اختيار المقاوم المحدد الحالي

المُقدّمة

يتم وضع المقاومات الحالية في دائرة للتأكد من أن كمية التيار التي تتدفق لا تتجاوز ما يمكن أن تتعامل معه الدائرة بأمان. عندما يتدفق التيار عبر المقاوم ، هناك ، وفقًا لقانون أوم ، انخفاض في الجهد المقابل عبر المقاوم (ينص قانون أوم على أن انخفاض الجهد هو نتاج التيار والمقاومة: V = IR). يقلل وجود هذا المقاوم من مقدار الجهد الذي يمكن أن يظهر عبر المكونات الأخرى المتسلسلة مع المقاوم (عندما تكون المكونات "في سلسلة" ، لا يوجد سوى مسار واحد لتدفق التيار ، وبالتالي نفس كمية التدفقات الحالية من خلالهم ؛ وهذا موضح بشكل أكبر في المعلومات المتاحة عبر الرابط الموجود في المربع الموجود على اليمين).

نحن هنا مهتمون بتحديد المقاومة لمقاوم محدد للتيار يتم وضعه في سلسلة بمصباح LED. يتم توصيل المقاوم و LED ، بدوره ، بمصدر جهد 3.3 فولت. هذه في الواقع دائرة معقدة إلى حد ما لأن LED هو جهاز غير خطي: ​​العلاقة بين التيار من خلال LED والجهد عبر الصمام لا تتبع صيغة بسيطة. وبالتالي ، سنقوم بعمل افتراضات وتقديرات مبسطة مختلفة.

من الناحية النظرية ، فإن مصدر الجهد المثالي سيوفر أي كمية من التيار ضرورية لمحاولة الحفاظ على أطرافه بأي جهد من المفترض أن يزوده. (من الناحية العملية ، ومع ذلك ، لا يمكن لمصدر الجهد أن يوفر سوى كمية محدودة من التيار.) عادةً ما يكون لمصباح LED المضيء انخفاض في الجهد من حوالي 1.8 فولت إلى 2.4 فولت. لجعل الأشياء ملموسة ، سنفترض انخفاضًا في الجهد بمقدار 2 فولت. يتطلب الحفاظ على هذا المقدار من الجهد عبر LED عادةً ما يقرب من 15 مللي أمبير إلى 20 مللي أمبير من التيار. مرة أخرى من أجل الواقعية ، سنفترض أن تيارًا مقداره 15 مللي أمبير. إذا قمنا بتوصيل LED مباشرة بمصدر الجهد ، فسيحاول مصدر الجهد إنشاء جهد 3.3 فولت عبر هذا LED. ومع ذلك ، عادةً ما يكون لمصابيح LED جهد أمامي أقصى يبلغ حوالي 3 فولت. من المحتمل أن تؤدي محاولة إنشاء جهد أعلى من ذلك عبر مؤشر LED إلى تدمير الصمام وسحب قدر كبير من التيار. وبالتالي ، فإن عدم التطابق بين ما يريد مصدر الجهد إنتاجه وما يمكن أن يتعامل معه مؤشر LED يمكن أن يؤدي إلى إتلاف مؤشر LED أو مصدر الجهد الكهربائي أو كليهما! وبالتالي نريد تحديد مقاومة لمقاوم محدد للتيار من شأنه أن يمنحنا الجهد المناسب الذي يبلغ حوالي 2 فولت عبر مؤشر LED ويضمن أن التيار عبر مؤشر LED يبلغ حوالي 15 مللي أمبير.

لفرز الأشياء ، من المفيد نمذجة دائرتنا باستخدام مخطط تخطيطي ، كما هو موضح في الشكل 1.

الشكل 1. رسم تخطيطي للدائرة.

في الشكل 1 ، يمكنك التفكير في مصدر الجهد 3.3 فولت على أنه لوحة chipKIT ™. مرة أخرى ، نفترض عمومًا أن مصادر الجهد المثالية ستزود أي مقدار من التيار المطلوب للدائرة ، لكن لوحة chipKIT ™ يمكنها فقط إنتاج كمية محدودة من التيار. (يقول الدليل المرجعي Uno32 أن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن ينتجه دبوس رقمي فردي هو 18 مللي أمبير ، أي 0.0018 أ.) لضمان انخفاض جهد LED بمقدار 2 فولت ، نحتاج إلى تحديد الجهد المناسب عبر المقاوم ، وهو ما نحتاجه سوف ندعو VR. تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في تحديد جهد كل سلك. تسمى الأسلاك بين المكونات أحيانًا العقد. شيء واحد يجب مراعاته هو أن السلك له نفس الجهد عبر طوله بالكامل. من خلال تحديد جهد الأسلاك ، يمكننا أخذ الفرق في الجهد من سلك إلى آخر وإيجاد انخفاض الجهد عبر أحد المكونات أو عبر مجموعة من المكونات.

