Dewis Gwrthydd Cyfyngu Cyfredol

Cyflwyniad

Mae gwrthyddion sy'n cyfyngu ar gerrynt yn cael eu gosod mewn cylched i sicrhau nad yw swm y cerrynt sy'n llifo yn fwy na'r hyn y gall y gylched ei drin yn ddiogel. Pan fydd cerrynt yn llifo trwy wrthydd, yn unol â Deddf Ohm, mae cwymp foltedd cyfatebol ar draws y gwrthydd (mae Cyfraith Ohm yn nodi mai'r gostyngiad foltedd yw cynnyrch y cerrynt a'r gwrthiant: V=IR). Mae presenoldeb y gwrthydd hwn yn lleihau faint o foltedd a all ymddangos ar draws cydrannau eraill sydd mewn cyfres gyda'r gwrthydd (pan fo cydrannau "mewn cyfres," dim ond un llwybr sydd i gerrynt lifo, ac o ganlyniad yr un faint o lifau cerrynt drwyddynt; esbonnir hyn ymhellach yn y wybodaeth sydd ar gael trwy’r ddolen yn y blwch ar y dde).

Yma mae gennym ddiddordeb mewn pennu'r gwrthiant ar gyfer gwrthydd cyfyngu cerrynt wedi'i osod mewn cyfres gyda LED. Mae'r gwrthydd a'r LED, yn eu tro, ynghlwm wrth gyflenwad foltedd 3.3V. Mae hon mewn gwirionedd yn gylched eithaf cymhleth oherwydd bod y LED yn ddyfais aflinol: nid yw'r berthynas rhwng y cerrynt trwy LED a'r foltedd ar draws y LED yn dilyn fformiwla syml. Felly, byddwn yn gwneud tybiaethau a brasamcanion symleiddio amrywiol.

Mewn egwyddor, bydd cyflenwad foltedd delfrydol yn cyflenwi unrhyw faint o gerrynt sydd ei angen i geisio cynnal ei derfynellau ar ba bynnag foltedd y mae i fod i'w gyflenwi. (Yn ymarferol, fodd bynnag, dim ond swm cyfyngedig o gerrynt y gall cyflenwad foltedd ei gyflenwi.) Fel arfer bydd gan LED wedi'i oleuo ostyngiad mewn foltedd o tua 1.8V i 2.4V. I wneud pethau'n goncrid, byddwn yn tybio gostyngiad mewn foltedd o 2V. Er mwyn cynnal y swm hwn o foltedd ar draws y LED fel arfer mae angen tua 15 mA i 20 mA o gerrynt. Unwaith eto er mwyn concrid, byddwn yn tybio cerrynt o 15 mA. Pe baem yn cysylltu'r LED yn uniongyrchol â'r cyflenwad foltedd, byddai'r cyflenwad foltedd yn ceisio sefydlu foltedd o 3.3V ar draws y LED hwn. Fodd bynnag, fel arfer mae gan LEDs uchafswm foltedd ymlaen o tua 3V. Mae ceisio sefydlu foltedd uwch na hyn ar draws y LED yn debygol o ddinistrio'r LED a thynnu llawer iawn o gerrynt. Felly, gall y diffyg cyfatebiaeth hwn rhwng yr hyn y mae'r cyflenwad foltedd eisiau ei gynhyrchu a'r hyn y gall y LED ei drin niweidio'r LED neu'r cyflenwad foltedd neu'r ddau! Felly rydym am bennu gwrthiant ar gyfer gwrthydd sy'n cyfyngu ar gerrynt a fydd yn rhoi'r foltedd priodol i ni o tua 2V ar draws y LED a sicrhau bod y cerrynt trwy'r LED tua 15 mA.

Er mwyn datrys pethau, mae'n helpu i fodelu ein cylched gyda diagram sgematig, fel y dangosir yn Ffig. 1.

Ffigur 1. Diagram sgematig o gylched.

Yn Ffig. 1 gallwch feddwl am y ffynhonnell foltedd 3.3V fel bwrdd sglodionKIT™. Unwaith eto, rydym yn cymryd yn gyffredinol y bydd ffynhonnell foltedd delfrydol yn cyflenwi unrhyw faint o gerrynt sydd ei angen ar gyfer y gylched, ond dim ond swm cyfyngedig o gerrynt y gall y bwrdd chipKIT™ ei gynhyrchu. (Mae llawlyfr cyfeirio Uno32 yn dweud mai'r uchafswm cerrynt y gall pin digidol unigol ei gynhyrchu yw 18 mA, hy, 0.0018 A.) Er mwyn sicrhau bod gan y LED ostyngiad mewn foltedd 2V, mae angen inni bennu'r foltedd priodol ar draws y gwrthydd, yr ydym ni Bydd yn galw VR. Un ffordd o wneud hyn yw pennu foltedd pob gwifren. Weithiau gelwir y gwifrau rhwng cydrannau yn nodau. Un peth i'w gadw mewn cof yw bod gan wifren yr un foltedd ar draws ei hyd cyfan. Wrth bennu foltedd y gwifrau, gallwn gymryd y gwahaniaeth mewn foltedd o un wifren i'r nesaf a darganfod y gostyngiad foltedd ar draws cydran neu ar draws grŵp o gydrannau.

