистор гарантирует, что незначительные различия в напряжении будут иметь незначительное влияние на ток светодиода, при условии, что падение напряжения на резисторе достаточно велико.

Дело в том, что светодиод — это диод в любом случае, и диоды имеют очень маленькое внутреннее сопротивление (конечно, в «прямом» направлении), поэтому, если в серии нет чего-то еще, общее сопротивление очень низкое, и ток едва ограничен, и этот ток ограничен. может повредить светодиод и перегрузить цепь, питающую его.

Так что да, вы абсолютно правы, что ток одинаков в каждой точке цепи, когда элементы соединены последовательно, но когда вы добавляете резистор, вы увеличиваете общее сопротивление серии, и это уменьшает ток.

Всегда со сложными ответами ;-). Рассмотрим этот вариант. Что происходит, когда вы кладете провод на клеммы аккумулятора? В идеальном мире вы получаете бесконечный ток, который плавит проволоку. Мы называем это коротким замыканием. Поскольку диоды имеют минимальное прямое сопротивление, мы получаем тот же эффект, что и короткое замыкание. Вставьте туда резистор, чтобы обеспечить сопротивление току, чтобы ограничить его от бесконечности

У вас был двигатель с водяным приводом, скорость которого была пропорциональна току.

Сам двигатель предлагал очень мало сопротивления потоку тока — вы должны были контролировать поток тока, внешний по отношению к насосу.

У вас есть насос, способный перекачивать 10 литров в секунду через 10-метровую трубу к двигателю, затем через двигатель и затем еще через 10-метровую трубу к стороне всасывания насоса. (Расход был связан с давлением, создаваемым насосом, и сопротивлением трубопровода, т.е. НЕ является поршневым насосом прямого вытеснения.

Когда насос работал, вы обнаружили, что двигатель работает НАМНОГО слишком быстро и что вам нужно было ограничить расход до 1 литра в секунду.

Чтобы выполнить требование, вы можете поместить редукционный клапан в контур, чтобы сбросить большую часть давления и ограничить поток. Клапан работал, чтобы сбросить определенное количество давления через него при заданном расходе и как регулируемый. (Речь идет о том, сколько клапанов Rel воды работает).

Вы можете поместить клапан в любом месте в цепи, и он достигнет желаемого результата. Это может быть на входе или выходе насоса, либо на выходе двигателя, либо на входе, либо в любом месте любой трубы.

Это близкая аналогия с вами светодиодным вопросом. Ток должен быть ограничен, так как он слишком высок без ограничителя. Ограничитель может быть размещен в любом месте цепи.

С аккумулятором — резистор светодиодной схемы

Светодиод имеет определенное падение напряжения при выбранном токе.
Чтобы быть точным, скажем, что при 20 мА светодиод падает ровно на 3,00 Вольт. Это типично для некоторых современных светодиодов.
Если мы хотим запустить светодиод при 20 мА, мы ДОЛЖНЫ принять меры к тому, чтобы он падал на 3 В — не больше и не меньше.
Если мы хотим использовать питание 9 В для работы светодиода, мы НЕ ДОЛЖНЫ каким-то образом «избавляться» от 9-3 = 6В.
Резистор делает это.
Чтобы падение 6 В при 20 мА, необходим резистор R = V / I = 6 / 0,02 = 300 Ом.
В этом примере батарея 9 В + резистор + светодиод будут работать при 20 мА. Резистор можно разместить до или после светодиода. Ток падает через него в любом месте.

Это не имеет отношения к этому вопросу, но чрезвычайно важно знать, что ваше заявление

  • «Мы знаем эту серию цепей, ток постоянен в каждой точке».

Есть много цепей, где это верно, но также много цепей, где это не так.
В цепях постоянного тока только с резистивными компонентами, такими как этот 1 светодиод, 1 резисторная цепь, тогда это верно. НО, когда присутствуют реактивные компоненты, такие как катушки индуктивности и конденсаторы или некоторые другие нелинейные элементы, то это часто НЕ верно.

Давайте сосредоточимся на том, что здесь важно: характеристика светодиода (который является диодом). Пожалуйста, посмотрите на это изображение из Википедии. Как видите, при положительном напряжении на диоде его ток увеличивается в геометрической прогрессии. Теперь представьте, что вы подключаете свой светодиод к источнику питания без резистора. Вам нужно установить точное напряжение на диоде, чтобы получить точный ток, необходимый для освещения светодиода. Если по какой-либо причине ваш источник питания немного превысит необходимое вам напряжение, то ток будет экспоненциально выше, чем раньше, что может (это будет!) Повредить ваш диод. Итак, как резистор может помочь нам с этой проблемой? ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ!Одна из самых важных концепций в электронике! Давайте вернемся к нашему примеру и добавим последовательно резистор с диодом и источником питания. Теперь, каждый раз, когда ваш источник питания превышает номинальное напряжение, диод снова будет увеличивать свой ток в геометрической прогрессии, но, поскольку ток становится выше, напряжение на резисторе также будет выше, что означает, что напряжение на диоде будет уменьшаться, компенсируя источник питания увеличение напряжения

Светодиод — это диод, изготовленный из полупроводникового материала, который генерирует фотоны света при прохождении тока через материал. Чем больше ток через светодиод, тем больше света он будет излучать, тем ярче он будет. Однако существует верхний предел, который представляет собой величину тока, достаточную для повреждения светодиода.

