Подключение светодиода к источнику питания 12 В может быть осуществлено несколькими способами. Первым вариантом решения задачи является увеличение последовательно соединенных светодиодов в цепи. Второй способ связан с применением токоограничивающего резистора.
Рассмотрим оба способа.
Расчет резистора на примере одного светодиода
Большинство светодиодов имеют прямое падение напряжения при допустимом токе 1,8 – 3,6 В. Следовательно, для подключения к источнику 12 В нам необходимо понизить напряжение на светодиоде, в противном случае он сгорит. Это выполняется при помощи токоограничивающего резистора. При правильно подобранном сопротивлении которого светодиод будет работать исправно. Чтобы узнать где катод, а где анод светодиода прочтите эту статью.
Допустим, что у нас имеется белый светодиод, параметры которого следующие:
Расчет резистора проводится согласно следующей формуле:
где Uп – это напряжение питания, Uсв – прямое падение напряжения на светодиоде, а I – ток светодиода, 0,75 – коэффициент надежности светодиода.
Если неизвестен ток светодиода, но известна его мощность, формула приобретает вид:
В нашем случае, ток светодиода известен.
Исходя из наших расчетов, нам необходим ближайший по номиналу резистор на 620 Ом. В случае если рассчитанное сопротивление выйдет таким, что резистор подобрать будет сложно, то есть смысл использовать несколько параллельно соединенных резисторов.
Чтобы резистор не сгорел, необходимо правильно подобрать его по мощности. Для этого сделаем расчет мощности выделяемой на резисторе.
Рассчитываем сопротивление светодиода:
Затем рассчитываем общий ток в цепи с учетом добавленного сопротивления резистора:
Подставляем получившееся значение в формулу мощности постоянного тока:
Делаем вывод, что нам нужен резистор, рассчитанный как минимум на 0,25 Вт мощности. Если у вас не имеется такого резистора под рукой, можно выйти из ситуации при помощи двух подключенных параллельно резистора по 0,125 Вт каждый или просто поставив увеличить номинал резистора на 15-20%(в данном случае это возможно, но при этом яркость светодиода снизится).
Подключение 3-х светодиодов к 12 В
Подключение трех светодиодов к источнику питания 12 В, позволяет использовать резистор с меньшей мощностью, так как суммарное падение напряжения на трех светодиодах будет больше в 3 раза.
Допустим, что у нас имеется желтый светодиод со следующими параметрами:
Рассчитаем сопротивление балластного резистора по уже известной формуле:
Ближайший резистор, подходящий по номиналу 510 Ом, определим требуемую мощность
Рассчитываем сопротивление светодиода:
Общий ток в цепи с учетом добавленного сопротивления резистора:
Подставляем получившееся значение в формулу мощности постоянного тока:
По сравнению с предыдущим примером, в данном случае нам требуется менее мощный резистор, а значит, выбираем на 0,125 Вт.
Данная схема подключения используется в светодиодных лентах на 12 В, с той лишь разницей, что там таких цепочек несколько и между собой они соединены параллельно.
Этот способ имеет существенный недостаток – при сгорании одного из светодиодов, остальные перестают работать.
Резисторы: последовательное и параллельное соединение, токоограничивающие и подтягивающие сопротивления
Резистор (сопротивление) — один из наиболее распространённых компонентов в электронике. Его назначение — простое: сопротивляться течению тока, преобразовывая его часть в тепло.
Основной характеристикой резистора является сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем большая часть тока рассеивается в тепло. В схемах, питаемых небольшим напряжением (5 – 12 В), наиболее распространены резисторы номиналом от 100 Ом до 100 кОм.
Закон Ома
Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:
Рассмотрим простую цепь
Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.
При параллельном соединении, итоговое сопротивление расчитывается по формуле:
+ \frac1 + \ldots + \frac1> $» />
Если резистора всего два, то:
Применеие на практике
Среди ролей, которые может выполнять резистор в схеме можно выделить следующие:
Пример, на котором рассматривался Закон Ома представляет собой также пример токоограничевающего резистора: у нас есть компонент, который расчитан на работу при определённом токе — резистор снижает силу тока до нужного уровня.
