Резистор — что это такое и для чего нужен
Резистор это один из наиболее распространенных электрических элементов, широко используемых в радиоэлектронике. Любой, кто имеет дело с электросхемами или монтажом радиодеталей на печатную плату, должен знать, для чего нужен резистор, как отличить его от других деталей (например, светодиодов), как эти компоненты ведут себя в электрических цепях.
Нелинейные резисторные изделия
Что такое резистор
Резистор что это такое? Основным свойством данного типа радиоэлементов является наличие активного сопротивления электротоку. В отличие от реактивного, оно не скапливает энергию внутри, а передает ее в окружающее пространство. Это свойство и обусловливает принцип работы резистора. В некоторых источниках и схемах слово «сопротивление» применяется в качестве наименования этой детали.
Из чего состоит резистор? Устройство этого элемента довольно простое. Основной составляющей является проволочный или пленочный компонент с большим показателем удельного сопротивления. В его роли могут выступать металлические оксиды, никелин, нихром и некоторые другие материалы.
Принцип работы
Флюс для пайки – что это такое и для чего он нужен
Приобретая деталь, нужно понимать, как именно работает резистор. Любой проводниковый компонент имеет определенные особенности, обусловленные его внутренним строением.
Когда электроток идет по проводнику, заряженные частицы, проходя через его структуру, теряют энергетический запас, отдавая его наружу и нагревая вещество. Известно, что величина напряжения равна произведению проходящего по проводнику тока и сопротивления материала, из которого он изготовлен.
Что же делает резистор? Поскольку он содержит в себе компонент с очень высокой сопротивляемостью току, при прохождении последнего на элементе понижается напряжение, и происходит выделение некоторой части мощности в виде теплоты.
Виды резисторов
Конденсатор — для чего нужен, устройство и принцип работы
При выборе подходящей детали нужно не только знать, для чего нужны в цепи резисторы, но и иметь представление о типах этих компонентов. Помимо переменных и постоянных, существуют также нелинейные приборы, чей основной параметр – сопротивление (параметр нестабилен и меняется под действием некоторого фактора внешней среды, к примеру, лучей света, температуры или напряжения).
Постоянные резисторы
Эти компоненты характеризуются неизменным значением показателя сопротивления. В отношении вариантов исполнения эти изделия бывают разными: от крупногабаритных, рассеивающих значительную мощность, до миниатюрных smd-компонентов, но все их объединяет константность сопротивления.
Изображение постоянных резисторов на схемах
Переменные резисторы
Здесь, напротив, значение сопротивления вариативно. В эту группу входят реостаты, регулирующие силу тока, и потенциометры, осуществляющие контроль напряжения. Также сюда относятся подстраивающиеся компоненты, снабженные специальными пазами. Для регуляции сопротивления в пазах надлежит проделывать манипуляции ключом, прилагающимся к прибору.
Типы переменных компонентов
Термисторы
Данные компоненты имеют в себе полупроводниковые детали и отличаются зависимостью сопротивления от окружающей температуры. Эту зависимость характеризует тепловой коэффициент, демонстрирующий, насколько меняется сопротивление элемента при перепадах температуры. У обычных термисторных изделий оно снижается при потеплении, но есть еще позисторы, чья основная характеристика при увеличении температуры также повышается.
Варисторы
Благодаря зависимости от напряжения, их широко используют для защиты сети от резких перепадов и избыточных значений упомянутого параметра. Вследствие сильного снижения сопротивления при таком инциденте ток идет через него, обходя главную цепь и обеспечивая ей изоляцию.
Важно! Из-за того, что элемент принимает на себя большую мощность, после инцидента он зачастую приходит в негодность.
Фоторезисторы
Такие компоненты меняют значение своего ключевого параметра, когда на них падает свет. Работает для этой цели, как свет солнца, так и искусственное освещение, к примеру, от фонаря.
Тензорезисторы
В них используются очень тонкие проводниковые компоненты, подвергающиеся растяжке, из-за чего их сопротивление повышается. Применяются в разного рода датчиках и электронных приборах для измерения массы.
Полупроводниковые резисторы
В таких изделиях эксплуатируются свойства тех или иных полупроводниковых материалов – менять сопротивление под действием механического давления, влажности, температуры, освещенности или иного фактора. Используемые полупроводниковые компоненты подвергаются равномерной легировке примесями. Отдельные виды последних также позволяют изготавливать разные типы изделий.
Основные характеристики
Что такое потенциал в электричестве
Зная, для чего в цепи нужно сопротивление, можно приступить к выбору подходящего изделия для конкретного случая. Надлежит обращать внимание на такие параметры, как номинал сопротивления и категория точности. Последняя демонстрирует процент, на который реальное сопротивление может отличаться от указанного в ту или другую сторону.
Важно! Также нужно обращать внимание на показатели выделяемой на компоненте мощности. Целесообразно приобретать изделия с мощностным запасом не менее, чем в 20%.
Где и для чего применяются
Основная область применения резисторов – контроль показателя тока. Чтобы узнать показатель ограничительного сопротивления, пользуются формулой:
R=(U2-U1)/I,
где:
- U1 – рабочий номинал контролируемого компонента,
- U2 – напряжение на источнике питания,
- I – номинал тока.
Среди других областей можно отметить задание электротока транзисторам. Балластные резисторы используют для поглощения избытка напряжения.
Резистор в цепи
Детали с постоянным сопротивлениям в отечественной номенклатуре обозначаются прямоугольником, внутри которого находится определенное число черт, положение которых соответствует определенному номиналу. В зарубежных схемах их символ имеет зигзагообразную форму.
Переменные варианты отличаются направляющейся к прямоугольнику сверху линией со стрелой. Она демонстрирует опцию регуляции сопротивления. Иногда выводы элемента нумеруют цифрами.
Фоторезистор иллюстрируется прямоугольной фигурой, заключенной в круг, к которой направляется пара стрел, обозначающих световые лучи. Остальные полупроводниковые изделия символизируются зачеркнутым косой чертой прямоугольником. Буква показывает, от какого параметра зависит сопротивление (t – температура, U – напряжение и так далее).
Важно! Несколько резисторных компонентов могут быть объединены в цепь параллельно или последовательно. В первом случае будет справедливым выражение: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + 1/Rn. Сопротивление такой композиции будет ниже, чем у элемента с самым низким номиналом. Во втором случае итоговый показатель для системы равен сумме сопротивлений всех входящих в нее элементов.
Номиналы
Типовые значения выпускаемых в продажу резисторных элементов подчиняются некоторому ряду номиналов, в основе которого лежит положение о том, что шаг между показателями закрывает разрешенную погрешность. Например, когда номинал изделия 10 Ом, а допустимая погрешность равна 10%, у резистора, идущего в ряду последующим, будет показатель в 12 Ом. Элементы объединяют в серии, для каждой из которых существует отдельный ряд номиналов.