Mae'n gyfleus dechrau trwy dybio bod ochr negyddol y cyflenwad foltedd ar botensial o 0V. Mae hyn, yn ei dro, yn gwneud ei nod cyfatebol (hy, y wifren sydd ynghlwm wrth ochr negyddol y cyflenwad foltedd) 0V, fel y dangosir yn Ffig. 2. Pan fyddwn yn dadansoddi cylched, rydym yn rhydd i neilltuo foltedd daear signal o 0V i un pwynt yn y gylched. Mae pob foltedd arall wedyn yn gymharol i'r pwynt cyfeirio hwnnw. (Oherwydd bod foltedd yn fesur cymharol, rhwng dau bwynt, fel arfer nid oes ots pa bwynt yn y gylched rydym yn neilltuo gwerth o 0V. Bydd ein dadansoddiad bob amser yn cynhyrchu'r un cerrynt a'r un foltedd yn disgyn ar draws y cydrannau. Serch hynny, mae'n Mae'n arfer cyffredin neilltuo gwerth 0V i derfynell negyddol cyflenwad foltedd.) O ystyried bod terfynell negyddol y cyflenwad foltedd ar 0V, ac o ystyried ein bod yn ystyried cyflenwad 3.3V, rhaid i'r derfynell bositif fod ar foltedd o 3.3V (fel y mae'r wifren/nod sydd ynghlwm wrthi). O ystyried ein bod yn dymuno gostyngiad mewn foltedd o 2V ar draws y LED ac o ystyried bod gwaelod y LED ar 0V, rhaid i frig y LED fod ar 2V (fel y mae unrhyw wifren sydd ynghlwm wrtho).

Ffigur 2. Sgematig yn dangos folteddau nodau.

Gyda'r folteddau nod wedi'u labelu fel y dangosir yn Ffig. 2, gallwn nawr bennu'r gostyngiad foltedd ar draws y gwrthydd fel y byddwn yn ei wneud mewn eiliad. Yn gyntaf, rydym am nodi bod rhywun, yn ymarferol, yn aml yn ysgrifennu'r gostyngiad foltedd sy'n gysylltiedig â chydran yn union nesaf at gydran. Felly, er enghraifft, rydyn ni'n ysgrifennu 3.3V wrth ymyl y ffynhonnell foltedd gan wybod ei fod yn ffynhonnell 3.3V. Ar gyfer y LED, gan ein bod yn rhagdybio gostyngiad mewn foltedd 2V, gallwn yn syml ysgrifennu hwnnw nesaf at y LED (fel y dangosir yn Ffig. 2). Yn gyffredinol, o ystyried y foltedd sy'n bodoli ar un ochr i elfen ac o ystyried y gostyngiad mewn foltedd ar draws yr elfen honno, gallwn bob amser bennu'r foltedd ar ochr arall yr elfen. I'r gwrthwyneb, os ydym yn gwybod y foltedd i'r naill ochr neu'r llall i elfen, yna rydym yn gwybod y gostyngiad foltedd ar draws yr elfen honno (neu gallwn ei gyfrifo'n syml trwy gymryd gwahaniaeth y folteddau i'r naill ochr neu'r llall).

Oherwydd ein bod yn gwybod potensial y gwifrau i'r naill ochr a'r llall i'r gwrthydd (Wire1 a Wire3), gallwn ddatrys ar gyfer y gostyngiad foltedd ar ei draws, VR:

Gan blygio'r gwerthoedd hysbys i mewn, rydym yn cael:

Ar ôl cyfrifo'r gostyngiad foltedd ar draws y gwrthydd, gallwn ddefnyddio Deddf Ohm i gysylltu gwrthiant y gwrthydd â'r foltedd. Mae Deddf Ohm yn dweud wrthym 1.3V=IR. Yn yr hafaliad hwn, mae'n ymddangos bod dau beth anhysbys, sef y cerrynt I a'r gwrthiant R. Ar y dechrau efallai y bydd yn ymddangos y gallwn wneud I ac R unrhyw werthoedd ar yr amod bod eu cynnyrch yn 1.3V. Fodd bynnag, fel y crybwyllwyd uchod, efallai y bydd angen (neu "dynnu") ar gerrynt o tua 15 mA ar LED nodweddiadol pan fydd ganddo foltedd o 2V ar ei draws. Felly, gan dybio fy mod yn 15 mA a datrys ar gyfer R, rydym yn cael

Yn ymarferol, gall fod yn anodd cael gwrthydd gyda gwrthiant o union 86.67 Ω. Gallai rhywun, efallai, ddefnyddio gwrthydd newidiol ac addasu ei wrthwynebiad i'r gwerth hwn, ond byddai hynny'n ateb braidd yn ddrud. Yn lle hynny, yn aml mae'n ddigon cael gwrthwynebiad sydd fwy neu lai yn iawn. Dylech ganfod bod gwrthiant ar y drefn o un i ddau gant ohm yn gweithio'n weddol dda (sy'n golygu ein bod yn sicrhau nad yw'r LED yn tynnu gormod o gerrynt ac eto nid yw'r gwrthydd cyfyngu cerrynt mor fawr fel ei fod yn atal y LED rhag goleuo). Yn y prosiectau hyn byddwn fel arfer yn defnyddio gwrthydd cyfyngu cerrynt o 220 Ω.

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon