Расчет резистора для снижения напряжения

За счет наличия огромного количества интернациональных эталонов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от разных номиналов. Но, далековато не они все находятся в свободном доступе, потому для получения подходящей разности потенциалов придется применять преобразователь. Такие устройства можно отыскать как в свободной продаже, так и собрать без помощи других из радиодеталей.

В связи с наличием 2-ух родов электрического тока: неизменного и переменного, вопрос, как снизить напряжение, следует рассматривать в ключе каждого из них раздельно.

«Маленькие хитрости». Часть 4.

Формулы для радиолюбительских расчетов.

Каждый уважающий себя радио-мастер должен знать формулы для расчета разных электрических величин. Ведь при ремонте электронных устройств либо сборке электронных самоделок очень нередко приходится проводить подобные расчеты. Не зная таких формул очень трудно и трудоемко, а иногда и нереально совладать с подобного рода задачей!

Как высчитать емкость конденсатора, как высчитать сопротивление резистора либо выяснить мощность устройства – в этом посодействуют формулы для радиолюбительских расчетов.

Читайте также: Схема подключения термического реле – механизм работы, регулировки и маркировка

1-ое, что необходимо усвоить – ВСЕ ВЕЛЕЧИНЫ В ФОРМУЛАХ УКАЗЫВАЮТЬСЯ В АМПЕРАХ, ВОЛЬТАХ, ОМАХ, МЕТРАХ И КИЛОГЕРЦАХ.

Закон Ома.

Узнаваемый из школьного курса физики ЗАКОН ОМА. На нем строится большая часть расчетов в радиоэлектронике. Закон Ома выражается в 3-х формулах:

Где: I – сила тока (А), U – напряжение (В), R– сопротивление, имеющееся в цепи (Ом).

Сейчас разглядим на практике использование формул в радиолюбительских расчетах.

Как высчитать сопротивление гасящего резистора.

Сопротивление гасящего резистора рассчитывают по формуле: R= U /I

Где: U – избыток напряжения, который нужно погасить (В), I – ток потребляемый цепью либо устройством (А).

Как высчитать мощность гасящего резистора.

Расчет мощности гасящего резистора проводят по формуле: P=I 2 R

Где I – ток потребляемый цепью либо устройством (А), R– сопротивление резистора (Ом).

Физическое определение

Резистор — это элемент, использующийся в электрической цепи и не требующий для собственной работы источника питания. Предназначен он для трансформирования силы тока в напряжение и назад. Не считая этого, он может преобразовывать электрическую энергию в термическую и ограничивать величину тока. Но перед расчётом падения напряжения на резисторе лучше разобраться в сущности этого процесса.

Резистор — очень распространённый элемент, характеризующийся вблизи характеристик. Основными из них являются:

• сопротивление;
• величина рассеиваемой энергии;
• рабочее напряжение;
• мощность;
• устойчивость к воздействию окружающей среды;
• паразитная составляющая.

Пассивный электрический элемент обозначается на схеме в виде прямоугольника с 2-мя выводами из середины его боковых сторон. В центре фигуры может указываться мощность римскими цифрами либо чёрточками. К примеру, вертикальная полоса обозначает выдерживаемую мощность элемента, равную 1 Вт. Перечёркнутый прямоугольник в обозначениях на схеме показывает, что таковой резистор является переменным.

Резисторы могут выпускаться с неизменным и переменным сопротивлением. Разновидностью вторых являются подстроечные элементы. Отличие их от переменных заключается только в методе установки подходящего значения.

На схемах и в технической литературе устройство обозначается латинской буковкой R, вблизи с которой указывается порядковый номер и его номинал в согласовании с Интернациональной системой единиц (СИ). К примеру, R12 5 кОм — резистор на 5 килоом, расположенный в схеме под 12 номером.

При изготовлении элемента применяется резистивный слой, который может быть плёночным либо объёмным. Он наносится на диэлектрическое основание, а сверху покрывается защитной плёнкой.

Значение сопротивления

Сопротивление является базовой величиной в электрических процессах. Его значение постоянно связано с током и напряжением. Их общая зависимость описывается при помощи закона Ома: сила тока, появившаяся на участке цепи, прямо пропорциональна разности потенциалов между последними точками этого участка и назад пропорциональна его сопротивлению. Из этого закона находится сопротивление по следующей формуле:

• R — сопротивление на участке цепи, Ом.
• I — сила тока, проходящая через этот участок, А.
• U — разность потенциалов на узлах части схемы, В.

Практически же сопротивление элемента определяется его физической структурой и обосновано колебаниями атомов в кристаллической решётке. Потому все материалы различаются на проводники, полупроводники и диэлектрики зависимо от возможности проводить электричество.

Читайте также: Как найти полный оборот колеса автомобиля

Ток — это направленное движение носителей заряда. Для его появления нужно, дабы вещество имело свободные электроны. Если к такому физическому телу приложить электрическое поле, то перемещаемые им заряды начнутся сталкиваться с неоднородностями структуры. Эти недостатки образуются из-за разных примесей, нарушения периодичности решётки, термических флуктуаций. Ударяясь о них, электрон расходует энергию, которая преобразовывается в термическую. В итоге заряд теряет импульс, а величина разности потенциалов миниатюризируется.

Но закон Ома можно применить не для всех веществ. В электролитах, диэлектриках и полупроводниках линейная зависимость между 3-мя величинами наблюдается не всегда. Сопротивление таких веществ находится в зависимости от физических характеристик проводника, а конкретно — его длины и площади поперечного сечения, при всем этом оно чувствительно к изменению температуры.

Эта зависимость описывается при помощи формулы R = p * l / S. Другими словами сопротивление прямо пропорционально длине и назад пропорционально площади проводника. Величина p именуется удельным сопротивлением и определяется типом материала. Его значение берётся из справочника.

Импеданс резистора

Закон Ома применим для безупречного резистора, не владеющего паразитными сопротивлениями. Полное сопротивление (импеданс) определяется исходя из эквивалентной схемы. Четкий расчёт сопротивления для снижения напряжения нужно проводить по другим формулам. Эквивалентная схема резистора, не считая активного импеданса, содержит также ёмкостное и индуктивное сопротивление.

1-ое приводит к неспешному скоплению заряда, который рассеивается при изменении направления тока. Чем больше паразитная ёмкость, тем подольше она заряжается. Соответственно, чем резвее ток изменяет своё направление, тем меньше его ёмкостное сопротивление. 2-ое же характеризуется магнитным полем, чье возникновение мешает току изменять направление, потому, чем резвее ток изменяет своё движение, тем больше становится индуктивное сопротивление.

Импеданс рассчитывается по формуле: I = U/Z, где Z = (R2+(Xc-Xl)2)½. Где:

• R — активное значение, R = p*l/s.
• Xc — ёмкостная величина, Хс = 1/w*C.
• Xl — индуктивная величина, Хl = w*C.
• w- повторяющаяся частота, w = 2πƒ.

Зная полное сопротивление резистора, можно поточнее высчитать падение напряжения в нём. Но для измерения паразитных составляющих пригодится применять узкоспециализированные приборы. В обыденных расчётах сопротивление вычисляют, беря во внимание только его активное значение, а паразитные величины принимают за ничтожно малые.

Вычисления онлайн

При помощи языков программирования (Java, Python, PHP) создаются приложения, дозволяющие проводить онлайн-расчёт нужных характеристик резистора для снятия с него подходящей величины напряжения. Написанные ими скрипты содержат все нужные формулы и методы вычислений. Потому, введя начальные данные, практически через секунду можно будет получить итог.

Обычно предлагаемы онлайн-калькуляторы содержат для наглядности графическое изображение схемы. Предлагаемыми для ввода чертами обычно являются:

• входное напряжение, В;
• пониженное напряжение, В;
• сопротивление Rn, Ом.

Нужно направить внимание, что все величины вводятся в согласовании с СИ.

После внесения данных и нажатия кнопки «Рассчитать», не считая конкретного определения подходящего сопротивления, программы в большинстве случаев выдают и малое значение нужной мощности частей.

Таким макаром, высчитать падение напряжения на резистивном элементе не так и трудно. Для этого следует знать особенности параллельного и последовательного подключения, также закон Ома. А если в цепи много частей, то можно пользоваться онлайн-калькуляторами.