Маркировка
Советские изделия маркируются буквами и цифрами. При этом небольшие номиналы (до ста Ом) демонстрируются буквами R или Е, а тысячи – буквой К. Например, 250R = 250 Ом, 2К3 = 2,3 кОм = 2300 Ом, К25 = 0,25 кОм = 250 Ом. Иногда цифробуквенные коды встречаются и на импортных изделиях, например, 4W – мощность в 4 ватта, 50R – сопротивление в 50 Ом. Все-таки чаще они маркируются цветными полосами.
Цветовая маркировка
Отдельные фирмы-производители располагают разными системами значений цветовых полос. Число таковых может быть от 3 до 6. Если под рукой нет инструкции от производителя, нужно посмотреть, сколько полос имеется на корпусе элемента, и по названию фирмы найти соответствующую таблицу в сети. Первой полосой нужно считать расположенную наиболее близко к выводу.
Чтобы предохранить цепь от скачков напряжения, важно знать, что такое резистор, и уметь подбирать подходящий для конкретного случая элемент. Важно также уметь правильно рассчитать номиналы резисторов для последовательного подключения в цепь.
Источник: https://amperof.ru/teoriya/rezistor-dlya-chego-nuzhen.html
Что такое подтягивающий резистор: pull-up и pull-down, расчет подтягивающего резистора
Резисторы являются устройствами ограничения тока, которые широко используются в электронных схемах и изделиях. Резистор – это пассивный компонент, который обеспечивает сопротивление при протекании тока через него. Сегодня существует много разных типов резисторов.
Если мы рассмотрим цифровую схему, то ее контакты всегда будут либо в состоянии логического 0, либо в состоянии логической 1. В некоторых случаях нам нужно изменить состояние с 0 на 1 или с 1 на 0. В любом случае нам нужно удерживать цифровой контакт либо в 0 и затем изменить состояние на 1, либо нам нужно удерживать его на 1, а затем изменить на 0. В обоих случаях нам нужно сделать цифровой вывод либо «высоким», либо «низким», но его нельзя оставлять плавающим.
Таким образом, в каждом случае состояние меняется, как показано ниже.
Теперь, если мы заменим значение High и Low фактическим значением напряжения, то High будет логическим уровнем 1 (скажем, 5V), а Low будет заземлением или 0 В.
Pull-up резистор используется, чтобы сделать состояние по умолчанию цифрового вывода высоким, то есть High (на изображении выше это 5 В), а Pull-Down резистор делает в точности наоборот, он делает состояние по умолчанию цифрового контакта низким, то есть Low (0 В).
Но зачем нам нужны эти резисторы, вместо этого мы могли бы подключить цифровые логические выводы непосредственно к напряжению уровня логики или к земле, как показано на рисунке ниже?
Так делать нельзя. Поскольку цифровая схема работает при слабом токе, подключение логических контактов непосредственно к напряжению питания или заземлению не является хорошим вариантом. Поскольку прямое соединение в конечном итоге увеличивает ток, как и короткое замыкание, это может привести к повреждению чувствительной логической схемы.
Чтобы контролировать ток, нам нужны резисторы с понижением или повышением напряжения. Подтягивающий к питанию (pull-up) резистор позволяет контролировать поток тока от источника напряжения питания к цифровым входным контактам, а подтягивающие к земле (pull-down) резисторы могут эффективно управлять током от цифровых контактов к земле.
В то же время оба резистора, понижающий и понижающий, поддерживают цифровое состояние низкого или высокого логического уровня.
Где и как использовать подтягивающие резисторы
Ссылаясь на приведенное выше изображение микроконтроллера, где цифровые логические выводы закорочены с заземлением и питанием, мы могли бы изменить соединение, используя pull-up и pull-down резисторы. Предположим, нам нужно логическое состояние по умолчанию, и мы хотим изменить состояние с помощью некоторого взаимодействия или внешних периферийных устройств, мы используем pull-up или pull-down резисторы
Использование pull-up резистора
Если нам нужно высокое логическое состояние по умолчанию и мы хотим изменить состояние на низкое с помощью внешнего взаимодействия, мы можем использовать подтягивающий резистор, как показано на рисунке ниже.
Цифровой логический входной контакт P0.5 может переключаться с логической 1 или High на логическую 0 или Low с помощью переключателя SW1. Резистор R1 действует как подтягивающий резистор. Он связан с логическим напряжением от источника питания 5В. Таким образом, когда переключатель не нажат, на контакт логического входа всегда подается напряжение по умолчанию 5 В, если контакт не закорочен на землю, то логический уровень станет низким (Low).
Однако, как мы уже говорили, контакт не может быть напрямую закорочен на землю или питание, поскольку это в конечном итоге приведет к повреждению цепи из-за короткого замыкания, но в этом случае мы снова замыкаем на землю с помощью замкнутого переключателя. Но, посмотрите внимательно, на самом деле это не короткое замыкание. Поскольку, согласно закону Ома, из-за сопротивления подтягивающего резистора небольшое количество тока будет течь от источника к резистору и переключателю и затем достигнет земли.
Если мы не используем этот подтягивающий резистор, выход будет непосредственно закорочен на землю при нажатии переключателя, с другой стороны, когда переключатель будет разомкнут, вывод логического уровня будет плавать, что может дать некоторый нежелательный результат.
Использование pull-down резистора
То же самое верно и для резистора с понижением напряжения. Рассмотрим нижеследующее соединение, где показан pull-down резистор в цепи.
На изображении выше происходит прямо противоположное предыдущему варианту с pull-up резистором. Здесь мы имеем понижающий резистор R1, который связан с землей или 0В. Таким образом, вывод цифрового логического уровня P0.
3 по умолчанию равен 0 до тех пор, пока не будет нажат переключатель, и вывод логического уровня не станет высоким.
В этом случае небольшое количество тока протекает от источника 5 В через замкнутый переключатель и pull-down резистор, что предотвращает замыкание линии с источником 5 В.
Таким образом, для различных схем логического уровня мы можем использовать резисторы Pull-up и Pull-down. Это наиболее часто встречается в различном встроенном оборудовании, однопроводной системе протоколов, периферийных соединениях, Raspberry Pi, Arduino и прочих микроконтроллерных и микропроцессорных устройствах.
Расчет подтягивающего резистора
Теперь, когда мы знаем, как использовать подтягивающие резисторы Pull-up и Pull-down, возникает вопрос, как рассчитать номинал этих резисторов? Хотя во многих схемах цифрового логического уровня мы видим понижающие или понижающие резисторы в диапазоне от 2 кОм до 4,7 кОм. Но каково будет действительное номинальное значение?
