Tinee9: Αντιστάσεις σε σειρά: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Επίπεδο φροντιστηρίου: Επίπεδο εισόδου.

Αποποίηση ευθυνών: Παρακαλείστε να έχετε έναν γονέα/κηδεμόνα να παρακολουθεί εάν είστε παιδί γιατί μπορεί να προκαλέσετε πυρκαγιά εάν δεν είστε προσεκτικοί.

Ο ηλεκτρονικός σχεδιασμός πηγαίνει πίσω στο τηλέφωνο, τη λάμπα, τα τροφοδοτικά σε AC ή DC, κλπ. Σε όλα τα ηλεκτρονικά αντικείμενα συναντάτε 3 βασικά εξαρτήματα: Αντίσταση, Πυκνωτής, Επαγωγέας.

Σήμερα με το Tinee9 θα μάθουμε για τις αντιστάσεις. Δεν θα μάθουμε χρωματικούς κωδικούς για αντιστάσεις επειδή υπάρχουν δύο στυλ πακέτων: Αντίσταση Thruhole και SMD που το καθένα έχει τους δικούς του ή κανέναν κωδικό.

Επισκεφθείτε το Tinee9.com για άλλα μαθήματα και δροσερή τεχνολογία.

Βήμα 1: Υλικά

Υλικά:

Nscope

Ποικιλία αντιστάσεων

Υπολογιστής (που μπορεί να συνδεθεί στο Nscope)

LTSpice (λογισμικό

Παρακάτω είναι ένας σύνδεσμος για το Nscope and Resistor Assortment:

Εργαλειοθήκη

Βήμα 2: Αντιστάσεις

Οι αντιστάσεις είναι σαν σωλήνες που επιτρέπουν στο νερό να ρέει. Αλλά τα διαφορετικά μεγέθη σωλήνων επιτρέπουν διαφορετική ποσότητα νερού να ρέει μέσα από αυτό. Παράδειγμα ένας μεγάλος σωλήνας 10 ιντσών θα επιτρέψει να ρέει περισσότερο νερό από αυτόν από έναν σωλήνα 1 ίντσας. Το ίδιο πράγμα με μια αντίσταση, αλλά προς τα πίσω. Εάν έχετε αντίσταση μεγάλης αξίας, τα λιγότερα ηλεκτρόνια θα μπορούν να ρέουν. Εάν έχετε μια μικρή τιμή αντίστασης, τότε μπορεί να έχετε περισσότερα ηλεκτρόνια να ρέουν.

Το Ohms είναι η μονάδα αντίστασης. Αν θέλετε να μάθετε την ιστορία του πώς το ωμ έγινε η μονάδα που πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Georg Simon Ohm, πηγαίνετε σε αυτό το wiki

Θα προσπαθήσω να το κρατήσω απλό.

Ο νόμος του Ohm είναι ένας καθολικός νόμος στον οποίο όλα τηρούνται: V = I*R

V = Τάση (Δυναμική Ενέργεια. Μονάδα είναι Volt)

I = Ρεύμα (Απλοί όροι αριθμός ηλεκτρονίων που ρέουν. Μονάδα είναι Amps)

R = Αντίσταση (Το μέγεθος του σωλήνα αλλά μικρότερο είναι μεγαλύτερο και μεγαλύτερο είναι μικρότερο. Αν γνωρίζετε διαίρεση τότε μέγεθος σωλήνα = 1/x όπου x είναι η τιμή αντίστασης. Μονάδα είναι Ohms)

Βήμα 3: Μαθηματικά: Παράδειγμα αντίστασης σειράς

Έτσι, στην παραπάνω εικόνα είναι ένα στιγμιότυπο οθόνης ενός μοντέλου LTspice. Το LTSpice είναι λογισμικό που βοηθά τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς και τους ανθρώπους χόμπι να σχεδιάσουν ένα κύκλωμα πριν το κατασκευάσουν.

Στο μοντέλο μου, τοποθέτησα μια πηγή τάσης (π.χ. Μπαταρία) στην αριστερή πλευρά με τα + και - σε κύκλο. Τότε τράβηξα μια γραμμή σε ένα ζιγκ ζαγκ (αυτό είναι μια αντίσταση) με το R1 πάνω από αυτό. Στη συνέχεια τράβηξα μια άλλη γραμμή σε μια άλλη αντίσταση με το R2 από πάνω. Τράβηξα την τελευταία γραμμή στην άλλη πλευρά της πηγής τάσης. Τέλος, τοποθέτησα ένα ανάποδο τρίγωνο στην κάτω γραμμή του σχεδίου που αντιπροσωπεύει το Gnd ή το σημείο αναφοράς του κυκλώματος.

