Tinee9: последовательные резисторы: 5 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Уровень обучения: начальный уровень.

Отказ от ответственности: если вы ребенок, попросите родителей / опекунов присматривать, потому что вы можете вызвать пожар, если не будете осторожны.

Электронный дизайн восходит к телефонам, лампочкам, установкам с питанием от переменного или постоянного тока и т. Д. Во всей электронике вы сталкиваетесь с 3 основными компонентами: резистором, конденсатором, индуктором.

Сегодня с Tinee9 мы узнаем о резисторах. Мы не будем изучать цветовую кодировку резисторов, потому что есть два стиля корпуса: сквозной и SMD резистор, каждый из которых имеет свой код или не имеет никаких кодов.

Посетите Tinee9.com, чтобы узнать о других уроках и интересных технологиях.

Шаг 1: материалы

Материалы:

Nscope

Ассортимент резисторов

Компьютер (который может подключаться к Nscope)

LTSpice (программное обеспечение

Ниже приведена ссылка на ассортимент Nscope и резисторов:

Набор

Шаг 2: резисторы

Резисторы похожи на трубы, по которым течет вода. Но разные размеры труб позволяют протекать через них разному количеству воды. Например, большая 10-дюймовая труба пропускает больше воды, чем 1-дюймовая труба. То же самое с резистором, но наоборот. Если у вас резистор большого номинала, то меньше электронов сможет проходить через него. Если у вас небольшое сопротивление резистора, то у вас может быть больше электронов, чтобы пройти через него.

Ом - это единица измерения резистора. Если вы хотите узнать историю того, как Ом стал единицей, названной в честь немецкого физика Георга Симона Ома, перейдите на эту вики.

Я постараюсь сделать это простым.

Закон Ома - универсальный закон, которому все подчиняется: V = I * R

V = напряжение (потенциальная энергия. Единица измерения - вольт)

I = Ток (Простыми словами, количество протекающих электронов. Единица - Амперы)

R = Сопротивление (размер трубы, но меньший - больше, а больший - меньше. Если вы знаете деление, тогда размер трубы = 1 / x, где x - значение сопротивления. Единица измерения - Ом)

Шаг 3: Математика: пример последовательного сопротивления

На приведенном выше рисунке показан снимок экрана модели LTspice. LTSpice - это программное обеспечение, которое помогает инженерам-электрикам и любителям спроектировать схему перед ее построением.

В моей модели я поместил источник напряжения (например, аккумулятор) с левой стороны с + и - в круге. Затем я провел линию в виде зигзага (это резистор) с R1 над ним. Затем я провел еще одну линию к другому резистору с R2 над ним. Я провел последнюю линию с другой стороны источника напряжения. Наконец, я поместил перевернутый треугольник в нижнюю линию рисунка, который представляет Gnd или контрольную точку схемы.

V1 = 4,82 В (напряжение шины +5 В Nscope от USB)

R1 = 2,7 кОм

R2 = 2,7 кОм

Я =? Амперы

Эта конфигурация называется последовательной схемой. Поэтому, если мы хотим узнать ток или количество электронов, протекающих в цепи, мы складываем R1 и R2 вместе, что в нашем примере = 5,4 кОм.

Пример 1

Итак, V = I * R -> I = V / R -> I = V1 / (R1 + R2) -> I = 4,82 / 5400 = 0,000892 А или 892 мкА (метрическая система)

Пример 2

Для кайков будем менять R1 на 10 кОм. Теперь ответ будет 379 мкА.

Путь к ответу: I = 4,82 / (10000 + 2700) = 4,82 / 12700 = 379 мкА

Пример 3

Пример из последней практики R1 = 0,1 кОм Теперь ответ будет 1,721 мА или 1721 мкА.

Путь к ответу: I = 4,82 / (100 + 2700) = 4,82 / 2800 = 1721 мкА -> 1,721 мА

Надеюсь, вы видите, что, поскольку R1 в последнем примере был маленьким, ток или амперы были больше, чем в предыдущих двух примерах. Это увеличение тока означает, что через цепь проходит больше электронов. Теперь мы хотим узнать, какое напряжение будет в точке зонда на картинке выше. Зонд устанавливается между R1 и R2 …… Как определить напряжение там ?????