Светодиод предлагает небольшое сопротивление току, протекающему через него. Большая часть небольшого сопротивления, которое он предлагает, исходит от энергии, потерянной излучаемым светом, и генерация фотонов настолько эффективна, что сопротивление довольно незначительно. Однако по мере увеличения тока при увеличении количества света светодиод в какой-то момент выходит из строя, поскольку величина тока, проходящего через светодиод, вызывает разрушение материала. При достаточно больших количествах тока испарение катастрофического материала может привести к небольшому взрыву внутри внешней оболочки светодиода. При более низких уровнях тока, обнаруженных в цифровых цепях 3,3 В или 5 В, наиболее вероятным результатом является разрушение полупроводникового материала и прекращение его проводки, а светодиод больше не светится.

Как напряжение цепи влияет на потребление тока светодиодом? Поскольку светодиод представляет собой тип диода, уравнение диода Шокли описывает ток, который диод допускает при различных уровнях напряжения. Уравнение показывает, что результаты функции Шокли для данного диапазона напряжений следуют экспоненциальной кривой. Это означает, что небольшие изменения напряжения могут привести к значительным изменениям тока. Поэтому использование светодиода в простой цепи, напряжение которого выше, чем прямое напряжение светодиода, может привести к тому, что светодиод будет потреблять на удивление больший ток, чем его рекомендуемые уровни, что приведет к выходу из строя светодиода.

Таким образом, идея состоит в том, чтобы спроектировать схему светодиодов так, чтобы ограничить количество тока, протекающего через светодиод. Мы хотим сбалансировать наличие достаточного тока, чтобы вызвать желаемый уровень яркости, не имея такого большого количества, что светодиодный материал выходит из строя. Самый распространенный способ ограничения тока — добавить резистор в цепь.

Светодиод должен иметь паспорт, в котором описаны электрические характеристики и допуски светодиода. Например, см. Этот паспорт Модель №: YSL-R531R3D-D2 .

Первые характеристики, которые нас интересуют: (1) каков максимальный ток, который светодиод может выдержать до возможного выхода материала из строя, что приведет к выходу из строя светодиода, и (2) каков рекомендуемый диапазон тока. Эти и другие максимальные значения для стандартного стандартного красного светодиода (разные светодиоды будут иметь разные значения) приведены в таблице, как показано ниже.

В таблице из спецификации для этого стандартного красного светодиода мы видим, что максимальный ток составляет 20 мА с рекомендуемым диапазоном от 16 мА до 18 мА. Этот рекомендуемый диапазон — это ток для светодиода, который будет самым ярким, при этом не рискуя поломкой материала. Мы также видим, что номинальная мощность рассеивания составляет 105 мВт. Мы хотим быть уверенными, что в нашей конструкции светодиодных цепей мы придерживаемся этих рекомендуемых диапазонов.

Глядя в следующую таблицу, мы находим значение прямого напряжения для светодиода 2.2v. Значение прямого напряжения — это падение напряжения при прохождении тока через светодиод в прямом направлении от анода к катоду. См. Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами? ,

Если бы мы использовали этот светодиод в цепи с напряжением 2,2 В и током 20 мА, то светодиод рассеял бы 44 мВт, что находится в пределах нашей зоны безопасности рассеивания мощности. Если ток изменяется от 20 мА до 100 мА, рассеивание будет в 5 раз больше или 220 мВт, что значительно выше номинальной рассеиваемой мощности 105 мВт для светодиода, поэтому можно ожидать, что светодиод выйдет из строя. См. Что происходит с моим светодиодом, когда я подаю слишком большой ток? ,

Чтобы уменьшить ток через светодиод до рекомендуемых уровней, мы введем резистор в цепь. Какое значение резистора мы должны использовать?

Мы рассчитываем значение резистора, используя закон Ома V = I x R . Однако мы сделаем алгебраическое преобразование, потому что мы хотим найти сопротивление, а не напряжение, поэтому вместо этого используем формулу R = V / I .

Значение I, ток в амперах, довольно очевидно, давайте просто воспользуемся рекомендуемым минимумом 16 мА или 0,016 А из таблицы данных светодиодов в преобразованной формуле. Но какое значение мы должны использовать для вольт, В?

Нам нужно использовать падение напряжения резистора, которое является вкладом резистора в общее падение напряжения всей цепи. Таким образом, нам нужно будет вычесть вклад падения напряжения светодиода из общего напряжения цепи, чтобы определить вклад падения напряжения, необходимый от резистора. Падение напряжения светодиода представляет собой прямое значение напряжения, падение напряжения в прямом направлении от анода к катоду, из таблицы выше.

Для стандартного проекта Raspberry Pi, использующего шину 3.3 В в качестве источника питания, расчет будет (3.3v — 2.2v) / .016A = 69 ohms (rounding 68.75 up)

Так почему же значение резистора, например 200 Ом, обычно используется, когда расчеты показывают 69 Ом?

Простой ответ заключается в том, что резистор 200 Ом является обычным резистором, включенным во многие экспериментальные комплекты. Мы хотим использовать общий резистор, если свет, излучаемый светодиодом, не будет заметно уменьшаться.

Итак, если мы изменим резистор 69 Ом на резистор 200 Ом, как изменится ток? Опять же, на этот раз мы используем закон Ома для определения тока в цепи, I = V / R или, 3.3v / 200 ohms = .0165A когда мы смотрим на таблицу данных светодиодов, мы видим, что это значение находится в рекомендованном диапазоне от 16 мА до 18 мА, поэтому светодиод должен быть достаточно ярким.

Какой резистор нужен для светодиода?

Светодиодное освещение стало неотъемлемой частью современной жизни и давно составляет существенную конкуренцию традиционным лампам накаливания. Преимущество данного типа осветительных устройств – это низкое потребление электричества, широкая цветовая гамма и достаточная яркость при минимальных размерах.

К недостатку светодиодов можно отнести высокие требования к стабильности параметров электрического тока. Даже незначительно превышение номинального напряжения приводит к увеличению силы тока (вспомним закон Ома – I=U/R), что в свою очередь является причиной перегрева источника света, сокращения срока службы или выходу его из строя. Для исключения этой проблемы, в электрических цепях, где используется светодиодные лампы, устанавливают дополнительное сопротивление. Для того, чтобы определить, какой резистор нужен для светодиода, необходимо учитывать особенности схемы подключения и характеристики самого источника света.

Какой резистор нужен для светодиодной ленты

Светодиодная лента представляет собой гибкое основание, на котором смонтированы источники света. Они объединены в группы, что позволяет ее разрезать на несколько частей в зависимости от требований монтажа. Особенностью данного типа освещения является то, что данную конструкцию нельзя подключать напрямую к сети 220 В. Как правило, необходим дополнительный блок питания, понижающий напряжение до 12 В, а также сопротивление ограничивающее силу тока. В зависимости от количества светодиодов размещенных на отрезке ленты и их характеристик, подбирают резистор, который обеспечит нормальную эксплуатацию осветительного устройства.

На начальном этапе монтажа светодиодного освещения необходимо определиться с током потребления всей ленты, вернее светодиодов размещенных на 1 погонном метре. Этот, и ряд других необходимых параметров могут указываться на поверхности ленты или их можно узнать из соответствующей справочной литературы.

Руководствуясь законом Ома, определяем, какой резистор нужен для данной светодиодной ленты. Исходными параметрами будут:

  • напряжение цепи;
  • рабочий ток отрезка ленты (погонного метра);
  • падение напряжения на этом отрезке (напряжение питания всех светодиодов).

Значение сопротивления резистора получаем из выражения: R = U/I,

где U – падение напряжения на участке, а I – прямой ток через отрезок ленты.

Падение напряжения на участке светодиодной ленты:

U = U питания – U ленты, где U питания – напряжение в цепи, а U ленты – паспортные данные падения напряжения для изделия соответствующей марки.

В том случае если необходимо использовать отрезок светодиодной ленты отличной от стандартного размера в 1 м, проводим соответствующие расчеты и получаем данные какой резистор необходимо применять в конкретном варианте. Необходимо помнить что, лента состоит из секций, в которых размещены несколько светодиодов, и разрезать ее можно только в соответствующих точках.

Какой резистор нужен для одиночного светодиода

Как отмечалось выше работа светодиодного источника света без ограничивающего ток сопротивления невозможна или по крайней мере будет непродолжительна. Какой резистор нужен для эксплуатации светодиодной ленты говорилось в предыдущем параграфе. А как быть когда освещение реализуется на схеме включающей одну светодиодную лампу?

В данной ситуации выбор резистора ничем не отличается от случая со светодиодной лентой. Определяющими параметрами для вычисления будут:

U питания – напряжение источника питания;

U падения – значение падения напряжения на светодиоде при нормальной работе;

I св – номинальный ток светодиода (по паспортным данным).

Так как ток при последовательной схеме подключения у нас будет постоянным, и одинаковым по величине на каждом элементе.

Следовательно, I рез (ток на резисторе)= I св. Т.к. I рез = U рез /R – по закону Ома, а U рез = U питания – U падения, то R = U рез/I рез = (U питания – U падения) /I св.

Рассмотрим на простом примере, какой резистор нужен для стабильной работы светодиода со следующими характеристиками:

  • номинальный ток 20 мА;
  • падение напряжения на светодиоде составляет 2,1 В;
  • сеть 12 В.

Используя вышеприведенные формулы, получаем искомое сопротивление резистора.

R = (12-2,1)/0,02 = 495 Ом

Из стандартного ряда сопротивлений подбирается резистор, соответствующий по сопротивлению данному значению. Допускается установка деталей с большими параметрами.

В заключение, можно упомянуть о маленькой хитрости, которая может пригодиться при организации освещения с использованием светодиодных ламп или лент – в качестве токоограничивающего резистора можно использовать его разновидность с плавной или ступенчатой регулировкой сопротивления. В этом случае можно самостоятельно задавать яркость свечения светодиодов. Естественно нижний предел должен быть не меньше расчетных параметров.

Расчет резистора для светодиода: как подобрать токоограничивающий элемент

Расчет резистора для светодиода

Светодиод – прибор, который преобразует проходящий через него ток в световое излучение. Их используют для освещения в прожекторах и лампах, для украшения в гирляндах, в фарах авто. В статье ниже вы узнаете, как правильно подключить светодиод и чем отличаются разные виды соединений. А также, зачем для подключения нужен резистор и как рассчитать, какой резистор вам нужен.


Особенности подключения светодиода

Главная особенность подключения светодиода к блоку питания — маленькое внутреннее сопротивление. То есть, при прямом подключении к сети, сила тока будет слишком высокой и светодиод может сгореть. Подключение кристалла светодиода происходит по медным или золотым нитям. Они выдерживают небольшие скачки тока, но, когда допустимое значение сильно превышается, они перегорают, прекращая питание элемента. Поэтому для их подключения используют резистор, ограничивающий поступление тока, так, чтобы он по номиналу подходил к заявленной у диода характеристике.

Также при подключении ограничителей тока необходимо помнить про соблюдение полярности и подключать отрицательный анод к отрицательному полю, а катод к положительному.

Особенности дешёвых LED

При подборе светодиода на рынке можно найти совершенно разные цены. Чем же отличаются дорогие диоды от дешёвых?
Светодиоды за разную стоимость отличаются не только внешними особенностями, но и техническими характеристиками. У дешёвых светодиодов параметры сильно отличаются друг от друга, в то время, как у дорогих они уменьшаются плавно при изменении тока или напряжения сети. Кроме того, дешёвые аналоги могут служить недолго и свет будет более тусклым или режущим глаза. На что нужно обратить внимание при покупке светодиодной лампы и как ее установить читайте тут.

Можно ли обойтись без резисторов

Если подсоединить светодиоды без резистора, то при небольшом изменении напряжения в сети, ток, подаваемый в диод, изменится в несколько раз. Даже если вы подключили несколько диодов, и они работают без резистора, нет гарантии, что напряжение сети не поднимется выше допустимого. Поэтому, если вы не хотите, чтобы диоды сгорели, нужно либо воспользоваться резистором, ограничивающим поток тока, либо использовать драйвер.

Справка! драйвер — блок питания для светодиодов, в нём стабильно поддерживается определённый ток на выходе. Драйверы часто используют в качестве источника питания для светодиода.

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор

В некоторых случаях подключение светодиодов возможно не через драйвер, а токоограничительный резистор.

  • Если свечение нужно в качестве индикатора, где не имеет значения, насколько ярко будет гореть диод, а важен сам факт свечения.
  • Для проверки работоспособности диодов их подключают через резистор к аккумулятору с высоким напряжением, из-за которого ЛЕД элемент может сломаться. Резистор ограничивает поступающее на диод напряжение и можно проверить его работоспособность без риска поломки деталей.
  • Для определения отрицательного и положительного полей светодиода.
  • При исследовании, как будет работать новый светодиод, используют ограничительные резисторы, чтобы элемент не перегорел при тестировании.

Расчет резистора для светодиода при последовательно-параллельном соединении

Последовательно-параллельно светодиоды соединяют в осветительных приборах с высокой мощностью. Соединение универсально: используется и для постоянного, и для переменного тока.
В таком случае последовательно соединённые цепочки светодиодов соединяют параллельно.

Для успешного соединения в каждой цепочке должно быть одинаковое количество диодов.

Нагрузочный резистор должен быть выбран с учётом того, что во всех параллельных ветках будет одинаковое напряжение. Поэтому для вычисления нужно вычислить только сопротивление одного резистора в любой цепи:
R = (Un*ULED)/ ULED,
где n — число светодиодов на ветке.
Лимит по числу диодов на ветке находится по формуле: n = (U = ULED)/ULED.
После проведения необходимых расчётов можно соединить диоды гибридным способом.

Плюсы гибридного соединения:

  • При выходе из строя одного диода, остальная часть схемы продолжит полноценно работать и не случится перенапряжения.
  • Для работы нужно меньше резисторов, чем в других соединениях.

Вычисление сопротивления при параллельном соединении светодиодов

Параллельное соединение используют, если суммарное соединение диодов, которых нужно подсоединить к источнику питанию, больше, чем напряжение источника. То есть, если при последовательном соединении диодов питания не хватает, и они не работают.
При параллельном соединении несколько веток с диодами параллельно соединяют, на каждой из них установлен свой резистор.

В таком случае во всем устройстве будет одинаково меняться напряжение, а проходящий ток может быть разным на каждой из веток.

Расчёты проводят для каждой отдельно взятой ветки.
Сначала нужно рассчитать сопротивление резистора по закону Ома:
U=I*R,
I — допустимый ток для прибора, значение можно взять из характеристики прибора.
Теперь нужно рассчитать мощность резистора:
P = U2/R.
Можно сократить: P=I*U.

Преимущества параллельного соединения:

  • Если один светодиод перегорит, то другие цепи продолжат работать;
  • Можно добавить больше светодиодов, чем при последовательном;
  • Можно использовать для двуцветного свечения лампочек. При этом цвет диодов меняется при изменении направления тока.

Если добавить импульсный модулятор к двум параллельно соединенным диодам, можно добиться широкого диапазона изменения цвета.

Недостатки:

  • Увеличение нагрузки на остальные элементы, если один перестанет работать;
  • Нужно много резисторов для соединения.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении

Диоды можно соединять последовательно в цепочку. Для этого нужно анод устройства соединить с катодом другого, и так продолжать цепочку, пока не достигнете нужного размера. Соединение происходит с помощью резистора, который ограничивает ток, поступающий на элементы, чтобы избежать их поломки.
Зная закон Ома, можно найти сопротивление включенного в схему резистора:
R=(U-ULED1+…+ULEDn)/ILED
Где U — напряжение сети;
ULED1– ULEDn — сумма напряжений включенных в цепь светодиодов.
ILED — ток, являющийся оптимальным для светодиодов.
Мощность резистора вычисляется по формуле:
P = I 2 *R

Лучше всего поставить резистор с мощностью, в два раза превышающую нужное значение, чтобы при перепаде напряжения устройства продолжало исправно работать.

Преимущества последовательного соединения:

  • В цепочке один ток;
  • Простое и быстрое соединение;
  • Возможное количество светодиодов ограничено уровнем напряжения;
  • При выходе из строя одного диода, перестаёт работать вся цепочка.

Как подключить светодиод к 220в через резистор

Светодиоды пропускают через себя ток в одном направлении. При переменном напряжении его направление меняется 2 раза за период, то есть в одном случае ток протекает через диод, а в ином — нет. Так как ток протекает в половине случаев, для определения среднего значения тока, который проходит через диод, нужно разделить U пополам.
Соответственно, U = 110В.
Допустим, собственное сопротивление у диода: 1,7 Ом.

Ток, проходящий через диод:
I=U/ ULED
110/1,7=65А.

Высокий ток, пройдя через полупроводник, сожжёт его, поэтому нужно использовать дополнительный прибор с сопротивлением, чтобы он, по принципу рассеивания, уменьшал количество тока, подаваемого на диод.

При высоком токе нельзя использовать параллельное соединение, так как если одна из цепей перестанет работать, значение тока в остальных увеличится и прибор сгорит.

  • Можно использовать дополнительный LED-элемент для блокировки обратного напряжения.

  • Использование встречно-параллельного соединения диодов с резистором:

Для того, чтобы прибор работал исправно, необходимо учитывать, что через все диоды должен проходить один ток, значит нужно подобрать элементы с одинаковыми характеристиками.

После соединения пересчитайте ёмкость конденсатора, потому что на светодиодах должно увеличиться напряжение.

Какой резистор нужен для светодиода на 12 вольт

12-вольтовая система — стандартная в автомобиле. В подключении LED-элемента к 12 вольтовой системе нет ничего сложного. Важно правильно провести расчёты сопротивления диода через токоограничивающий резистор.
Перед началом вычислений надо узнать характеристики имеющихся светодиодов: падение напряжения и требуемый им ток.
Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
R = U/I

  • 1 светодиод
    ULED = 3.3 Вольт
    ILED = 0,02А
    При таком внутреннем сопротивлении диода, он будет отлично работать в системе, напряжение которой ограничивается значением 3,3 Вольт.
    Возьмём напряжение с запасом, так как скачки бывают до максимального значения 14,5.
    Максимально возможное напряжение отличается от допустимого для исправной работы светящегося элемента на 11,2 Вольта. Значит, перед включением диода, нужно снизить подаваемый ему ток на это значение.