V1 = 4,82 V (Nscope's +5V rail Voltage from USB)

R1 = 2,7Kohms

R2 = 2,7Kohms

Εγώ =? Ενισχυτές

Αυτή η διαμόρφωση ονομάζεται κύκλωμα σειράς. Αν θέλουμε λοιπόν να γνωρίζουμε το ρεύμα ή τον αριθμό των ηλεκτρονίων που ρέουν στο κύκλωμα προσθέτουμε R1 και R2 μαζί τα οποία στο παράδειγμά μας = 5,4 Kohms

Παράδειγμα 1

Έτσι V = I*R -> I = V/R -> I = V1/(R1+R2) -> I = 4.82/5400 = 0.000892 Amps ή 892 uAmps (μετρικό σύστημα)

Παράδειγμα 2

Για κλωτσιές πρόκειται να αλλάξουμε R1 σε 10 Kohms Τώρα η απάντηση θα είναι 379 uAmps

Πορεία προς απάντηση: I = 4.82/(10000+2700) = 4.82/12700 = 379 uAmps

Παράδειγμα 3

Παράδειγμα τελευταίας άσκησης R1 = 0,1 Kohms Τώρα η απάντηση θα είναι 1,721 mAmps ή 1721 uArmps

Διαδρομή προς απάντηση: I = 4.82/(100+2700) = 4.82/2800 = 1721 uAmps -> 1.721 mAmps

Ας ελπίσουμε ότι βλέπετε ότι δεδομένου ότι το R1 στο τελευταίο παράδειγμα ήταν μικρό, το ρεύμα ή οι ενισχυτές ήταν μεγαλύτεροι από τα δύο προηγούμενα παραδείγματα. Αυτή η αύξηση του ρεύματος σημαίνει ότι περνούν περισσότερα ηλεκτρόνια μέσω του κυκλώματος. Τώρα θέλουμε να μάθουμε ποια θα είναι η τάση στο σημείο του αισθητήρα στην παραπάνω εικόνα. Ο ανιχνευτής είναι τοποθετημένος μεταξύ R1 και R2 …… Πώς μπορούμε να υπολογίσουμε την τάση εκεί ?????

Λοιπόν, ο νόμος του Ohms λέει ότι η τάση σε κλειστό κύκλωμα πρέπει να είναι = 0 V. Με αυτήν τη δήλωση, τότε τι συμβαίνει με την τάση από την πηγή της μπαταρίας; Κάθε αντίσταση αφαιρεί την τάση κατά κάποιο ποσοστό. Καθώς χρησιμοποιούμε τις τιμές του παραδείγματος 1 στο παράδειγμα 4, μπορούμε να υπολογίσουμε πόση τάση αφαιρείται στα R1 και R2.

Παράδειγμα 4 V = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 uAmps * 2700 Ohms = 2.4084 Volt V2 = I * R2-> V2 = 892 uA * 2.7 Kohms = 2.4084 V

Θα στρογγυλοποιήσουμε 2.4084 έως 2.41 Volt

Τώρα γνωρίζουμε πόσα βολτ αφαιρούνται από κάθε αντίσταση. Χρησιμοποιούμε το σύμβολο GND (Ανάποδο τρίγωνο) για να πούμε 0 Volt. Αυτό που συμβαίνει τώρα, τα 4,82 Volt που παράγονται από την μπαταρία ταξιδεύουν στο R1 και το R1 παίρνει 2,41 Volt μακριά. Το σημείο ανίχνευσης θα έχει τώρα 2,41 Volt το οποίο στη συνέχεια ταξιδεύει στο R2 και το R2 αφαιρεί 2,41 Volt. Στη συνέχεια, το Gnd έχει 0 Volts που ταξιδεύει στην μπαταρία, η οποία στη συνέχεια η μπαταρία παράγει 4,82 Volt και επαναλαμβάνει τον κύκλο.