Чтобы понять это, нам нужно знать, что такое логическое напряжение.
Какое напряжение является низким логическим уровнем, а какое – высоким? Для различных логических уровней различные микроконтроллеры используют разные диапазоны напряжения для высокого логического уровня и низкого логического уровня.
Если мы рассмотрим вход уровня транзисторно-транзисторной логики (TTL), ниже на графике будет показано минимальное логическое напряжение для высокого логического сигнала и максимальное логическое напряжение для обнаружения низкого логического сигнала.
Как мы видим, для логики TTL максимальное напряжение логического 0 составляет 0,8 В. Таким образом, если мы предоставим менее 0,8 В, логический уровень будет принят как 0. С другой стороны, если мы обеспечим более 2 В до максимума 5,25 В, сигнал будет распознан как высокий логический уровень.
Но при напряжении от 0,8 до 2 В это пустая область, при этом напряжении нельзя гарантировать, что логика будет принята High или Low.
Итак, для безопасности, в архитектуре TTL мы принимаем от 0 В до 0,8 В как низкий уровень и от 2 В до 5 В как высокие, что гарантирует, что 0 и 1 будут распознаваться логическими микросхемами при этом предельном напряжении.
Для определения значения подтягивающего резистора по формуле используется простой закон Ома:
V = I x R
R = V / I
В случае подтягивающего pull-up резистора, V будет напряжением источника. И ток будет максимальным током, потребляемым логическими линиями.
Rpull-up = (Vпит – Vвыс(min)) / Iпотр
Здесь Vпит – это напряжение питания, Vвыс(min) – это минимальное допустимое напряжение высокого логического уровня, а Iпотр – максимальный ток, потребляемый цифровым выводом.
То же самое относится и к pull-down резистору. Но формула имеет небольшое изменение.
Rpull-up = (Vниз(max) – 0) / Iотд
Здесь Vниз(max) – максимальное напряжение низкого логического уровня, а Iотд – максимальный ток, отдаваемый цифровым выводом.
digitrode.ru
Источник: http://digitrode.ru/articles/1700-chto-takoe-podtyagivayuschiy-rezistor-pull-up-i-pull-down-raschet-podtyagivayuschego-rezistora.html
Зачем и для чего нужны резисторы — разбор на примерах и схемах
Резистор – это самая распространенная деталь в электронике. Он гасит лишнее напряжение, ограничивает ток, изменяет и фильтрует сигналы. Резисторы применяются везде, от процессоров, где их миллионы, до энергетических систем. где их размеры с напольный шкаф.
Свойства в теории и практике
Основное свойство этой радиодетали – это сопротивление. Измеряется в омах (Ом).
Разберем для начала понятие активного сопротивления. Оно так называется потому, что есть у всех материалов (даже у сверхпроводников, пусть и 0,00001 Ом). И именно оно является основным у резисторов.
Что говорит теория
В теории у резистора есть постоянное сопротивление, которое на зависит от внешних условий (температуры, давления, напряжения и т.п.).
График зависимости тока от напряжения прямолинеен.
В идеальных и математических условиях у резистора только активное сопротивление. По типам бывают нелинейные и линейные резисторы.
Что на самом деле
На самом у всех резисторов непрямолинейная зависимость тока от напряжения. То есть, его сопротивление тоже зависит от внешних условий, конкретно от температуры.
Конечно, эта зависимость не такая, как у полупроводников, но она есть. И самое главное, у этой радиодетали есть емкость и индуктивность. Помимо активного сопротивления, есть еще и реактивное.
Реактивное сопротивление отличается от активного тем, что оно по разному пропускает электрический ток на разных частотах.
Например, для постоянного тока сопротивление 200 Ом, а если есть высокие значения индуктивности, то на частотах выше 2 кГц, сопротивление будет уже 250 Ом.
Именно поэтому резисторы делаются из разных материалов. Они бывают керамическими, углеродными, проволочными и у них разные допуски и погрешности. SMD деталь обладает меньшей емкостью и индуктивностью, чем DIP.
Еще существует специальные типы резисторов с более выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой. Если у обычных резисторов вольт-амперный график чуть-чуть не линейный, то у такого типа деталей он лавинообразный.
У них сопротивление резко зависит от внешних условий, не так. как у обычных:
- Терморезистор. Повышает или понижает сопротивление из-за влияния температуры;
- Варистор. Изменяет свои свойства в зависимости от приложенного напряжения;
- Фоторезистор. Уменьшается сопротивление, если на него действует свет;
- Тензорезистор. При деформировании (сжатии, механических воздействиях) изменяет свое сопротивление.
Кроме того, еще одна особенность активного сопротивления – выделение тепла, когда проходит электрический ток. Когда протекает электрический ток замкнутой цепи, электроны ударяются об атомы. И поэтому выделяется тепло. Тепло измеряется в мощности. Она рассчитывается исходя из напряжения и тока.
Одна из популярных функций резисторов это снижение напряжения и ограничения тока. Например, если через резистор проходит ток 0,25 А и на нем есть падение напряжения 1 В, то мощность, которая будет на нем рассеиваться это 0,25 Вт.
Поэтому, некоторые детали и изменяют свое сопротивление, даже если они не предназначены для этого. Это уже свойства материала. И если резистор сделан из проволоки, то при нагреве она расширяется и ее проводимость ухудшается. Поэтому у деталей есть допуск, который измеряется в процентах.
И из-за этого и существуют резисторы с разной рассеиваемой мощностью. Нельзя ставить резистор 0,125 Вт на место 1 Вт. Он начнет греться, трескаться, чернеть. А потом и сгорит. Потому, что не рассчитан на такую мощность.
Обозначения на схемах
На схемах в Европе и СНГ обознается прямоугольником и латинской букой R. Согласно ГОСТу, на отечественных схемах не указывается номинал сопротивления, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, оно по умолчанию читается как 120 Ом.
В таблице примеры обозначений детали.
| Основное обозначение |
| 0,125 Вт |
| 0,25 Вт |
| 0,5 Вт |
| 1 Вт |
| 2 Вт |
| 5 Вт |
| Переменный |
| Подстроечный |
Типы включения и примеры использования
Основные типы включения это последовательные и параллельные соединения.
Последовательно сопротивление рассчитывается просто. Достаточно все сложить.
При последовательном соединении напряжение распределяется по резисторам согласно их сопротивлениям.
Это второе правило Кирхгофа. Например, напряжение 12 В, а пара резисторов по 1 кОм.
Соответственно, на каждом из них по 6 В. Это простой пример делителя напряжения. Здесь пара деталей делит напряжение, и благодаря этому можно получить необходимое напряжение.
Однако, если вы хотите использовать делитель напряжения для питания цепи, то должны помнить, что нужно согласовать сопротивления. В этой схеме сопротивление 1 кОм. Если вы подключите к ней нагрузку меньше этого сопротивления, то она не получит напряжения на свои выводы в полном объеме. Поэтому, все схемы с делителями напряжения должны быть рассчитаны и согласованы друг с другом.
Рассмотрим пример усилителя на транзисторе.
Здесь R1 и R2 образуют делитель напряжения, они выполняют роль делителя напряжения. Между этими двумя резисторами и базой транзистором протекает ток, который открывает транзистор.
Это необходимо для того, чтобы он работал без искажений.
Параллельное включение
При параллельном соединении радиодеталей, общее сопротивление цепи снижается. Если два резистора по 1 кОм соединены параллельно, то общее будет равно меньше 0,5 кОм, т.е. сопротивление цепи (эквивалентное) равно половине самого наименьшего.
В таком соединении наблюдается первое правило Кирхгофа. В точку соединения направляется ток в 1 А, а в узле он расходится на два направления по 0,5 А.
Формулы расчета
Для двух резисторов:
Для более:
Для тока параллельное соединение — это как вторая дорога или обходной путь. Еще такой тип соединения называют шунтированием. В качестве примера можно привести амперметр. Чтобы увеличить его шкалу показаний, достаточно подключить параллельно резистору еще один шунтирующий.
Его сопротивление рассчитывается по формуле:
Эквивалентное соединение
В схеме усилителя к эмиттеру транзистора VT1 подключена пара из резистора R3 и конденсатора C2.
В этом случае VT1 и R3 подключены последовательно друг к другу. Зачем это надо? Когда усилитель работает, транзистор начинает нагреваться и его сопротивление снижается. R3, как и в случае со светодиодом, не позволяет транзистору перегреваться. Он балансирует общее сопротивление, чтобы транзистор не вносил искажения в сигнал. Это называется режим термостабилизации.
А конденсатор C2 подключен к R3 параллельно. И это нужно для того, чтобы при нормальном режиме работы усилителя, переменный сигнал прошел без потерь. Так работает параллельный фильтр.
Если бы был только один R3, то мощность усилителя была намного меньше из-за того, что он забирает переменное напряжение на себя. А конденсатор пропускает без потерь, но не пропускает постоянное напряжение.
С помощью резисторов и конденсаторов можно делать фильтры. Так называются RC фильтры.
Эта пара может разделять сигнал на постоянные и переменные составляющие.
В качестве примера рассмотрим ФНЧ и ФВЧ.
В схеме фильтра низких частот конденсатор C1 забирает на себя высокочастотные токи. Его сопротивление для них намного меньше, чем у нагрузки. Он шунтирует нагрузку. Таким образом, можно получить низкую частоту, отделив от нее все высокие составляющие.
В фильтре высоких частот наоборот. Высокие частоты свободно проходят через C1, и если в сигнале есть низкочастотные, то они пойдут через R1.
Такие фильтры бывают разные по конструкции. П образные, Г образные и т.п. Конкуренцию резистору может составить катушка индуктивности или дроссель. У них меньше активное сопротивление, но реактивное больше. Благодаря этому снижаются потери от активного сопротивления.
Источник: https://tyt-sxemi.ru/vse-o-rezistorah/
Резисторы для светодиодов: калькулятор для правильного расчёта 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.
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.
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.
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.
Источник: https://elektro.guru/izmereniya-i-raschet/rezistory-dlya-svetodiodov-pravilnyy-raschet-soprotivleniya.html
Управление яркостью внешнего светодиода с помощью резисторов
На этом примере Вы научитесь изменять яркость светодиода, используя резисторы с различным сопротивлением.
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)
Макетная плата
Arduino Uno R3
Проводники
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:
Черный 0
Коричневый 1
Красный 2
Оранжевый 3
Желтый 4
Зеленый 5
Синий 6
Фиолетовый 7
Серый 8
Белый 9
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:
на
Загрузите измененный скетч на Arduino. Светодиод продолжит мигать, но на этот раз, используя питание от пина D7.
Источник: http://arduino-diy.com/arduino-upravleniye-yarkostyu-vneshnego-svetodioda-s-pomoshchyu-rezistorov
Резисторы в цепях управления силовых выключателей
Приветствую коллеги.
Как-то мы уже обсуждали цепи привода выключателя в статье «Зачем нужны реле РПВ и РПО?». Сегодня рассмотрим применение, в этих схемах, такого элемента, как резистор.
Где применяются резисторы, какие задачи они выполняют и что это дает? Поехали!
Резисторы для реле РПВ, РПО в схемах с электромеханикой
В старых схемах катушки электромеханических реле РПВ и РПО включались в цепи управления последовательно с резисторами (см. Рис.1). Делалось это для того, чтобы, при пробое катушки, напряжение на электромагнитах выключателя было меньше напряжения их срабатывания. В этом случае резистор являлся плечом делителя напряжения, на котором создавалось требуемое падение.
Рис. 1. Подключение реле РПВ, РПО в схемах с электромеханикой
Такая схема позволяла предотвратить несанкционированное включение/ отключение силового выключателя, которое может привести к нехорошим последствиям (особенно включение)
Интересно, что в современных схемах с микропроцессорными терминалами эти резисторы не применяются (см. Рис. 2)
Рис. 2. Подключение входов РПВ, РПО в схемах с МП РЗА
Дискретные входы РПВ и РПО включены в цепи управления напрямую. В нормальном режиме сопротивление дискретного входа очень большое (даже больше, чем у реле с резистором) и поэтому на электромагните практически нет напряжения. Это круто.
Однако, при пробое дискретного входа на электромагнит выключателя прикладывается полное напряжение опер. тока, что приведет к самопроизвольной операции выключателя. Это не круто.
В принципе можно было поставить резистор и в цепи с дискретным входом, но тогда для РПВ, РПО придеться применять отдельные входы с другим порогом срабатывания, на что никто из производителей МП РЗА не идет.
Шунтрирующие резисторы для дискретных входов
Еще одно применение резисторов в цепях привода показано на Рис. 3 Это шунтирующие резисторы для дискретных входов РПВ и РПО в схемах с микропроцессорными терминалами РЗА.
Рис. 3. Шунтирующие резисторы для входов РПВ и РПО
Как видите, эти резисторы подключаются параллельно дискретным входам терминала и нужны для того, чтобы увеличить падение напряжения на внешнем контакте (в данном случае блок-контакте выключателя), при его срабатывании. Тот же делитель напряжения, только для обратной цели.
Зачем увеличивать напряжение на внешнем контакте?
Дело в том, что в такой схеме на контакте падает очень маленькое напряжение (из-за большого сопротивления дискретного входа) и существующая оксидная пленка, в месте контакта, может просто не пробиться. Контакт замкнулся, а сигнал не прошел.
Другими словами не все контакты способны коммутировать дискретный вход терминала. Для увеличения напряжения на контакте уменьшают входное сопротивление контакта, путем добавление параллельного резистора.
На самом деле такие резисторы используются не только в цепях РПВ, РПО, но для шунтирования других дискретных входов. Иногда в шкафах РЗА устанавливаются целые сборки с резисторами (см. Рис. 4). Просто блок-контакты выключателя обычно находятся в наименее благоприятных условиях эксплуатации, что и проводит к образованию оксидной пленки.
Рис. 4. Шунтирующие резисторы для других входов терминала
Стоит отметить, что практически все современные терминалы имеют специальные дискретные входы с режекцией сигнала, которые изменяют свое сопротивление в ходе коммутации внешним контактам. Такие входы уже не нужно шунтировать и постепенно схемы с резисторами уходят в прошлое.
Шунты для контроля протекания тока
Еще одним способом применения резисторов/шунтов является контроль за протеканием тока через цепи управления приводом (см. Рис.5). Шунт с малым сопротивлением включается последовательно с электромагнитом и обтекается его током при каждой операции управления.
Рис. 5. Шунты для контроля тока через ЭМ
Падение напряжения на данном шунте (около 5 В) можно зафиксировать специальным входом терминала и использовать логический сигнал «Наличие тока в цепи управления» в логике. Например, в логике защиты от длительного протекания тока через ЭМ.
Контроль такого напряжения гораздо легче, чем прямой контроль протекающего тока из-за повышенного тепловыделения, при последнем способе.
Данный способ контроля тока применяется в некоторых терминалах НПП «ЭКРА» и НТЦ «Механотроника».
Вот такие есть примеры использования резисторов в цепях управления силовым выключателя. А какие еще примеры знаете вы? Пишите об этом в комментариях)
Удачи!
Источник: https://pro-rza.ru/rezistory-v-tsepyah-upravleniya-silovyh-vyklyuchatelej/
Реостаты. Виды и устройство. Работа и особенности
Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.
Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.
Разберем цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.
Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.
Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.
Устройство реостата
На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.
Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.
Принцип действия
Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.
Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.
Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.
При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.
На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.
Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.
Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.
Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.
Реостат в виде тора
Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.
Рычажные реостаты
Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.
Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.
Штепсельные
Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.
Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.
Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:
- Угольные.
- Металлические.
- Жидкостные.
- Керамические.
Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:
Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.
Металлические реостаты
Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.
В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.
Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.
Масляные
Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.
Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.
Похожие темы:
Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/reostaty/
Реостаты. Что это за устройства и зачем они нужны?
Несмотря на практически полностью цифровой мир, аналоговые системы все еще используются. И одним из представителей аналоговых систем является реостат.
Классификация реостатов и требования к ним
Реостаты могут иметь различное назначение и в зависимости от него делятся на нагрузочные, пусковые, регулировочные, пускорегулировочные и реостаты возбуждения.
Для уменьшения габаритов, пусковые реостаты и их пусковая часть должны иметь большую постоянную времени. Как правило, особые требования к стабильности рабочего сопротивления не предъявляются. Такие реостаты предназначены для работы в кратковременном режиме. Интервал между пусками не может быть меньше двукратного времени пуска для восстановления температуры реостата.
К другим видам реостатов предъявляются жесткие требования по стабильности сопротивления. Они должны рассчитываться для длительного режима работы. В силовых цепях электропривода наибольшее распространение получили реостаты с металлическими резисторами. Для переключения используются кулачковые, плоские и барабанные контроллеры.
По способу охлаждения реостаты подразделяют на воздушные, масляные, а также с принудительным водяным или масляным охлаждением.
Конструкция реостатов с воздушным охлаждением
В реостатах с воздушным охлаждением резисторы и переключающее устройство располагаются в воздухе так, чтобы обеспечить максимальное охлаждение при минимальных габаритах. Конвективные потоки воздуха, перемещаясь снизу вверх, «омывают» резисторы.
Кожухи, которые закрывают токоведущие элементы (резисторы) от прикосновения, не должны препятствовать циркуляции охлаждающего воздуха. Максимальная температура кожуха не должна превышать 160 0С.
Температура переключающих элементов не должна превышать 110 0С.
В реостатах с воздушным охлаждением могут применяться резисторы всех типов. Резисторы и контроллер компонуются в один аппарат в случае небольшой мощности. При больших мощностях контроллер выноситься в отдельный аппарат.
Для пуска электрических машин постоянного тока мощностью до 42 кВт с компаундным или шунтовым возбуждением могут применяться реостаты серий РП и РЗП. В данных реостатах помимо силовых резисторов и переключающих элементов есть включающий контактор, используемый для нулевой защиты, а также реле максимального тока для защиты от перегрузок. В этих реостатах используются рамочные элементы и резисторы на фарфоровом каркасе.
Переключающее устройство выполнено в виде плоского контроллера с самоустанавливающимся подвижным мостиковым контактом с вращательным движением. Кроме контроллера на гетинаксовой плите располагаются максимальное реле мгновенного действия РМ и малогабаритный контроллер. На стальном основании смонтированы узлы реостата. Реостат закрыт кожухом, который защищает реостат от попадания брызг воды, но не препятствует свободному обдуву токоведущих элементов.
Электрическая схема включения одного из типов реостатов приведена ниже:
При пуске электродвигателя постоянного тока необходимо шунтовую обмотку возбуждения подключить к напряжению сети, а в якорную цепь ввести пусковой резистор, сопротивление которого уменьшается с помощью контроллера по мере увеличения скорости вала электрической машины. Подвижный мостиковый контакт 16 замыкает контакт 0 – 13, который является неподвижным, с токосъемными шинками 14 и 15, имеющими форму дуг окружности.
Обмотка контакта КМ закорочена в нулевом положении подвижного контакта, контактор отключен и с обмотки электродвигателя снято напряжение. На катушку контактора будет подано полное напряжение в положении 3, в результате чего его контакты замкнуться. На обмотку возбуждения будет подано полное напряжение, а в цепь якоря будет введен пусковой резистор. В последнем положении реостата пусковое сопротивление напряжение полностью выведено из цепи якоря.
Реле максимального тока РМ сработает в случае перегрузки электрической машины и разорвет цепь катушки КМ. Контактор отключится и отключит электродвигатель. После отключения электрической машины контакты РМ снова замкнуться, однако контактор КМ не включится, так как после отключения КМ нижний вывод катушки теряет питание.
Чтобы снова запустить двигатель необходимо возвратить подвижной контакт контроллера в нулевоеили второе положение, то есть возвратить в исходное положение, и повторить процедуру пуска.
