Elixir unha resistencia limitadora de corrente

introdución

Os resistores limitadores de corrente colócanse nun circuíto para garantir que a cantidade de corrente que flúe non exceda o que o circuíto pode manexar con seguridade. Cando a corrente circula por unha resistencia, hai, de acordo coa Lei de Ohm, unha caída de tensión correspondente na resistencia (a Lei de Ohm establece que a caída de tensión é o produto da corrente e da resistencia: V=IR). A presenza desta resistencia reduce a cantidade de tensión que pode aparecer noutros compoñentes que están en serie co resistor (cando os compoñentes están "en serie", só hai un camiño para que a corrente fluya e, en consecuencia, a mesma cantidade de corrente flúe). a través deles; así se explica máis adiante na información dispoñible a través da ligazón do cadro da dereita).

Aquí estamos interesados ​​en determinar a resistencia para unha resistencia limitadora de corrente colocada en serie cun LED. A resistencia e o LED están, á súa vez, conectados a unha fonte de tensión de 3.3 V. Este é en realidade un circuíto bastante complicado porque o LED é un dispositivo non lineal: a relación entre a corrente a través dun LED e a tensión no LED non segue unha fórmula sinxela. Así, faremos varios supostos simplificadores e aproximacións.

En teoría, unha fonte de tensión ideal fornecerá calquera cantidade de corrente necesaria para tratar de manter os seus terminais a calquera tensión que se supón que debe subministrar. (Na práctica, con todo, unha fonte de tensión só pode proporcionar unha cantidade finita de corrente.) Un LED iluminado normalmente terá unha caída de tensión de aproximadamente 1.8 V a 2.4 V. Para concretar as cousas, asumiremos unha caída de tensión de 2 V. Para manter esta cantidade de tensión a través do LED normalmente require aproximadamente 15 mA a 20 mA de corrente. Unha vez máis, por mor da concreción, asumiremos unha corrente de 15 mA. Se conectamos directamente o LED á fonte de tensión, a fonte de tensión tentaría establecer unha tensión de 3.3 V a través deste LED. Non obstante, os LED normalmente teñen unha tensión directa máxima de aproximadamente 3 V. Intentar establecer unha tensión superior a esta no LED é probable que o destrúa e atraiga unha gran cantidade de corrente. Así, este desajuste entre o que a fonte de tensión quere producir e o que o LED pode manexar pode danar o LED ou a fonte de tensión ou ambos. Deste xeito, queremos determinar unha resistencia para unha resistencia limitadora de corrente que nos proporcione a tensión adecuada de aproximadamente 2 V no LED e garantirá que a corrente a través do LED sexa de aproximadamente 15 mA.

Para resolver as cousas, axuda a modelar o noso circuíto cun diagrama esquemático, como se mostra na figura 1.

Figura 1. Esquema dun circuíto.

Na figura 1 pódese pensar na fonte de tensión de 3.3 V como a tarxeta chipKIT™. De novo, xeralmente asumimos que unha fonte de tensión ideal proporcionará calquera cantidade de corrente necesaria para o circuíto, pero a placa chipKIT™ só pode producir unha cantidade finita de corrente. (O manual de referencia de Uno32 di que a cantidade máxima de corrente que pode producir un pin dixital individual é de 18 mA, é dicir, 0.0018 A.) Para garantir que o LED teña unha caída de tensión de 2 V, necesitamos determinar a tensión adecuada na resistencia, que debemos Chamará a VR. Unha forma de facelo é determinar a tensión de cada cable. Os fíos entre compoñentes chámanse ás veces nodos. Unha cousa a ter en conta é que un cable ten a mesma tensión en toda a súa lonxitude. Ao determinar a tensión dos cables, podemos tomar a diferenza de voltaxe dun cable a outro e atopar a caída de tensión nun compoñente ou nun grupo de compoñentes.

É conveniente comezar asumindo que o lado negativo da fonte de tensión está nun potencial de 0 V. Isto, á súa vez, fai que o seu nodo correspondente (é dicir, o cable conectado ao lado negativo da fonte de tensión) sexa de 0 V, como se mostra na figura 2. Cando analizamos un circuíto, somos libres de asignar unha tensión de terra do sinal de 0 V. a un punto do circuíto. Todas as demais tensións son entón relativas a ese punto de referencia. (Debido a que a tensión é unha medida relativa, entre dous puntos, normalmente non importa en que punto do circuíto lle asignemos un valor de 0 V. A nosa análise sempre producirá as mesmas correntes e as mesmas caídas de tensión entre os compoñentes. Non obstante, é unha práctica común asignarlle ao terminal negativo dunha fonte de tensión un valor de 0 V.) Dado que o terminal negativo da fonte de tensión está a 0 V, e dado que estamos considerando unha fonte de 3.3 V, o terminal positivo debe estar a unha tensión. de 3.3 V (como é o cable/nodo conectado a el). Dado que desexamos unha caída de tensión de 2 V a través do LED e dado que a parte inferior do LED está a 0 V, a parte superior do LED debe estar a 2 V (como calquera cable conectado a el).

Figura 2. Esquema que mostra as tensións dos nodos.

Coas tensións dos nodos marcadas como se mostra na figura 2, agora podemos determinar a caída de tensión a través da resistencia como faremos nun momento. En primeiro lugar, queremos sinalar que na práctica adoita escribirse a caída de tensión asociada a un compoñente directamente ao lado dun compoñente. Así, por exemplo, escribimos 3.3 V xunto á fonte de tensión sabendo que é unha fonte de 3.3 V. Para o LED, xa que estamos asumindo unha caída de tensión de 2 V, podemos simplemente escribir iso xunto ao LED (como se mostra na figura 2). En xeral, dada a tensión que existe nun lado dun elemento e dada a caída de tensión a través dese elemento, sempre podemos determinar a tensión do outro lado do elemento. Pola contra, se coñecemos a tensión a cada lado dun elemento, entón coñecemos a caída de tensión a través dese elemento (ou podemos calculala simplemente tomando a diferenza das tensións a cada lado).

Debido a que coñecemos o potencial dos cables a cada lado da resistencia (Fío1 e Fío3), podemos resolver a caída de tensión a través dela, VR:

Introducindo os valores coñecidos, obtemos:

Unha vez calculada a caída de tensión na resistencia, podemos usar a Lei de Ohm para relacionar a resistencia da resistencia coa tensión. A lei de Ohm dinos 1.3V=IR. Nesta ecuación, parece haber dúas incógnitas, a corrente I e a resistencia R. Ao principio, pode parecer que podemos facer que I e R sexan calquera valor sempre que o seu produto sexa 1.3 V. Non obstante, como se mencionou anteriormente, un LED típico pode requirir (ou "debuxar") unha corrente de aproximadamente 15 mA cando ten unha tensión entre 2 V. Entón, supoñendo que I é 15 mA e resolvendo R, obtemos

Na práctica, pode ser difícil obter un resistor cunha resistencia precisamente de 86.67 Ω. Poderíase, quizais, usar unha resistencia variable e axustar a súa resistencia a este valor, pero esa sería unha solución algo cara. En cambio, a miúdo abonda con ter unha resistencia que sexa acertada. Deberías descubrir que unha resistencia da orde de 220 a XNUMX ohmios funciona razoablemente ben (o que significa que nos aseguramos de que o LED non consume demasiada corrente e, aínda así, a resistencia de limitación de corrente non é tan grande como para evitar que o LED). de iluminar). Nestes proxectos normalmente empregaremos unha resistencia limitadora de corrente de XNUMX Ω.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes