Tinee9: Resistorer i serie: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Handledningsnivå: Ingångsnivå.

Friskrivningsklausul: Se till att en förälder/vårdnadshavare tittar på om du är ett barn eftersom du kan orsaka brand om du inte är försiktig.

Elektronisk design går långt tillbaka till telefonen, glödlampan, drivna växlar i AC eller DC, etc. I all elektronik stöter du på tre grundkomponenter: Motstånd, kondensator, induktor.

Idag med Tinee9 kommer vi att lära oss om motstånd. Vi lär oss inte färgkoder för motstånd eftersom det finns två paketstilar: Thruhole och SMD -motstånd som var och en har egna eller inga koder.

Besök Tinee9.com för andra lektioner och cool teknik.

Steg 1: Material

Material:

Nscope

Motståndssortiment

Dator (som kan ansluta till Nscope)

LTSpice (programvara

Nedan finns en länk till Nscope- och motståndssortimentet:

Utrustning

Steg 2: Motstånd

Motstånd är som rör som låter vatten rinna igenom. Men olika rörstorlekar gör att en annan mängd vatten kan rinna genom det. Exempel på ett stort 10 -tums rör kommer att tillåta mer vatten att flöda genom det än ett 1 -tums rör. Samma sak med ett motstånd, men bakåt. Om du har ett motstånd med stort värde kommer de mindre elektronerna att kunna flyta igenom. Om du har ett litet motståndsvärde kan du ha fler elektroner att strömma igenom.

Ohm är enheten för ett motstånd. Om du vill lära dig historien om hur ohm blev enheten uppkallad efter tyska fysikern Georg Simon Ohm, gå till denna wiki

Jag ska försöka hålla det enkelt.

Ohms lag är en universell lag som allt följer: V = I*R

V = Spänning (potentiell energi. Enhet är volt)

I = Ström (Enkla termer antal elektroner som flyter. Enheten är ampere)

R = Motstånd (Rörstorlek men mindre är större och större är mindre. Om du känner till division då rörstorlek = 1/x där x är motståndsvärdet. Enhet är ohm)

Steg 3: Math: Series Resistance Exempel

Så i bilden ovan är en skärmdump av en LTspice -modell. LTSpice är en programvara som hjälper elingenjörer och hobbyfolk att designa en krets innan de bygger den.

I min modell placerade jag en spänningskälla (ex. Batteri) på vänster sida med + och - i en cirkel. Jag drog sedan en linje till en sicksack -sak (detta är ett motstånd) med R1 ovanför. Sedan drog jag en annan linje till ett annat motstånd med R2 ovanför. Jag drog den sista raden till andra sidan spänningskällan. Slutligen placerade jag en upp och ner triangel på ritningens nedre rad som representerar Gnd eller kretsens referenspunkt.

V1 = 4,82 V (Nscope's +5V skenans spänning från USB)

R1 = 2,7Kohms

R2 = 2,7Kohms

Jag =? Förstärkare

Denna konfiguration kallas en seriekrets. Så om vi vill veta strömmen eller antalet elektroner som flödar i kretsen lägger vi till R1 och R2 tillsammans som i vårt exempel = 5,4 Kohms

Exempel 1

Så V = I*R -> I = V/R -> I = V1/(R1+R2) -> I = 4.82/5400 = 0.000892 Ampere eller 892 uAmps (metriskt system)

Exempel 2

För sparkar kommer vi att ändra R1 till 10 Kohms. Nu blir svaret 379 uAmps

Sökväg till svar: I = 4.82/(10000+2700) = 4.82/12700 = 379 uAmps

Exempel 3

Senaste övningsexempel R1 = 0,1 Kohms Nu kommer svaret att vara 1,721 mAmps eller 1721 uArmps

Sökväg till svar: I = 4.82/(100+2700) = 4.82/2800 = 1721 uAmps -> 1.721 mAmps

Förhoppningsvis ser du att eftersom R1 i det sista exemplet var liten var strömmen eller förstärkarna större än de två föregående exemplen. Denna ökning av ström innebär att det finns fler elektroner som strömmar genom kretsen. Nu vill vi ta reda på vad spänningen kommer att vara vid probpunkten i bilden ovan. Sonden är inställd mellan R1 och R2 …… Hur räknar vi ut spänningen där ?????