Сперва нужно посчитать сопротивление, необходимое резистору:
R=U/I. R=560 Ом.
Для того, чтобы расчёты были более надёжными, надо вычислить мощность резистора:
P = U * I Мощность — 0,224Вт.
При выборе резистора, необходимо округлять значения в большую сторону и выбирать более мощный вариант.

  • 2 и 3 светодиода
    Рассчитывается аналогичным образом, светодиодное напряжение будет умножаться на количество светящихся элементов
  • От 4 светодиодов
    При подключении больше трёх светодиодов к такой сети не нужен будет резистор, так как напряжение не будет сильно превышать допустимое и светодиоды будут работать исправно.

Резисторы вы можете установить и на положительном, и на отрицательном полюсе, это не имеет значения при использовании.

Теория

Для того, чтобы светодиоды не перегорели, важно правильно рассчитать ограничивающий резистор.

Математический расчёт

Необходимые вычисления можно сделать самостоятельно, при низких значениях вам не потребуется калькулятор. Либо при помощи специальной программы, проводящей подсчёты за вас.
При расчёте сопротивления гасящего резистора нужно знать закон Ома.
R = U-ULED /ILED
U — напряжение сети;

ULED — значение напряжения, оптимального для работы диода
I LED —ток, на который рассчитана работа элемента
Чтобы не произошёл перегрев резистора во время работы, необходимо дополнительно рассчитывать оптимальную мощность для такого напряжения.
P = (U-ULED)*ILED

В этой схеме резистор подключается к катоду светящегося элемента.

Графический расчёт

В большинстве случаев, пользуются математическими вычислениями, но графический способ более наглядный и в каких-то случаях его применять значительно удобнее.

Для построения графика нужно знать характеристики светящегося элемента: ток и напряжение.
Теперь можно узнать сопротивление резистора по графику:

На нём пунктирной линией показано вычисление для элемента, на работу которого нужно 20мА тока. Далее соединяем точку пересечения пунктирной линии с “кривой ЛЕД”, отмеченной голубым цветом, со значением напряжения диода. Линия пересекает шкалу максимального тока, где указано нужное значение.
После этого нужно провести расчёт сопротивления токоограничивающего резистора:
R=ULED/Imax
Его мощность: P=I 2 *R

Схемы подключений светодиодной ленты можно посмотреть здесь.

Светодиоды стали незаменимой частью нашей жизни, они стоят в качестве индикаторов на бытовой технике, в виде декоративных светодиодных лент и в составе оптопары в промышленности, а также в качестве более экологичного и экономного освещения. В использовании светодиодов нет ничего сложного, главное — не забывать использовать балластный резистор, благодаря которому ток будет ограниченно поступать на светящиеся элементы, и они не сломаются. Теперь вы знаете, как рассчитать нужное сопротивление резистора, разные способы соединения диодов и для чего их используют.

Онлайн калькулятор расчета резистора светодиода

Современную технику уже не может быть представить для себя без светодиодов. Светодиоды заполоняют все сферы людской деятельности: сверхяркие светодиоды употребляют в освещении, голубые светодиоды в электронике, белоснежные светодиоды используют во всех других промышленных значениях. Если Вы уже сталкивались со светодиодами, то не стоит разъяснять, что такое резистор и зачем он в светодиодной индустрии употребляется. Но наш журнальчик сотворен не только лишь для инженеров и профессионалов, да и для обычных «смертных». Если Вы все понимаете про светодиоды, то пропустите этот текст и перебегайте к онлайн калькулятору для расчета резистора светодиодов. Если же ты новичок.то стоит малость предназначить времени на эту статью и выяснить, кто такие резисторы и для чего они необходимы светодиодам.Резистор — элемент в электронной цепи, характеризующийся своим сопротивлением току. Главным предназначением резистора необходимо отметить активное сопротивление току. На сегодня эти элементы неподменны при организации искусственного света.

    Связанные записи
  • Экономия электроэнергии в Тайване будет достигнута благодаря светодиодам
  • Цветовые температуры светодиодов. Таблица соответствия.
  • Табличные данные-сравнения ламп накаливания и светодиодных ламп
  • Выгода при подмене люминесцентного освещения. Окупаемость

    Зачем же нужен резистор светодиоду?

    Обыденные лампы накаливания источают свет при подключении ее к источнику питания. Ее «конец» приходит при переизбытке напряжения, когда нить накаливания перегревается. Заметьте! В данном случае сама лампа накаливания будет резистором. Ток через нее проходит тяжело, ему легче будет проходить данное препятствие если напряжение будет повышаться. Отсюда понятно, что светодиоды нельзя приравнивать к обыденным лампам накаливания.