Что ж, закон Ома гласит, что напряжение в замкнутой цепи должно быть равно 0 В. Что тогда происходит с напряжением от источника батареи? Каждый резистор снижает напряжение на определенный процент. Поскольку мы используем значения примера 1 в примере 4, мы можем вычислить, сколько напряжения забирается на R1 и R2.

Пример 4 В = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 мкА * 2700 Ом = 2,4084 В V2 = I * R2-> V2 = 892 мкА * 2,7 кОм = 2,4084 В

Мы округлим 2,4084 до 2,41 Вольт.

Теперь мы знаем, сколько вольт забирает каждый резистор. Мы используем символ GND (перевернутый треугольник), чтобы указать 0 вольт. Что происходит сейчас: 4,82 В, вырабатываемые батареей, поступают на R1, а R1 забирает 2,41 В. Точка датчика теперь будет иметь 2,41 Вольт, которое затем передается на R2, а R2 заберет 2,41 Вольт. Затем Gnd имеет 0 Вольт, который поступает к батарее, которая затем выдает 4,82 Вольт и повторяет цикл.

Точка датчика = 2,41 Вольт

Пример 5 (мы будем использовать значения из Примера 2)

V1 = I * R1 = 379 мкА * 10000 Ом = 3,79 Вольт

V2 = I * R2 = 379 мкА * 2700 Ом = 1,03 Вольт

Точка датчика = V - V1 = 4,82 - 3,79 = 1,03 В

Закон Ома = V - V1 -V2 = 4,82 - 3,79 - 1,03 = 0 В

Пример 6 (мы будем использовать значения из Примера 3)

V1 = I * R1 = 1721 мкА * 100 = 0,172 Вольт

V2 = I * R2 = 1721 мкА * 2700 = 4,65 Вольт

Напряжение на точке зонда = 3,1 вольт

Путь к точке датчика ответа = V - V1 = 4,82 - 0,17 = 4,65 Вольт

Альтернативный способ расчета напряжения Probe Point: Vp = V * (R2) / (R1 + R2) -> Vp = 4,82 * 2700/2800 = 4,65 В

Шаг 4: Пример из реальной жизни

Если вы раньше не использовали Nscope, посетите Nscope.org.

В Nscope я поместил один конец резистора 2,7 кОм в слот канала 1, а другой конец - в слот для шины + 5 В. Затем я поместил второй резистор в другой слот канала 1, а другой конец - в слот шины GND. Будьте осторожны, чтобы концы резистора на шине + 5V и шине GND не соприкасались, иначе вы можете повредить Nscope или загореться.

Что происходит, когда вы замыкаете вместе шины + 5V на GND, сопротивление становится равным 0 Ом

I = V / R = 4,82 / 0 = бесконечность (очень большое число)

Традиционно мы не хотим, чтобы ток приближался к бесконечности, потому что устройства не могут обрабатывать бесконечный ток и склонны загораться. К счастью, Nscope имеет сильноточную защиту, которая, как мы надеемся, предотвратит возгорание или повреждение устройства nscope.

Шаг 5. Испытание примера 1 в реальной жизни

После того, как все настроено, ваш Nscope должен показать вам значение 2,41 В, как на первом рисунке выше. (каждая основная линия над вкладкой канала 1 составляет 1 вольт, а каждая второстепенная линия - 0,2 вольт) Если вы удалите резистор R2, который соединяет канал 1 с шиной GND, красная линия поднимется до 4,82 вольт, как на первом рисунке выше.

На втором изображении выше вы можете видеть, что прогноз LTSpice соответствует нашему расчетному прогнозу, который соответствует результатам наших реальных тестов.

Поздравляю, вы создали свою первую схему. Последовательные подключения резисторов.

Попробуйте другие значения сопротивления, как в Примере 2 и Примере 3, чтобы проверить, соответствуют ли ваши расчеты реальным результатам. Также попробуйте другие значения, но убедитесь, что ваш ток не превышает 0,1 А = 100 мА = 100 000 мкА.

Следуйте за мной здесь, в инструкциях и на tinee9.com.