Небольшой ликбез любителям пересветки, часть 2

И опять всем привет!
Как и обещал, в сей раз я в 2-ух словах расскажу о правилах включения светодиодов в электрическую цепь, о расчете режима работы светодиодов, выборе токоограничительных резисторов для них, также о расшифровке цветового кода выводных резисторов.

О питании светодиодов в вебе инфы масса, но, к огорчению, многие создатели собственных конструкций нередко допускают ошибки, основная из которых допускается при включении в общую цепь нескольких светодиодов сразу. Для начала разберем включение 1-го светодиода для работы от напряжения 12В, но перед этим определимся в терминологии.

Как я успел увидеть, люд нередко путает последовательное и параллельное соединение каких-то частей электрической цепи. Разглядим, ху из ху.

1. Последовательное соединение

Последовательно — это цепочкой, вереницей, когда один вывод предшествующей детали соединен только с одним выводом следующей. Приятный пример — хоровод:)

Набросок 1 — последовательное соединение. Лампочки следуют одна за другой и за батареей

Главные особенности такового соединения:

— в случае с лампочками либо светодиодами, они должны быть одинаковыми, рассчитанными на одно и то же напряжение и ток, по другому одни из них пылать не будут, а другие станут пылать очень ярко, прямо до перегорания;
— сумма напряжений, на которые рассчитана любая лампочка, должна быть равна (в эталоне) либо приблизительно равна (на практике) напряжению батареи. Либо же, с другой стороны, на каждой лампочке будет напряжение, равное напряжению батареи, деленному на число лампочек. Либо же с третьей стороны: сумма напряжений на всех элементах последовательной цепи равна напряжению питания;
— в любом участке цепи будет протекать один и тот же ток;
— при перегорании хоть какой лампочки погаснут все сходу, поэтому как цепь разорвется.

2. Параллельное соединение — все элементы цепи соединены так, что из 2-ух выводов одни соединяются в один проводник, другие в другой. Приятный пример — женщина и юноша держат друг дружку за руки, стоя лицом к лицу:))) Ну, либо малыши, играющие в "паровозик".

Набросок 2 — параллельное соединение. Левые выводы в одну кучу, правые — в другую.

Главные особенности:
— лампочки могут быть разной мощности, на различные токи, но на однообразное напряжение, равное (в эталоне) либо приблизительно равное (на практике) напряжению батареи;
— на любом элементе будет одно и то же напряжение;
— ток, потребляемый от батареи равен сумме токов всех лампочек;
— при перегорании хоть какой лампочки другие продолжат пылать.

Еще есть и 3-ий вариант соединения — соединение смешанное, когда несколько последовательных цепей соединены параллельно и напротив.

Набросок 3 — смешанное соединение: слева три последовательные цепи соединены параллельно, справа — напротив

В таком соединении каждый тип цепи имеет те же главные особенности, что и по отдельности. Кстати, если приглядеться, то цепь, показанная на рисунке 1, тоже является примером смешанного соединения: последовательная цепь лампочек подключена параллельно батарее:)))

Перебегаем к главному — к светодиодам. Лампочки в подсветке, к примеру, приборной панели VDO 2110, соединены параллельно, любая лампа рассчитана на напряжение 12В (для лампочки ее рабочее напряжение — определяющий параметр, мощность и число их зависит только от мощности источника питания) и может подключаться к питанию впрямую. Со светодиодом все по другому. При работе светодиода в расчетном, штатном режиме напряжение на нем обычно равно 3…3,3В, но определяющим параметром для него является не напряжение, а ток. Характеристики полупроводника таково, что при плавном подъеме напряжения на нем, скажем, при помощи реостата регулировки подсветки, оно начинает расти от нуля до определенной величины (для светодиода это упомянутые 3…3,3В), после этого напряжение остается фактически постоянным, далее вырастает только ток. И когда он превзойдет некоторую величину, светодиод перегорает. Если подать на светодиод напряжение прямо с аккума, оно-таки будет составлять 12 вольт, но срок жизни диодика будет определяться секундами, если не толиками секунд.