Ohms lag säger att spänning i en sluten krets måste = 0 V. Med det påståendet, vad händer då med spänningen från batterikällan? Varje motstånd tar bort spänningen med en procentsats. När vi använder exempel 1 -värden i exempel 4 kan vi beräkna hur mycket spänning som tas bort i R1 och R2.

Exempel 4 V = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 uAmps * 2700 Ohm = 2.4084 Volt V2 = I * R2-> V2 = 892 uA * 2.7 Kohms = 2.4084 V

Vi rundar 2.4084 till 2.41 Volt

Nu vet vi hur många volt som tas bort av varje motstånd. Vi använder GND -sysmbolen (Upside down triangel) för att säga 0 volt. Vad som händer nu, de 4,82 volt som produceras från batteriet går till R1 och R1 tar 2,41 volt bort. Sondpunkten kommer nu att ha 2,41 volt som sedan går till R2 och R2 tar bort 2,41 volt. Gnd har då 0 volt som går till batteriet som sedan ger batteriet 4,82 volt och upprepar cykeln.

Sondpunkt = 2,41 volt

Exempel 5 (vi använder värden från exempel 2)

V1 = I * R1 = 379 uA * 10000 Ohm = 3,79 Volt

V2 = I * R2 = 379 uA * 2700 Ohm = 1,03 volt

Sondpunkt = V - V1 = 4,82 - 3,79 = 1,03 volt

Ohms lag = V - V1 -V2 = 4,82 - 3,79 - 1,03 = 0 V

Exempel 6 (vi använder värden från exempel 3)

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

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

Sondpunktsspänning = 3,1 volt

Sökväg till svar Sondpunkt = V - V1 = 4,82 - 0,17 = 4,65 volt

Sondpunkt alternativt sätt att beräkna spänning: Vp = V * (R2)/(R1+R2) -> Vp = 4,82 * 2700/2800 = 4,65 V

Steg 4: Exempel på verkliga livet

Om du inte har använt Nscope tidigare, vänligen se Nscope.org

Med Nscope placerade jag ena änden av ett 2.7Kohm -motstånd i en kanal 1 -kortplats och den andra änden på +5V -skenor. Jag placerade sedan ett andra motstånd på en annan kanal 1 -plats och den andra änden på GND -skenor. Var försiktig så att motståndets ändar på +5V -skenan och GND -skenan inte berörs, annars kan du skada ditt Nscope eller få något att brinna.

Vad händer när du "kortar" +5V till GND -skenor tillsammans går motståndet till 0 Ohm

I = V/R = 4.82/0 = oändlighet (mycket stort antal)

Traditionellt vill vi inte att ström ska närma sig oändligheten eftersom enheter inte kan hantera oändlig ström och tenderar att fatta eld. Lyckligtvis har Nscope ett högt strömskydd för förhoppningsvis att förhindra bränder eller skador på nscope -enheten.

Steg 5: Real Life Test av exempel 1

När allt är klart bör ditt Nscope visa dig värdet 2,41 volt som den första bilden ovan. (varje huvudlinje ovanför kanal 1 -fliken är 1 volt och varje mindre linje är 0,2 volt) Om du tar bort R2, motståndet som ansluter kanal 1 till GND -skenan, kommer den röda linjen att gå upp till 4,82 volt som på den första bilden ovan.

På den andra bilden ovan kan du se att LTSpice -förutsägelse uppfyller vår beräknade förutsägelse som uppfyller våra verkliga testresultat.

Grattis du har designat din första krets. Seriemotståndsanslutningar.

Prova andra värden för motstånd som i exempel 2 och exempel 3 för att se om dina beräkningar matchar verkliga liv. Öva också andra värden, men se till att din ström inte överstiger 0,1 ampere = 100 mA = 100 000 uAmps

Följ mig här på instruktioner och på tinee9.com