Tinee9: Rezistory v sérii: 5 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Úroveň výuky: Vstupní úroveň.

Prohlášení: Prosím, nechte rodiče/zákonného zástupce sledovat, pokud jste dítě, protože pokud si nedáte pozor, můžete způsobit požár.

Elektronický design sahá až k telefonu, žárovce, napájeným zdrojům střídavého nebo stejnosměrného proudu atd. V celé elektronice narazíte na 3 základní součásti: odpor, kondenzátor, induktor.

Dnes se s Tinee9 seznámíme s rezistory. Nebudeme se učit barevné kódy pro rezistory, protože existují dva styly balíků: Thruhole a SMD rezistor, z nichž každý má vlastní nebo žádné kódy.

Další lekce a skvělé technologie najdete na Tinee9.com.

Krok 1: Materiály

Materiály:

Nscope

Sortiment odporů

Počítač (který se může připojit k Nscope)

LTSpice (software

Níže je odkaz na sortiment Nscope a Resistor:

Kit

Krok 2: Rezistory

Rezistory jsou jako potrubí, které umožňuje průtok vody. Ale různé velikosti potrubí umožňují protékat jiným množstvím vody. Příklad velké 10palcové trubky umožní protékat více vody než 1palcová trubka. Totéž s odporem, ale zpět. Pokud máte odpor s velkou hodnotou, tím méně elektronů bude moci protékat. Pokud máte malou hodnotu odporu, můžete protékat více elektronů.

Ohm je jednotka pro odpor. Pokud byste se chtěli dozvědět historii toho, jak se z ohmu stala jednotka pojmenovaná podle německého fyzika Georga Simona Ohma, přejděte na tuto wiki

Pokusím se to udržet jednoduché.

Ohmův zákon je univerzální zákon, který vše dodržuje: V = I*R

V = napětí (potenciální energie. Jednotka je voltová)

I = proud (zjednodušeně řečeno počet proudících elektronů. Jednotkou jsou ampéry)

R = odpor (velikost potrubí, ale menší je větší a větší je menší. Pokud znáte rozdělení, pak velikost potrubí = 1/x, kde x je hodnota odporu. Jednotka je ohmy)

Krok 3: Matematika: Příklad odporu série

Na výše uvedeném obrázku je tedy snímek obrazovky modelu LTspice. LTSpice je software, který pomáhá elektrotechnikům a lidem v Hobby navrhnout obvod, než jej postaví.

V mém modelu jsem umístil zdroj napětí (např. Baterie) na levou stranu s + a - v kruhu. Potom jsem nakreslil čáru k cik cak věci (toto je odpor) s R1 nad ní. Potom jsem nakreslil další čáru k jinému rezistoru s R2 nad ním. Poslední čáru jsem nakreslil na druhou stranu zdroje napětí. Nakonec jsem na spodní řádek kresby umístil vzhůru nohama trojúhelník, který představuje Gnd nebo referenční bod obvodu.

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

R1 = 2,7Kohms

R2 = 2,7Kohms

Já =? Zesilovače

Tato konfigurace se nazývá sériový obvod. Pokud tedy chceme znát proud nebo počet elektronů proudících v obvodu, sčítáme dohromady R1 a R2, což v našem případě = 5,4 Kohms

Příklad 1

Takže V = I*R -> I = V/R -> I = V1/(R1+R2) -> I = 4,82/5400 = 0,000892 ampérů nebo 892 uAmps (metrický systém)

Příklad 2

U kopů změníme R1 na 10 Kohmů. Nyní bude odpověď 379 uAmps

Cesta k odpovědi: I = 4,82/(10 000+2 700) = 4,82/12 700 = 379 uAmp

Příklad 3

Příklad posledního cvičení R1 = 0,1 Kohms Nyní bude odpověď 1,721 mAmps nebo 1721 uArmps

Cesta k odpovědi: I = 4,82/(100+2700) = 4,82/2800 = 1721 uAmps -> 1,721 mAmp

Naštěstí vidíte, že protože R1 v posledním příkladu byla malá, proud nebo zesilovače byly větší než předchozí dva příklady. Toto zvýšení proudu znamená, že obvodem protéká více elektronů. Nyní chceme zjistit, jaké napětí bude v bodě sondy na obrázku výše. Sonda je umístěna mezi R1 a R2 …… Jak zjistíme napětí tam ?????

Ohmův zákon říká, že napětí v uzavřeném obvodu musí = 0 V. S tímto tvrzením pak, co se stane s napětím ze zdroje baterie? Každý odpor odebírá napětí o nějaké procento. Když použijeme hodnoty příkladu 1 v příkladu 4, můžeme vypočítat, kolik napětí je odebráno v R1 a R2.

Příklad 4 V = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 uAmps * 2700 Ohmů = 2,4084 Voltů V2 = I * R2-> V2 = 892 uA * 2,7 Kohms = 2,4084 V

Zaokrouhlíme 2,4084 na 2,41 voltů

Nyní víme, kolik voltů odebírá každý odpor. Pomocí symbolu GND (trojúhelník vzhůru nohama) říkáme 0 voltů. Co se stane nyní, 4,82 voltů vyrobených z baterie putuje na R1 a R1 odnese 2,41 voltů. Bod sondy bude nyní mít 2,41 voltů, které pak putují na R2 a R2 odeberou 2,41 voltů. Gnd pak má 0 voltů, které putují do baterie, která pak baterie produkuje 4,82 voltů a opakuje cyklus.

Bod sondy = 2,41 voltů

Příklad 5 (použijeme hodnoty z příkladu 2)

V1 = I * R1 = 379 uA * 10 000 ohmů = 3,79 voltů

V2 = I * R2 = 379 uA * 2700 ohmů = 1,03 voltů

Bod sondy = V - V1 = 4,82 - 3,79 = 1,03 voltů

Ohmův zákon = V - V1 -V2 = 4,82 - 3,79 - 1,03 = 0 V

Příklad 6 (použijeme hodnoty z příkladu 3)

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

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

Napětí bodu sondy = 3,1 voltů

Bod sondy cesta k odpovědi = V - V1 = 4,82 - 0,17 = 4,65 voltů

Alternativní způsob výpočtu napětí sondy: Vp = V * (R2)/(R1+R2) -> Vp = 4,82 * 2700/2800 = 4,65 V

Krok 4: Příklad ze skutečného života

Pokud jste Nscope ještě nepoužili, podívejte se na Nscope.org

S Nscope jsem umístil jeden konec rezistoru 2,7Kohm do slotu Channel 1 a druhý konec do drážky +5V kolejnice. Poté jsem umístil druhý odpor na další slot Channel 1 a druhý konec na slot GND rail. Dávejte pozor, aby se konce rezistoru nedotkly kolejnice +5V a GND, jinak byste mohli poškodit Nscope nebo něco zapálit.

Co se stane, když 'zkratujete' +5V na GND lišty dohromady, odpor jde na 0 Ohmů

I = V/R = 4,82/0 = nekonečno (velmi velké číslo)

Tradičně nechceme, aby se proud blížil nekonečnu, protože zařízení nemohou zvládnout nekonečný proud a mají tendenci se vznítit. Naštěstí má Nscope vysokou proudovou ochranu, aby snad zabránila požárům nebo poškození zařízení nscope.

Krok 5: Test v reálném životě z příkladu 1

Jakmile je vše nastaveno, měl by vám Nscope ukázat hodnotu 2,41 voltů jako na prvním obrázku výše. (každá hlavní čára nad záložkou kanálu 1 je 1 volt a každá vedlejší linka je 0,2 voltů) Pokud odstraníte R2, odpor, který spojuje kanál 1 s lištou GND, červená čára stoupne až na 4,82 voltů, jako na prvním obrázku výše.

Na druhém obrázku výše můžete vidět, že predikce LTSpice splňuje naši vypočítanou predikci, která splňuje naše výsledky testů v reálném životě.

Blahopřejeme, že jste navrhli svůj první okruh. Série odporových připojení.

Vyzkoušejte další hodnoty odporu, jako v příkladu 2 a příkladu 3, abyste zjistili, zda se vaše výpočty shodují s výsledky v reálném životě. Procvičujte také jiné hodnoty, ale ujistěte se, že váš proud nepřesáhne 0,1 A = 100 mAmps = 100 000 uAmp

Sledujte mě prosím zde na instructables a na tinee9.com