Резистор Rэк служит для уменьшения мощности, потребляемой катушкой контактора, поскольку во время работы двигателя контактор находится всё время включенным, а также подбора оптимальной величины напряжения (или тока) выключения контактора, когда подаваемое входное напряжение на контакты +Л1 и –Л2 может принять значение ниже необходимого для нормальной работы привода.
Передвижной контакт переводится в нулевое положение при нормальном отключении электродвигателя.
Как упоминалось выше, при уменьшении внешнего напряжения, подаваемого на контакты +Л1 и –Л2 , ниже допустимого значения, автоматически происходит отключения электрической машины. Таким образом реализуется минимальная защита.
Холостые контакты 1, 2, 4, 5 защищают контроллер от электрической дуги, которая может возникнуть из-за большого тока. Данная схема реостата позволяет осуществить дистанционное отключение электрической машины.
Кнопка аварийного останова (нормально замкнутый контакт) включается в цепь катушки контактора, так же как и РМ.
Чтобы правильно подобрать реостат необходимо знать мощность двигателя, вид нагрузки (например, вентиляторная нагрузка) и условия пуска (пуск на холостом ходу или с полной/частичной нагрузкой), а также напряжение питания электрической машины.
Если эти параметры известны, то с помощью специальных таблиц выбираем номера элементов резисторов и мощность реостата.
Пускорегулирующие реостаты имеют аналогичную конструкцию и схему. После окончания процесса пуска при дальнейшем вращении того же подвижного контакта изменяется величина сопротивления в цепи элекродвигателя.
Масляные реостаты
Контроллер и металлические элементы резисторов масляного реостата располагаются в трансформаторном масле. Трансформаторное масло, по сравнению с воздухом, обладает значительной удельной теплоемкостью и теплопроводностью.
Благодаря этому оно активно отбирает тепло от быстро нагревающейся проволоки.
Так как в процессе нагрева участвует большое количество масла – постоянная времени реостата резко возрастает, что позволяет значительно уменьшить габариты пусковой установки для мощных электродвигателей.
Для улучшения теплового контакта масла и проволоки и предотвращения перегревов в реостатах применяют ленточные поля, элементы проволочные и в виде свободной спирали, а также зигзагообразные элементы из чугуна и электротехнической стали.
Также стоит помнить, что при температурах меньше 0 0С вязкость масла повышается, в результате чего снижается его охлаждающая способность. Поэтому реостаты с трансформаторным маслом не стоит применять при отрицательных температурах окружающей среды.
Цилиндрическая поверхность кожуха, как правило, определяет поверхность охлаждения масляного реостата. Данная поверхность меньше, чем поверхность охлаждения проволоки. Поэтому для длительного режима работы масляные реостаты использовать не целесообразно. Мощность, которую может рассеять реостат, также ограничивает небольшая допустимая температура нагрева масла.
После трехкратного пуска электродвигателя реостату нужно время, чтобы охладиться до температуры окружающей среды. Процесс охлаждения, как правило, занимает около 1 часа. Именно поэтому масляные реостаты используются для редких пусков.
Максимальная температура трансформаторного масла не должна превышать 115 0С. Это связано с тем, что в процессе нагрева масло разлагается, и продукты его разложения оседают на поверхности проволоки, что приводит к ухудшению теплового контакта металла с маслом.
Малые силы трения позволяют увеличить силу нажатия контактов и в 3-4 раза увеличить токовую нагрузку. Это позволяет значительно снизить габариты переключающего устройства и, соответственно, всего реостата.
Также наличие трансформаторного масла значительно улучшает процессы гашения электрической дуги. Однако масло приносит не только пользу реостатам, но и вред при работе контактов в длительном режиме.
Продукты разложения масла, постепенно оседая на поверхности контактов, увеличивают переходное сопротивление, и, соответственно, температуру самих контактов. Результатом чего будет становиться еще более интенсивный процесс разложения.
Исходя из этого, расчет контактов ведется таким образом, чтоб их температура не превышала 125 0С.
Масляные реостаты довольно часто применяют для пуска асинхронных электродвигателей с фазным ротором. При мощностях электродвигателей до 50 кВт используют плоские контроллеры с круговым движением подвижного контакта. При больших мощностях используют контроллеры барабанного типа.
Также реостаты могут иметь дополнительные блок-контакты (по требованию заказчика) для сигнализации о положении элементов реостата и блокировки с линейным контактором в статорной цепи асинхронной машины. Если реостат не установлен в нулевую позицию (в цепь ротора включено максимальное сопротивление), цепь электромагнита линейного контактора разомкнута, и напряжение на электродвигатель не подается.
В конце пуска электрической машины реостат должен быть выведен из пусковой цепи, а ротор закорочен. Это связано с тем, что пусковые элементы рассчитаны на кратковременный режим работы (только пуск). Чем выше мощность электродвигателя, тем больше ступеней должен иметь реостат, так как с увеличением мощности увеличивается инерционность электрической машины, а вместе с ней, соответственно, и время пуска.
Для выбора реостата нужно иметь следующие данные:
- Условия пуска (с полной нагрузкой или нет);
- Номинальный ток ротора Iн.р.;
- Мощность электрической машины Рн, а также напряжение на заторможенном роторе при номинальном напряжении на статоре.
Знание данных параметров позволяет выбрать реостат с каталогов.
К минусам масляного выключателя нужно отнести малое количество пусков в час из-за медленного охлаждения трансформаторного масла, повышенная пожароопасность, а также загрязнение помещения. Масляные реостаты рекомендовано применять для редких пусков (2-3 пуска в час) и во взрывобезопасных помещениях.
Жидкостные реостаты
Для регулирования скорости вращения электродвигателей мощностью в несколько тысяч киловатт необходимы реостаты, рассчитанные на большую, длительно рассеиваемую мощность (порядка 500 – 600 кВт).
Металлические реостаты с воздушным охлаждением получаются очень большими. Для переключения ступеней (резисторов) нужно применять мощные контакторы.
При мощностях свыше 3000 кВт имеет смысл использовать жидкостные реостаты. В таких устройствах резистивными элементами служит раствор электролита. Сопротивление такого реостата может меняться либо за счет изменения площади электродов, либо за счет изменения расстояния между электродами. Удельное сопротивление электролита зависит от температуры. Поэтому для стабильной работы жидкостного реостата необходимо следить за изменением температуры электролита и не допускать больших скачков.
Тепло от электролита отводится с помощью специальных труб-радиаторов, по которым протекает вода и забирает часть тепла электролита.
Источник: https://elenergi.ru/ustrojstvo-vidy-naznachenie-i-oblasti-primeneniya.html
Расчет резистора для светодиода, калькулятор
Светодиод имеет очень небольшое внутреннее сопротивление, если его подключить напрямую к блоку питания, то сила тока будет достаточной высокой, чтобы он сгорел. Медные или золотые нити, которыми кристалл подключается к внешним выводам, могут выдерживать небольшие скачки, но при сильном превышении перегорают и питание прекращает поступать на кристалл. Онлайн расчёт резистора для светодиода производится на основе его номинальной рабочей силы тока.
- 1. Онлайн калькулятор
- 2. Основные параметры
- 3. Особенности дешёвых ЛЕД
Онлайн калькулятор
Предварительно составьте схему подключения, чтобы избежать ошибок в расчётах. Онлайн калькулятор покажет вам точное сопротивление в Омах. Как правило окажется, что резисторы с таким номиналом не выпускаются, и вам будет показан ближайший стандартный номинал.
Если не удаётся сделать точный подбор сопротивления, то используйте больший номинал. Подходящий номинал можно сделать подключая сопротивление параллельно или последовательно. Расчет сопротивления для светодиода можно не делать, если использовать мощный переменный или подстроечный резистор. Наиболее распространены типа 3296 на 0,5W.
При использовании питания на 12В, последовательно можно подключить до 3 LED.
Резисторы бывают разного класса точности, 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может погрешность в этих пределах в положительную или отрицательную сторону.
Не забываем учитывать и мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла. Если она будет мала, то он перегреется и выйдет из строя, тем самым разорвав электрическую цепь.
Чтобы определить полярность можно подать небольшое напряжение или использовать функцию проверки диодов на мультиметре. Отличается от режима измерения сопротивления, обычно подаётся от 2В до 3В.
Основные параметры
Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД
Так же при расчёте светодиодов следует учитывать разброс параметров, для дешевых они будут максимальны, для дорогих они будут более одинаковыми. Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их в равных условиях, то есть последовательно.
Уменьшая тока или напряжение снизить яркость до слегка светящихся точек. Визуально вы сможете оценить, некоторые будут светится ярче, другие тускло. Чем равномернее они горят, тем меньше разброс.
Калькулятор расчёта резистора для светодиода подразумевает, что характеристики светодиодных чипов идеальные, то есть отличие равно нулю.
Напряжение падения для распространенных моделей маломощных до 10W может быть от 2В до 12В. С ростом мощности увеличивается количество кристаллов в COB диоде, на каждом есть падение. Кристаллы включаются цепочками последовательно, затем они объединяются в параллельные цепи. На мощностях от 10W до 100W снижение растёт с 12В до 36В.
Этот параметр должен быть указан в технических характеристиках LED чипа и зависит от назначения:
- цвета синий, красный, зелёный, желтый;
- трёхцветный RGB;
- четырёхцветный RGBW;
- двухцветный, теплый и холодный белый.
Особенности дешёвых ЛЕД
Источник: http://led-obzor.ru/raschet-rezistora-dlya-svetodioda-kalkulyator
Конвертер величин
Светодиод (светоизлучающий диод) — полупроводниковый источник излучения в оптическом диапазоне с двумя или более выводами. Монохромные светодиоды обычно имеют два вывода, двухцветные — два или три вывода, трехцветные снабжены четырьмя выводами. Светодиод излучает свет, если к его вывода приложено определенное прямое напряжение.
Обычный инфракрасный светодиод и его условное обозначение на принципиальных схемах (на российских принципиальных схемах светодиоды изображают без разрыва проводника). Квадратный кристалл светодиода установлен на отрицательном электроде (катоде). К положительному электроду (аноду) кристалл подключается с помощью тонкого проводника.
Для подключения светодиода к источнику питания можно использовать простую схему с последовательно включенным токоограничительным резистором. Резистор необходим в связи с тем, что падение напряжение на светодиоде является постоянным в относительно широком диапазоне рабочих токов.
| Инфракрасный | Арсенид галлия (GaAs) | 850-940 нм | |
| Красный | Арсенид-фосфид галлия (GaAsP) | 620-700 нм | 1.6—2.0 В |
| Оранжевый | Арсенид-фосфид галлия (GaAsP) | 590-610 нм | 2.0—2.1 В |
| Желтый | Арсенид-фосфид галлия (GaAsP) | 580-590 нм | 2.1—2.2 В |
| Зеленый | Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) | 500-570 нм | 1.9—3.5 В |
| Синий | Нитрид индия-галлия (InGaN) | 440-505 нм | 2.48—3.6 В |
| Белый | Диоды с люминофором или трехцветные RGB | Широкий спектр | 2.8—4.0 В |
Поведение светодиодов и резисторов в схемах отличается. В соответствии с законом Ома, резисторы имеют линейную зависимость падения напряжения от протекающего через них тока:
Вольтамперные характеристики типичных светодиодов различных цветов
Если напряжение на резисторе увеличивается, ток также пропорционально увеличивается (здесь мы предполагаем, что величина сопротивления резистора остается постоянной). Светодиоды ведут себя не так. Их поведение соответствует поведению обычных диодов.
Вольтамперные характеристики светодиодов разного цвета приведены на рисунке. Они показывают, что ток через светодиод не прямо пропорционален падению напряжения на светодиоде. Видно, что имеется экспоненциальная зависимость тока от прямого напряжения.
Это означает, что при небольшом изменении напряжения ток может измениться очень сильно.
Если прямое напряжение на светодиоде невелико, его сопротивление очень большое и светодиод не горит. При превышении указанного в технических характеристиках порогового уровня светодиод начинает светиться и его сопротивление быстро падает.
Если приложенное напряжение превышает рекомендуемую величину прямого напряжения, которое может быть в пределах 1,5—4 В для светодиодов различных цветов, ток через светодиод резко растет, что может привести к выходу его из строя.
Для ограничения этого тока, последовательно со светодиодом включают резистор, который ограничивает ток таким образом, что он не превышал рабочий ток, указанный в характеристиках светодиода.
Светодиод в прямоугольном корпусе с плоским верхом применяется, например, для индикаторов уровня
Ток через ограничительный резистор Rs можно рассчитать по формуле закона Ома, в которой из напряжения питания Vs вычитается прямое падение напряжения на светодиоде Vf:
Здесь Vs напряжение источника питания в вольтах (например, 5 В от шины USB), Vf прямое падение напряжения на светодиоде и I прямой ток через светодиод в амперах. Значения Vf и If приводятся в технических характеристиках светодиода. Типичные значения Vf показаны выше в таблице. Типичный ток индикаторных светодиодов 20 мА.
После расчета сопротивления резистора, из ряда номиналов сопротивлений выбирается ближайшее большее стандартное значение. Например, если расчет показывает, что нужен резистор Rs = 145 ом, мы (и калькулятор) выберем резистор Rs = 150 ом.
Токоограничительный резистор рассеивает определенную мощность, которая рассчитывается по формуле
Оранжевые светодиоды обычно используются в маршрутизаторах для указания скорости обмена 10/100 Мбит/с. Зеленые светодиоды горят при скорости 1000 Мбит/с
Для надежной работы резистора его мощность выбирается вдвое выше расчетой. Например, если по формуле получилось 0,06 Вт, мы выберем резистор на 0,125 Вт.
А теперь рассчитаем эффективность работы нашей схемы (ее КПД), который покажет какой процент мощности, отдаваемой источником питания, потребляется светодиодом. На светодиоде рассеивается такая мощность:
Тогда общее потребление будет равно
КПД схемы включения светодиода с ограничительным резистором:
Для выбора источника питания необходимо рассчитать ток, который он должен отдавать в схему. Это делается по формуле:
Светодиодная лента со светодиодами типа 5050; цифры 50 и 50 означают длину и ширину микросхемы в миллиметрах; токоограничительные резисторы 150 ом уже установлены на ленте последовательно со светодиодами
Светодиодные массивы
Одиночный светодиод можно зажигать с помощью токоограничительного резистора.
Однако для питания светодиодных массивов, которые все чаще используются для освещения, подсветки в телевизорах и компьютерных мониторах, в рекламе и для других целей, необходимы специализированные источники питания.
Мы все привыкли к источникам, выдающим стабилизированное напряжение питания. Однако, для питания светодиодов нужны источники, в которых стабилизируется ток, а не напряжение. Однако и с такими источниками ограничительные резисторы все равно устанавливают.
Если нужно изготовить светодиодный массив, используют несколько последовательных светодиодных цепей, соединенных параллельно. Для цепи из последовательных светодиодов необходим источник питания с напряжением, которое превышает сумму падений напряжений на отдельных светодиодах. Если его напряжение выше этой суммы, необходимо включить в цепь один токоограничительный резистор. Через все светодиоды течет одинаковый ток, что (до определенной степени) позволяет получить одинаковую яркость.
Однако если один из светодиодов в цепи откажет так, что он будет в обрыве (именно такой отказ чаще всего и происходит), вся цепочка светодиодов погаснет. В некоторых схемах и конструкциях для предотвращения таких отказов вводят особый шунт, например, ставят стабилитрон параллельно каждому диоду.
Когда диод сгорает, напряжение на стабилитроне становится достаточно высоким и он начинает проводить ток, обеспечивая работу исправных светодиодов. Этот подход хорош для маломощных светодиодов, однако в схемах, предназначенных для наружного освещения, нужны более сложные решения. Конечно, это приводит к увеличению стоимости и габаритов устройств.
Сейчас (в 2018 году) можно наблюдать, что светодиодные фонари на улицах, при планируемом сроке службы в 10 лет служат не более года. То же относится и к бытовым светодиодным лампам, в том числе и производителей с известными именами.
Полоса светодиодов, используемая для подсветки телевизионного ЖК -дисплея. Такая полоска устанавливается с двух сторон панели дисплея. Данная конструкция позволяет делать очень тонкие дисплеи.
Отметим, что телевизионные ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой, которые обычно продаются под названием LED TV, то есть «светодиодные телевизоры» таковыми на самом деле не являются.
В настоящих светодиодных телевизорах (OLED TV) используются светодиодные графические экраны на органических светодиодах и стоят они значительно дороже телевизоров с ЖК-дисплеем.
При расчете требуемого сопротивления токоограничительного резистора Rs, все падения напряжения на каждом светодиоде складываются. Например, если падение напряжения на каждом из пяти соединенных последовательно горящих светодиодов составляет 2 В, то полное падение напряжение на всех пяти будет 2 × 5 = 10 В.
Несколько идентичных светодиодов можно соединять и параллельно. У параллельно соединенных светодиодов прямые напряжения Vf должны быть одинаковыми — иначе в них не будут протекать одинаковые токи и их яркость будет различной. Если светодиоды соединяются параллельно, очень желательно ставить токоограничительный резистор последовательно с каждым из них.
При параллельном соединении отказ одного светодиода, при котором он будет в обрыве, не приведет к выходу из строя всего массива — он будет работать нормально. Другой проблемой параллельного соединения является выбор эффективного источника питания, обеспечивающего большой ток при низком напряжении.
Такой источник питания будет стоить намного больше, чем источник той же мощности, но на высокое напряжение и меньший ток.
В этом обычном уличном фонаре 8 параллельных цепей из пяти последовательно соединенных мощных светодиодов питаются от источника питания со стабилизацией тока с высоким КПД. Отметим, что две цепи в этом фонаре (слева вверху и справа внизу), установленном всего несколько месяцев назад, уже сгорели, так как в каждой из них светодиоды соединены последовательно, а схемы для предотвращения отказов отсутствуют или не работают.
Расчет токоограничительных резисторов
Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как
Если количество светодиодов в последовательной цепи NLEDs in string (обозначенное Ns в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов NLEDs in string max определяется как
Светодиоды типа 3014 (3,0 × 1,4 мм) для поверхностного монтажа, используемые для боковой подсветки ЖК-панели телевизора.
Количество цепей с максимальным количество светодиодов в цепи Nstrings:
Количество светодиодов в дополнительной цепи с остатком светодиодов Nremainder LEDs :
Если Nremainder LEDs = 0, то дополнительной цепи не будет.
Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с максимальным количеством светодиодов:
Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с количеством светодиодов меньше максимального:
Общая мощность PLED, рассеиваемая всеми светодиодами:
Мощность, потребляемая всеми резисторами:
Гибкие светодиодные дисплеи на железнодорожной станции; в таких дисплеях используются группы светодиодов в качестве отдельных пикселей. В связи с высокой яркостью светодиодов и их хорошей видимостью при ярком солнечном свете, такие дисплеи часто можно увидеть на наружной рекламных щитах и дорожных указателях маршрута. Светодиодные дисплеи также можно использовать для освещения и в этой роли их часто используют в фонарях с регулируемой цветовой температурой для видео и фотосъемки.
Номинальная мощность резисторов определяется с учетом двойного запаса k = 2, который обеспечивает надежную работу резистора. Выбираем из ряда значений мощности : 0.125; 0.25; 0.5; 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 50 W резистор с мощностью вдвое выше, чем расчетная.
Рассчитаем общую мощность, потребляемую всеми резисторами:
Рассчитаем общую мощность, потребляемую светодиодным массивом:
Рассчитаем ток, который должен обеспечить источник питания:
И наконец, рассчитаем КПД нашего массива:
Возможно, вас заинтересуют конвертеры Яркости, Силы света and Освещенности.
Источник: https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru-RU/calculator/led-resistor/