Дабы светодиод стал работать от 12В, нужно ограничить его ток, дабы он не превосходил очень допустимого для светодиода значения. Это можно выполнить несколькими методами: при помощи токоограничивающего резистора, стабилизатора тока, широтно-импульсной модуляции. Так как все это я пишу в расчете на начинающих, два последних метода мы опустим — тем, кто "в танке", это все уже не надо — и разглядим способ расчета токоограничивающего резистора.

Для того, дабы уменьшить, ограничить ток в цепи светодиода, нам необходимо прирастить сопротивление этой цепи. Вспоминаем закон государя Ома:

где: I — ток, U — напряжение, R — сопротивление

Напряжение у нас всегда одно — 12В. Кто-то сделает возражение — не 12, а 14,4В. Выскажемся так: напряжение у нас всегда равно напряжению бортовой сети автомобиля, но дабы уберечь светодиоды от выхода из строя, все расчеты будем делать для наибольшего напряжения — 14,4В. Итак вот, напряжение у нас всегда одно и то же — 14,4В. Номинальный ток современных светодиодов обычно составляет 10…20 мА. Это (как, вобщем, и рабочее прямое падение напряжения на светодиоде — 3…3,3В величина, усредненная для основной массы белых-синих-красных-зеленых-RGB светодиодов в SMD выполнении) лучше уточнить по даташиту, если известен тип светодиода. Если же тип неизвестен, лучше принять значение 10 мА — светить будет послабее, зато точно не сгорит от перегрузки по току.

Дабы прирастить сопротивление цепи светодиода, последовательно с ним врубается токоограничивающий резистор:

Для определения его номинала узнаем, сколько вольт должно свалиться на резисторе. Вспоминаем правило последовательной цепи: сумма напряжений на всех элементах равна напряжению питания. Питание у нас 14,4В. Номинальное напряжение на светодиоде — 3,3В.

14,4В — 3,3В = 11,1В

Конкретно такое напряжение должно быть на резисторе — 11,1В. Ток, протекающий в цепи (в том числе, и через светодиод) равен 10…20 мА. К примеру, для SMD-светодиода типоразмера 3528 номинальный ток равен обычно 20 мА, но для больщей сохранности возьмем малость меньше — 15мА. Выведем сопротивление из формулы закона Ома:

Напряжение на резисторе мы посчитали — 11,1В, ток через светодиод, а поэтому, и через резистор, мы избрали — 15мА. Сопротивление резистора R = 11,1В / 15мА = 0,74 кОм. Вообщем, если делать все по всем правилам, ток должен быть задан в амперах, при всем этом значение сопротивления получится в омах: 11,1В / 0,015А = 740 Ом. Что, на самом деле, то же самое:) Ближний стандартный номинал к рассчитанной величине — 750 Ом. Расчет закончен.

Полезно бывает посчитать мощность резистора для убежденности, что он выдержит. Для этого необходимо ток через резистор (сейчас удобнее уже в амперах:) ) помножить на напряжение на нем: 11,1В * 0,015А = 0,17 Вт (округло). Сейчас расчет совершенно закончен — дабы запитать один светодиод, нам нужен резистор мощностью 0,25 Вт (наиблежайшее ввысь стандартное значение) сопротивлением 750 Ом.

Для удобства сведу все в одну кучу, пусть шпаргалка будет:

Полный расчет токоограничивающего резистора

Заместо резистора в цепь можно включить стабилизатор тока, обычных схем на данный момент много в сети. Может быть, когда-нибудь руки дойдут до их описания.

В большинстве случаев при пересветке всяческих панелей (приборных, печек и т.п.) светодиоды объединяют в группы (обычно по три, пореже — по два), при всем этом экономятся резисторы. И вот здесь самое главное правило: светодиоды в группе нужно соединять только последовательно!