В случае с Ардуино следует ограничивать ток, поступающий с выходных контактов (output pins). Напряжение, в состоянии, когда контакт включен (high) составляет 5 В. Исходя из документации, ток не должен превышать 40 мА. Таким образом, чтобы безопасно увести ток с контакта в землю понадобится резистор номиналом R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом или более.
Стягивающие и подтягивающие резисторы
Стягивающие (pull-down) и подтягивающие (pull-up) резисторы используются в схемах рядом со входными контактами логических компонентов, которым важен только факт: подаётся ноль вольт (логический ноль) или не ноль (логическая единица). Примером являются цифровые входы Ардуино. Резисторы нужны, чтобы не оставить вход в «подвешенном» состоянии. Возьмём такую схему
Мы хотим, чтобы когда кнопка не нажата (цепь разомкнута), вход фиксировал отсутствие напряжения. Но в данном случае вход находится в «никаком» состоянии. Он может срабатывать и не срабатывать хаотично, непредсказуемым образом. Причина тому — шумы, образующиеся вокруг: провода действуют как маленькие антенны и производят электричество из электромагнитных волн среды. Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом с входом ставится стягивающий резистор:
Теперь нежелательный ток будет уходить через резистор в землю. Для стягивания используются резисторы больших сопротивлений (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не даёт большей части тока идти в землю: сигнал пойдёт к входному контакту. Если бы сопротивление резистора было мало (единицы Ом), при замкнутой цепи произошло бы короткое замыкание.
Аналогично, подтягивающий резистор удерживает вход в состоянии логической единицы, пока внешняя цепь разомкнута:
То же самое: используются резисторы больших номиналов (10 кОм и более), чтобы минимизировать потери энергии при замкнутой цепи и предотвратить короткое замыкание при разомкнутой.
Делитель напряжения
Делитель напряжения (voltage divider) используется для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть. Например, из 9 В получить 5. Он подробно описан в отдельной статье.
Мощность резисторов
Резисторы помимо сопротивления обладают ещё характеристикой мощности. Она определяет нагрузку, которую способен выдержать резистор. Среди обычных керамических резисторов наиболее распространены показатели 0.25 Вт, 0.5 Вт и 1 Вт. Для расчёта нагрузки, действующей на резистор, используйте формулу:
$» />
При превышении допустимой нагрузки, резистор будет греться и его срок службы может сильно сократиться. При сильном превышении — резистор может начать плавиться и вызвать воспламенение. Будьте осторожны!
Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International
Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, непосредственно перед содержимым работы. Вики работает на суперском движке DokuWiki.
схемотехника/резисторы.txt · Последние изменения: 2019/12/06 16:54 — mik
Инструменты страницы
Показать исходный текст
История страницы
Ссылки сюда
Наверх
Как подключить резистор в цепь 12 вольт
При установке светодиодных ламп в автомобиль некоторые владельцы сталкиваются с проблемами частого мигания поворотников и ошибок бортового компьютера. Как их решить.
При установке светодиодных ламп в автомобиль некоторые владельцы сталкиваются с проблемами.
Первая: при установке светодиодных ламп в поворотники, реле поворотов срабатывает чаще, как будто перегорела какая нибудь лампа. Происходит это по тому, что реле поворотов расчитанны на стандартные галогеновые лампы, мощность которых может быть в диапазоне от 1W до 21W. Светодиодные лампы потребляют от 0.1 W до 6W.
Выходом из этой ситуации является установка дополнительных резисторов (обманок) или специальных реле поворотов, рассчитанных на использование светодиодных ламп.
Поскольку специальные реле довольно дороги и их можно использовать только со светодиодными лампами (например, нельзя поставить 2 светодиодные лампы и 2 галогеновые), то рассмотрим вариант подключения резисторов (обманок).
Для примера расчёта возьмём стандартный автомобиль, у которого установлены 2 лампы поворотников в передних фарах, 2 повторителя поворотов на крыльях и 2 лампы поворотников в задних фонарях. Далее нам необходимо определить тип лампы: обычно в фарах и фонарях используются лампы мощностью 21W, а в повторителях на крыльях или зеркалах — мощностью 5W.