من الملائم أن تبدأ بافتراض أن الجانب السلبي لإمداد الجهد عند جهد 0 فولت. وهذا بدوره يجعل العقدة المقابلة لها (أي السلك المتصل بالجانب السلبي لإمداد الجهد) 0 فولت ، كما هو موضح في الشكل 2. عندما نحلل دائرة ، فإننا أحرار في تخصيص جهد أرضي للإشارة بقيمة 0 فولت إلى نقطة واحدة في الدائرة. ثم تكون جميع الفولتية الأخرى مرتبطة بتلك النقطة المرجعية. (نظرًا لأن الجهد هو مقياس نسبي ، بين نقطتين ، لا يهم عادةً أي نقطة في الدائرة نخصص لها قيمة 0V. سينتج عن تحليلنا دائمًا نفس التيارات وينخفض ​​الجهد نفسه عبر المكونات. ومع ذلك ، فإنه هي ممارسة شائعة لتعيين الطرف السالب لإمداد الجهد بقيمة 0V.) بالنظر إلى أن الطرف السالب لإمداد الجهد عند 0V ، وبالنظر إلى أننا نفكر في إمداد 3.3 فولت ، يجب أن يكون الطرف الموجب عند جهد 3.3 فولت (كما هو الحال مع السلك / العقدة المتصلة به). نظرًا لأننا نرغب في انخفاض الجهد بمقدار 2 فولت عبر مؤشر LED ونظرًا لأن الجزء السفلي من LED عند 0 فولت ، يجب أن يكون الجزء العلوي من مؤشر LED عند 2 فولت (كما هو الحال مع أي سلك متصل به).

الشكل 2. رسم تخطيطي يظهر الفولتية العقدة.

باستخدام جهد العقدة المسمى كما هو موضح في الشكل 2 ، يمكننا الآن تحديد انخفاض الجهد عبر المقاوم كما سنفعل بعد قليل. أولاً ، نريد أن نشير إلى أنه من الناحية العملية ، غالبًا ما يكتب المرء انخفاض الجهد المرتبط بمكون بجوار أحد المكونات مباشرةً. لذلك ، على سبيل المثال ، نكتب 3.3V بجوار مصدر الجهد مع العلم أنه مصدر 3.3V. بالنسبة لمصباح LED ، نظرًا لأننا نفترض انخفاضًا في الجهد بمقدار 2 فولت ، يمكننا ببساطة كتابة ذلك بجوار مؤشر LED (كما هو موضح في الشكل 2). بشكل عام ، نظرًا للجهد الموجود على جانب واحد من العنصر وبالنظر إلى انخفاض الجهد عبر هذا العنصر ، يمكننا دائمًا تحديد الجهد على الجانب الآخر من العنصر. على العكس من ذلك ، إذا عرفنا الجهد على جانبي عنصر ما ، فإننا نعرف بعد ذلك انخفاض الجهد عبر هذا العنصر (أو يمكننا حسابه ببساطة عن طريق أخذ فرق الفولتية إلى أي من الجانبين).

نظرًا لأننا نعرف إمكانات الأسلاك على جانبي المقاوم (سلك 1 وسلك 3) ، يمكننا حل انخفاض الجهد عبره ، VR:

عند توصيل القيم المعروفة ، نحصل على:

بعد حساب انخفاض الجهد عبر المقاوم ، يمكننا استخدام قانون أوم لربط مقاومة المقاوم بالجهد. يخبرنا قانون أوم 1.3V = IR. في هذه المعادلة ، يبدو أن هناك مجهولين ، التيار I والمقاومة R. في البداية قد يبدو أنه يمكننا إنشاء I و R أي قيم بشرط أن يكون ناتجهما 1.3V. ومع ذلك ، كما هو مذكور أعلاه ، قد يتطلب LED النموذجي (أو "يرسم") تيارًا يبلغ حوالي 15 مللي أمبير عندما يكون الجهد عبره 2 فولت. لذلك ، بافتراض أنني 15 مللي أمبير وإيجاد R ، نحصل على

في الممارسة العملية ، قد يكون من الصعب الحصول على المقاوم بمقاومة 86.67 Ω بالضبط. يمكن للمرء ، ربما استخدام المقاوم المتغير وتعديل مقاومته إلى هذه القيمة ، لكن هذا سيكون حلاً مكلفًا إلى حد ما. بدلًا من ذلك ، غالبًا ما يكفي أن تكون لديك مقاومة تدور حول الصواب. يجب أن تجد أن المقاومة بترتيب واحد إلى مائتي أوم تعمل جيدًا بشكل معقول (بمعنى أننا نضمن أن مؤشر LED لا يسحب الكثير من التيار ، ومع ذلك فإن المقاوم المحدد للتيار ليس كبيرًا لدرجة أنه يمنع مؤشر LED من الإنارة). في هذه المشاريع ، سنستخدم عادةً مقاومًا محددًا للتيار يبلغ 220.

اترك رسالة 

قائمة الرسالة