Σημείο ανιχνευτή = 2,41 Volt

Παράδειγμα 5 (θα χρησιμοποιήσουμε τιμές από το Παράδειγμα 2)

V1 = I * R1 = 379 uA * 10000 Ohms = 3,79 Volt

V2 = I * R2 = 379 uA * 2700 Ohms = 1,03 Volt

Σημείο ανιχνευτή = V - V1 = 4,82 - 3,79 = 1,03 Volt

Ohms Law = V - V1 -V2 = 4.82 - 3.79 - 1.03 = 0 V

Παράδειγμα 6 (θα χρησιμοποιήσουμε τιμές από το Παράδειγμα 3)

V1 = I * R1 = 1721 uA * 100 = 0,172 Volt

V2 = I * R2 = 1721 uA * 2700 = 4,65 Volt

Τάση σημείου ανιχνευτή = 3,1 Volt

Path to Answer Probe Point = V - V1 = 4,82 - 0,17 = 4,65 Volt

Εναλλακτικός τρόπος υπολογισμού τάσης σημείου ανίχνευσης: Vp = V * (R2)/(R1+R2) -> Vp = 4.82 * 2700/2800 = 4.65 V

Βήμα 4: Παράδειγμα πραγματικής ζωής

Εάν δεν έχετε χρησιμοποιήσει το Nscope στο παρελθόν, ανατρέξτε στο Nscope.org

Με το Nscope τοποθέτησα το ένα άκρο μιας αντίστασης 2,7Kohm σε μια υποδοχή Channel 1 και το άλλο άκρο στην υποδοχή ράγας +5V. Στη συνέχεια τοποθέτησα μια δεύτερη αντίσταση σε μια άλλη υποδοχή Channel 1 και το άλλο άκρο στην υποδοχή ράγας GND. Να είστε προσεκτικοί ώστε να μην έχετε τα άκρα της αντίστασης στη ράγα +5V και στη σιδηροτροχιά GND, διαφορετικά μπορεί να βλάψετε το Nscope σας ή να πάρετε κάτι στη φωτιά.

Τι συμβαίνει όταν «βραχυκυκλώνετε» +5V σε ράγες GND μαζί, η αντίσταση πηγαίνει στα 0 Ohms

I = V/R = 4.82/0 = άπειρο (πολύ μεγάλος αριθμός)

Παραδοσιακά δεν θέλουμε το ρεύμα να πλησιάζει το άπειρο, επειδή οι συσκευές δεν μπορούν να χειριστούν το άπειρο ρεύμα και τείνουν να παίρνουν φωτιά. Ευτυχώς, το Nscope έχει υψηλή προστασία ρεύματος για να αποτρέψει τις πυρκαγιές ή τη ζημιά στη συσκευή nscope.

Βήμα 5: Δοκιμή πραγματικής ζωής του Παραδείγματος 1

Μόλις ρυθμιστούν όλα, το Nscope σας θα πρέπει να σας δείχνει την τιμή των 2,41 Volt όπως η πρώτη εικόνα παραπάνω. (κάθε κύρια γραμμή πάνω από την καρτέλα 1 καρτέλα είναι 1 Volts και κάθε δευτερεύουσα γραμμή είναι 0,2 Volts) Εάν αφαιρέσετε το R2, την αντίσταση που συνδέει το κανάλι 1 στη ράγα GND, η κόκκινη γραμμή θα ανέβει στα 4,82 Volts όπως στην πρώτη παραπάνω εικόνα.

Στη δεύτερη εικόνα παραπάνω μπορείτε να δείτε ότι η πρόβλεψη LTSpice πληροί την υπολογισμένη πρόβλεψή μας που πληροί τα αποτελέσματα των δοκιμών πραγματικής ζωής.

Συγχαρητήρια που σχεδιάσατε το πρώτο σας κύκλωμα. Σειρές αντιστάσεων συνδέσεων.

Δοκιμάστε άλλες τιμές Αντίστασης όπως στο Παράδειγμα 2 και στο Παράδειγμα 3 για να δείτε αν οι υπολογισμοί σας ταιριάζουν με τα πραγματικά αποτελέσματα. Εξασκηθείτε επίσης σε άλλες τιμές, αλλά βεβαιωθείτε ότι το ρεύμα σας δεν υπερβαίνει τα 0.1 Amps = 100 mAmps = 100, 000 uAmps

Παρακαλώ ακολουθήστε με εδώ στις οδηγίες και στο tinee9.com