И так, у нас 4*21W+2*5W. Расчётная мощность реле 94W. При такой мощности реле включает поворотники 1 раз каждые 0.5 секунды. При замене только передних ламп и ламп в повторителях на светодиодные, суммарная мощность ламп равна 2*3W+2*1W+2*21W = 50W . При такой мощности реле будет срабатывать каждые 0.27 секунды, или, почти в 2 раза чаще. На данный момент существуют резисторы мощностью 25W и 50W. Необходимо дополнить цепь приблизительно до 94W. При этом не стоит забывать, что резисторы необходимо устанавливать как на левую, так и на правую стороны. Выбраны резисторы по 25W 2штуки. После включения резисторов в цепь, считаем суммарную мощность: 2*3W+2*1W+2*21W +2*25W = 100W. При такой мощности реле будет срабатывать 1 раз в 0.52 секунды, что практически совпадает с первоначальным временем. На глаз определить разницу очень сложно.
Вторая проблема — это проблема с бортовым компьютером. Во многих современных автомобилях стоит система определения неисправности ламп, которая сигнализирует о том, что какая-либо лампа вышла из строя. В других, более продвинутых системах, происходит отключение электропитания поврежденной сети и (или) переключение её функциональности на други лампы (например, перегоревшие стоп-сигналы будут зажигаться в лампах противотуманных фар заднего фонаря). При замене ламп на светодиодные, данные системы сигнализируют о том, что лампа перегорела. Происхдит это по тому, что светодиодные лампы потребляют намного меньше энергии чем галогеновые (на которые данная система и расчитана). К примеру, вместо 55W противотуманной фары всего 7.5W. Выходом из ситуации являются всё те же резисторы (обманки). Установка резистора, мощностью 55W, к имеющимся в светодиодной лампе 7.5W даст в сумме 62.5W, что не выходит за рамки погрешностей таких систем контроля (их погрешность ~20-30% от номинала).
Установка резисторов (обманок) в цепь осуществляется с помощью коннекторов, которые входят в комплект поставки. Они не повреждают провода (при установке происходит неболшой разрез изоляции провода, что обеспечивает электрический контакт с проводником). При демонтаже незаметны следы их установки. Принципиальная схема установки Резисторов обманок: От источника питания через выключатель (или реле), по средством 2х проводов «+» и «–» к лампе подаётся ток. Подключение резистора в цепь производится параллельно. То есть, один из проводов резистора, по средствам коннектора, присоеденяется к плюсовому проводу, второй провод резистора присоединяется к минусовому. Вследствие чего получается стабильная система, отвечающая заводским характеристикам.
Далее подробно рассмотрим резистор, его крепление и подключение. На следующем рисунке изображены 2 резистора мощностью 25 и 50 ватт. Габаритные размеры резисторов обманок 30*27*15мм и 30*50*15мм соответственно:
В комплект включен резистор, а так же 2 зажим-коннектора для проводов:
Подключение резистора выполняется следующим образом: в коннектор вставляется провод от лампы поворотника и один из проводов от резистора. После чего, защелкивается фиксатор. Так же зажимается второй провод от поворотника со вторым проводом резистора. При этом металлический коннектор замыкает провода. После закрытия фиксатора, металлический коннектор становится скрыт, а корпус «захлопнут» тем же фиксатором:
Резистор
Необходимым компонентом в любой электрической схеме, любой самоделке, в любом конструкторе является резистор. Элемент, который, проще говоря, уменьшает силу тока в электрических цепях.
Элементарным примером необходимости наличия резистора в цепи является питание светодиода. Все советуют ставить последовательно сопротивление в 1-2 кОм, иначе светодиод от 12 вольт сгорит. Откуда берется такая величина, как её найти?
1. Теория. Каждый из нас учился в школе и, наверное, помнит закон Ома: I=U/R I – ток цепи (в Амперах); U— напряжение на этом участке цепи (в Вольтах); R – сопротивление участка цепи (в Омах). *Давайте рассмотрим самую простую задачу: Вы хотите включить лампочку на 1.5 вольта и током потребления 0.16 ампер (все эти данные указаны на самой лампочке) от блока питания 12 вольт. Естественно лишние 10.5 вольт Вам нужно погасить. Эту роль может взять на себя резистор, если включить его последовательно с лампочкой. А его номинал узнаем по формуле Ома – 10.5/0.16= 65.6 ом (R=U/I). Это касается и светодиодов, различие лишь в том, что потребляемый ток можно узнать в справочнике, а не на цоколе прибора. Формула закона Ома для постоянного тока универсальна и применяется в различных ситуациях. Главное, для очень легкого ее применения, запомните «волшебный треугольник».
Нарисуйте правильный треугольник, разделите его на три части и впишите три символа: вверху – U, слева внизу – I, справа внизу – R. Теперь, если Вы пальцем закроете неизвестную величину, то увидите что на что нужно делить или умножать. 2. Маркировка резисторов (сопротивлений). Резисторы измеряются величиной сопротивления постоянному току – в Омах. 1000000 Ом = 1 Мега Ом (1М) = 1000 Кило ОМ (1000к). Существуют стандарты маркировки величины сопротивления на корпусах деталей. В разных странах они немного отличаются, но, если Вы поймете принцип, то это не существенные отличия: • Резисторы с номиналом до 100 Ом имеют маркировку с окончанием Е или R, например, 56R, 56E – это сопротивление 56 Ом; • Надпись K15 или 150R говорит о том, что перед Вами сопротивление в 150 Ом; • Теперь можно заметить дальнейшую логику маркировки – значащий знак ставится или в начале, или в середине, или в конце номинала. Не трудно определить, что до знака, это наличие целой части множителя единицы измерения. Примеры: 1К5 — 1,5 кило Ома = 1500 Ом; 27к — 27 кило Ом =27000 Ом; М1 – 100К – 100 кило Ом; 1М5 – 1,5 мега Ом; 10М – 10 мега Ом. 3. Мощность резисторов. Очень распространенное и ошибочное представление о замене резисторов — «нашел подходящий номинал и нет проблем». Закон Сохранения Энергии совершенно никуда не делся, если резистор уменьшил ток в цепи – он должен эту энергию как-то отдать. Это будет тепло, точнее нагрев самого элемента. И вот здесь вступает в силу мощность рассеивания резистора – величина тока и напряжения, при котором может работать сопротивление. Вспомните пример, который был приведен в начале статьи. Сопротивление гасит напряжение 10.5 вольт при токе нагрузки 0.16 ампер. Физика среднего образования: P = I x U, в итоге 1.68 Вт. В итоге, нужно сопротивление мощностью минимум 2 ватта. Почему 2Вт, а не 1.2 или 1.5? Существуют стандарты мощности резисторов. Чем меньше мощность рассеивания, тем меньше габариты элемента. Стандарты мощности резисторов широкие и нельзя в этой статье описать все нюансы и варианты исполнения компонентов, но важны, в первую очередь, некоторые распространенные исполнения резисторов в допустимой рабочей мощности. Самая применимая линейка мощностей для резисторов в бытовой технике: 0.125вт; 0.25вт; 0.5вт; 1вт; 2вт.
К сожалению, маркировки мощности на резисторах малых габаритов не предусмотрено, поэтому все можно узнать или через интернет, или через магазин, где Вы приобретаете товар. Для начала, рекомендую приобрести набор резисторов разных номиналов, такого набора вам вполне хватит для создания ваших первых самоделок. 4. Дополнительные сведенья. Сама тема резисторов затрагивает очень много моментов о характеристиках сопротивлений и их типов, видов, модификаций. Все это можно освоить в процессе занятий самоделками или просто изучением примерами других работ, но некоторые вопросы кратко опишем: — существуют сопротивления, которые очень явно реагируют на температуру окружающей среды, терморезисторы, и применяются для датчиков температуры; — переменные сопротивления. Существуют переменные и подстроечные. Грубо говоря, подстроечные сопротивления, это те которые установлены на плате и изменяют свои показания посредством отвертки. — существуют пленочные и проволочные сопротивления – по способу изготовления. Проволочные, в основном, применяются при больших тока нагрузки, но имеют большую индуктивность, что ограничивает их применение в цепях с высокой частотой.