Почему? Все очень просто. В последовательной цепи через все элементы течет один и тот же ток, который мы можем точно найти и задать при помощи резистора. В параллельной же мы можем задать только общий ток всей цепи, он будет равен сумме токов через светодиоды. Безупречного на свете ничего нет, светодиоды тоже имеют разброс характеристик: одни потребляют наименьший ток, другие больший и может получиться так, что при токе через три "некорректных" светодиода 45 мА (по 15 мА на каждого — вроде справедливо, правда?), но сильном разбросе их характеристик на два из диодов может прийтись по 10 мА, а вот третьему достанутся оставшиеся 25, он обидится один раз — и все. А в сумме получатся те же 45 мА.
Так что вот оно, самое стальное правило: несколько светодиодов с одним резистором — только последовательно. А вот эти группы между собой соединяем уже параллельно, поэтому как любая из них будет рассчитана на 14,4В.

Расчет для группы из 2-3 диодов ничем не отличается от приведенного, только при расчете напряжения на резисторе из напряжения питания необходимо вычитать сумму напряжений всех светодиодов в группе (6,6В — для 2-ух, 9,9 — для 3-х). Сопротивление и мощность рассчитываются идиентично.

На этом, фактически, все:)

Ну и в итоге, обещанная таблица цветовой шифровки резисторов и онлайн-сервис для ее расшифровки.

Спасибо за внимание! Всем правильных схем и неплохого настроения:) До новых встреч в эфире!

Как высчитать падение напряжения на резисторах?

Познавательное

Создатель Александр На чтение 3 мин. Просмотров 697 Размещено 15.12.2020 Обновлено 16.12.2020

Обычная электрическая цепь состоит из источника питания, проводников и сопротивлений. На практике же электроцепи изредка бывают ординарными и содержат в себе несколько разных ответвлений и повторных соединений.

В огромных масштабах в роли сопротивлений может выступать домашняя техника, осветительные приборы и другие потребители. Давайте разберемся, что происходит с током и напряжением на каждом таком потребителе либо резисторе исходя из убеждений электротехники.

Базы электротехники

Закон Ома говорит, что напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление. Это может относиться к цепи в целом, участку цепи либо к определенному резистору. Часто встречающаяся форма этого закона записывается:

Два типа схем в электротехнике

Последовательная цепь

Тут ток протекает по одному проводнику. Независимо от того, какие сопротивления встречаются на его пути, просто суммируйте их, дабы получить общее сопротивление цепи в целом:

Последовательная цепь

Параллельная цепь

В данном случае проводник разветвляется на два либо более других проводника, на каждом из которых имеется своё сопротивление. В данном случае полное сопротивление определяется как:

Параллельная цепь

Если посмотреть на эту формулу, можно прийти к выводу, что добавляя сопротивления одинаковой величины, вы уменьшаете сопротивление цепи в целом. Согласно закону Ома это практически наращивает ток!

Если это кажется алогичным, представьте для себя поток автомобилей, которые выезжают с парковки через один шлагбаум и тот же самый поток который выезжает со стоянки, которая имеет несколько выездов. Несколько выездов очевидно прирастит поток покидающих стоянку машин.

Падение напряжения в последовательной цепи

Если вы желаете отыскать падение напряжения на отдельных резисторах в цепи, сделайте следующие деяния:

1. Высчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
2. Высчитайте ток в цепи, который одинаков для каждого резистора, так как в цепи только один проводник.
3. Высчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены последовательно, где R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и R3 = 6 Ом. Чему равно падение напряжения на каждом резисторе?

• Поначалу рассчитаем общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
• Дальше рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
• Сейчас используем ток, дабы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя Закон Ома (U = IR) для каждого резистора, получим значения R1, R2 и R3 равными 8 В, 4 В и 12 В соответственно.

Падение напряжения в параллельной цепи

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены параллельно, где R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и R3 = 6 Ом, как и в предшествующей схеме. Чему будет равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на паралельно присоединенное сопротивление

В данном случае все проще: независимо от значения сопротивления падение напряжения на каждом резисторе идиентично. Это значит, что падение напряжения на каждом из них — это просто общее напряжение цепи, деленное на количество резисторов в цепи, либо 24 В / 3 = 8 В.

Применяя эти легкие правила вы можете высчитать падение напряжения даже в сложной цепи, довольно только поделить её на обыкновенные участки.

Админ. Увлекаюсь программированием и радиоэлектроникой. Учусь в радиотехническом техникуме на заочном отделении.