    Учтите, светодиод — токовый прибор. И если поглядеть на него грубо, то во время эксплуатации он выбирает напряжение, а не ток, силу тока. Т.е. если светодиоды рассчитаны на напряжение 1,8 В, то при подаче на их 3B, он вероятнее всего «окончит» свое существование. И чтоб этого не происходило, и необходимо использовать резистор и верно рассчитывать резисторы для светодиодов. Они стабилизируют напряжение с источника питания. чтобы не повредился светодиод.

    Разберемся какой резистор стоит получать для определенного светодиода. Хватит 1-го, либо их необходимо несколько для нескольких светодиодов. В этом случае мы никуда не денемся от физики. Мы должны осознавать схему соединения светодиодов.

    Последовательное соединение светодиодов.

    При таком соединении светодиодов электронный ток по цепи будет проходить однообразный. потому для такового соединения светоизлучающих диодов довольно 1-го резистора. Но он должен быть верно рассчитан. Можно провести это на бумаге, используя формулы, или используя наш онлайн калькулятор для расчета резистора светодиода в конце статьи.

    Параллельное соединение светодиодов

    При таком подключении светодиодов резисторов должно быть несколько. Каждый светодиод должен использовать собственный резистор. Если этого не произойдет, то все напряжение, как по науке, заберет «ограничивающий» светодиод. Т.е. тот, кому необходимо меньшее напряжение. Таковой подход даст резвую деградацию светодиоду. Он «умрет». Далее напряжение пойдет к последующему светодиоду и все повторится. Таковой подход естественно не устраивает нас. И тут нам означает также стоит верно высчитать резисторы для светодиодов. Также сможете пользоваться формулой, карандашом и бумагой либо использовать онлайн калькулятор для расчета резисторов светодиода. который мы сделали специально вам.

    Наш «светодиодно-резисторный» онлайн калькулятор способен предоставить информацию ( рассчитать ) сопротивление и мощность резистора в цепи. Вам стоит только внести нужные начальные данные в надлежащие поля и наш онлайн калькулятор для расчета резистора светодиода выдаст Вам итог. Не забудьте указать соединение светодиодов.

    И еще несколько ценных советов для новичков и не только лишь. Обычно на светодиодах маркируется не напряжение питания, а напряжение, которое светодиоды забирают в себя. Этот параметр ориентировочный и не стоит всецело полагаться на него. Эти данные можно использовать для расчета малого напряжения, расчета резистора питания.

    Можно еще приводить текст и формулы, без которых Вам не под силу будет разобраться в подсчетах и расчетах, если Вы не физик либо электронщик. Потому проще будет использовать наш онлайн калькулятор для расчета резистора светодиода, который с легкостью произведет все расчеты за Вас.

    Начальные данные:
    Расчёт характеристик резистора светодиода
    Тип соединения:

    Один светодиод
    Последовательное соединение
    Параллельное соединение
    Напряжение питания:
    В
    Прямое напряжение светодиода:
    В
    Ток через светодиод:
    мА
    Количество светодиодов:
    шт.
    Результаты:
    Четкое значение резистора:
    Ом
    Стандартное значение резистора:
    Ом
    Малая мощность резистора:
    Ватт
    Общая потребляемая мощность:
    Ватт

    Резисторы для светодиодов — правильный расчёт сопротивления

    Светодиоды в наши дни нашли применение практически во всех областях деятельности человека. Но, несмотря на это, для большинства обычных потребителей совершенно неясно, благодаря чему и какие законы действуют при работе светодиодов. Если такой человек захочет устроить освещение посредством таких устройств, то множества вопросов и поиска решения проблем не избежать. И главным вопросом будет — «Что это за штука такая – резисторы, и для чего они требуются светодиодам?»

    Что такое резистор и его предназначение?

    Резистор — это одна из составляющих электрической сети, характеризующаяся своей пассивностью и в лучшем случае, отличающаяся показателем сопротивления электротоку. То есть, в любое время для такого устройства должен быть справедлив закон Ома.

    Главное предназначение устройств — способность энергично сопротивляться электрическому току. Благодаря этому качеству, резисторы нашли широкое применение при необходимости устройства искусственного освещения, в том числе и с использованием светодиодов.

    Для чего необходимо использование резисторов в случае устройства светодиодного освещения?

    Большинству потребителей известно, что обыкновенная лампочка накаливания даёт свет при её прямом подключении к какому-либо источнику питания. Лампочка может работать на протяжении длительного времени и перегорает лишь тогда, когда по причине подачи слишком высокого напряжения чрезмерно нагревается накаливающая нить. В таком случае лампочка, некоторым образом, реализует функцию резистора, потому как прохождение электротока через неё затруднительно, но чем выше подаваемое напряжение, тем легче току удаётся преодолеть сопротивление лампочки. Конечно же, ставить в один ряд такую сложную полупроводниковую деталь, как светодиод и обыкновенную лампочку накаливания нельзя.

    Важно знать, что светодиод – это такой электрический прибор, для функционирования которого предпочтительнее не сама сила тока, а напряжение, имеющееся в сети. Например, если таким устройством выбрано напряжение 1,8 В, а к нему приходит 2 В, то, вероятнее всего, он перегорит – если вовремя не снизить напряжение до требующегося приспособлению уровня. Вот именно с этой целью и требуется резистор, посредством которого осуществляется стабилизация использующегося источника питания, чтобы подаваемое им напряжение не вывело устройство из строя.

    В связи с этим крайне важно:

    • определиться, какого типа резистор требуется;
    • определить необходимость использования для конкретного прибора индивидуального резистора, для чего требуется расчёт;
    • учесть вид соединения источников света;
    • планируемое число светодиодов в осветительной системе.

    Видео: Зачем нужны резисторы

    Схемы соединения

    При последовательной схеме расстановки светодиодов, когда они располагаются один за одним, обычно хватает одного резистора, если получится правильно рассчитать его сопротивление. Это объясняется тем, что в электрической цепи имеется один и тот же ток, в каждом месте установки электрических приборов.

    Но в случае параллельного соединения, для каждого светодиода требуется свой резистор. Если пренебречь этим требованием, то все напряжение придётся тянуть одному, так называемому «ограничивающему» светодиоду, то есть тому, которому необходимо наименьшее напряжение. Он слишком быстро выйдет из строя, при этом напряжение будет подано на следующий в цепи прибор, который точно так же скоропостижно перегорит. Такой поворот событий недопустим, следовательно, в случае параллельного подключения какого-либо числа светодиодов требуется использование такого же количества резисторов, характеристики которых подбираются расчётом.

    Видео: Параллельное подключение светодиодов

    Расчёт резисторов для светодиодов

    При правильном понимании физики процесса, расчёт сопротивления и мощности данных устройств нельзя назвать невыполнимой задачей, с которой не под силу справиться обычному человеку. Для расчёта требующегося сопротивления резисторов, нужно обязательно учесть следующие моменты:

    • специальная маркировка, присутствующая на устройствах, обычно показывает не требующееся напряжение питания, а напряжение, выбирающееся светодиодом для своей работы, то есть напряжение падения. Это числовое значение используется для расчёта определения минимально необходимого напряжения либо для подбора резисторов питания;
    • численное значение напряжения на резисторе определяется как разница между напряжением питания светодиода и напряжением агрегата;
    • величина, протекающего через резистор электротока, получается делением остаточного напряжения на приспособлении на величину его сопротивления;
    • для расчёта необходимого сопротивления, остаточное напряжение следует разделить на требующуюся для бесперебойной работы системы величину тока.

    Видео: Подбор резистора для светодиода

    Расчёт резисторов при помощи специального калькулятора

    Обычно, расчёт сопротивления таких приспособлений, требующихся для какого-либо светодиода, производится посредством специально предназначенного для этих целей калькуляторов. Такие калькуляторы, удобные и высокоэффективные, не нужно откуда-то скачивать и устанавливать – рассчитать резистор вполне можно и в онлайн-режиме.

    Калькулятор расчёта резисторов позволяет с высокой точностью определить требуемую мощность и показатель сопротивления резистора, устанавливающегося в светодиодную цепь.

    Для расчёта требующегося сопротивления необходимо в соответствующие строки онлайн-калькулятора внести:

    • напряжение питания светодиода;
    • номинальное напряжение светодиода;
    • номинальный ток.

    Далее, требуется выбрать использующуюся схему соединения, а также необходимое число светодиодов.

    После нажатия соответствующей кнопки выполняется расчёт и на экран монитора выводятся полученные расчётные данные, при помощи которых можно в дальнейшем без особого труда организовать искусственное светодиодное освещение.

    Также в онлайн-калькуляторах имеется некоторая база, содержащая данные о светодиодах и их параметрах. Представлена возможность расчёта:

    • номинала приспособления;
    • цветовой маркировки;
    • потребляемого цепью тока;
    • рассеиваемой мощности.

    Человек, не сильно разбирающийся в электрике и физике, в большинстве случаев не сможет самостоятельно рассчитать устройства для светодиодов. По этой причине, проведение расчётов при помощи функционального и удобного онлайн-калькулятора – неоценимая помощь для обычных людей, не владеющих методикой расчётов с применением физических формул.

    Большинство известных производителей светодиодов и созданных на их основе лент, на своих официальных сайтах выкладывают и собственный онлайн-калькулятор, с помощью которого можно не только подобрать требующиеся резисторы и светодиоды, но и вычислить параметры использующихся токовых приборов в различных режимах эксплуатации при переменных значениях тока, температуры, подаваемого напряжения и пр.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector