На 5 вольт какой нужен резистор для светодиода: Светодиод [Амперка / Вики]

Светодиод [Амперка / Вики]

← Диод | Оглавление | Кнопка →

Светодиод (англ. Light Emitting Diode или просто LED) —
энергоэффективная, надёжная, долговечная «лампочка»

Светодиод — вид диода, который светится, когда через
него проходит ток от анода (+) к катоду (−).

Основные характеристики

Восприятие световых волн человеком

Типовая схема включения

Собственное сопротивление светодиода после насыщения очень мало, и без резистора,
ограничивающего ток через светодиод, он перегорит

Порядок: «резистор до» или «резистор после» — не важен

Поиск подходящего резистора

Рассчитаем какой резистор R в приведённой схеме нам нужно взять, чтобы получить
оптимальный результат. Предположим, что у нас такой светодиод и источник питания:

Найдём оптимальное сопротивление R и минимально допустимую
мощность резистора P_R.

Сначала поймём какое напряжение должен взять на себя резистор:

По закону Ома найдём значение сопротивления, которое обеспечит такое падение:

Таким образом:

• при сопротивлении более 135 Ом яркость будет ниже заявленной

• при сопротивлении менее 135 Ом срок жизни светодиода будет меньше

Теперь найдём мощность, которую при этом резистору придётся рассеивать:

Это означает, что при мощности резистора менее 54 мВт резистор перегорит.

Простое правило

Чтобы не заниматься расчётами резистора каждый раз во время проведения
экспериментов, можно просто запомнить правило для самого типичного сценария.

Для питания 1 светодиода на 20 мА от 5 В используйте резистор от 150 до 360 Ом.

Практикум

Как продлить ресурс автомобильных светодиодных ламп без применения стабилизаторов — Автоблоги

Всем привет!

Предупреждение: Будет много букв, но вроде все по делу. Статья рассчитана на новичков, умеющих пользоваться паяльником.

Часть 1. Предисловие

Наверное, многие из вас меняли штатные лампы накаливания в плафонах салона, в подсветке номера, в габаритных огнях, в приборной панели и т.д., на светодиодные лампы.

Как правило, при подобных заменах используются уже готовые автомобильные светодиодные лампы, рассчитанные на напряжение 12 вольт.

По сравнению с лампами накаливания, преимущества светодиодных ламп известны, это малое энергопотребление, большой выбор цветов свечения, меньший нагрев, а также существенно больший срок службы.

Однако, для долгой и счастливой жизни светодиода весьма важно, чтобы протекающий через него ток не превышал заданных производителем величин. При превышении максимально допустимого тока, происходит быстрая деградация кристаллов светодиодов, и лампа выходит из строя.

Поэтому, в «правильные» светодиодные лампы уже встроен стабилизатор тока (драйвер). Но такие лампы, как правило, стоят недешево. В связи с этим, в автолюбительской среде гораздо большее распространение получили дешевые светодиодные лампы, не имеющие встроенного стабилизатора. Примеры таких ламп на фото 1:

1. Дешевые автомобильные светодиодные лампы на 12 В.

Из-за отсутствия стабилизатора, такие лампы весьма чувствительны к скачкам напряжения в бортовой сети автомобиля. Кроме того, хитрые узкоглазые производители ламп рассчитывают их параметры, как правило, на максимальное напряжение 12В. Однако, как известно, при работе двигателя напряжение в бортсети составляет 13.

5-14.5В. В итоге, светодиодные лампы, не имеющие стабилизатора, часто служат даже меньше, чем обычные лампы накаливания.Особенно это заметно при использовании светодиодных ламп в подсветке номера и в габаритных огнях, когда светодиоды работают в течение длительного времени. Месяц-другой, реже полгода, и лампа начинает мигать, а вскоре и совсем гаснет.

Один из способов продлить жизнь таким лампам — это подключение их через стабилизаторы напряжения, которые защитят лампы от скачков напряжения в бортовой сети автомобиля и подадут на лампы стабильные 12В. Однако, такой способ имеет ряд существенных недостатков:

Недостаток 1. Для установки стабилизаторов требуется вмешательство в электропроводку автомобиля, на что пойдет не каждый автовладелец, особенно в гарантийный период.

Недостаток 2. По схемотехнике, стабилизаторы делятся на линейные и импульсные. Линейные довольно сильно греются при относительно небольших токах, а импульсные генерируют высокочастотные помехи, которые влияют на качество приема радио.

Недостаток 3. Ламп в автомобиле много, и на каждую (пусть даже группу ламп) поставить стабилизатор проблематично.

Недостаток 4. Возврат к штатным лампам накаливания может потребовать демонтажа ранее установленных стабилизаторов.

Поэтому, в данной статье я предлагаю способ, как существенно продлить срок службы светодиодных ламп, без использования стабилизаторов. Речь пойдет о простой доработке самих светодиодных ламп.

Часть 2. Немного теории

Мне приходилось разбирать множество автомобильных светодиодных ламп. Несмотря на разный внешний вид, тип цоколя и габаритные размеры, практически все недорогие лампы конструктивно похожи, с небольшими вариациями, которые я отмечу далее.

Итак, среднестатистическая автомобильная светодиодная лампа выполнена по типовой схеме, представленной на рис. 2 (приведен пример для 9 светодиодов):

2. Типовая схема светодиодной лампы без стабилизатора, на 9 светодиодов

Обозначение элементов на схеме, слева направо:

R0: Резистор-обманка для систем контроля исправности ламп. О нем я, возможно, сделаю отдельный материал, здесь его пока не рассматриваем. Этот резистор может присутствовать, а может и нет. I0 — ток через резистор R0.

VDS1: Диодный мост. Так как для светодиодов важна полярность подключения, диодный мост позволяет подключать лампу как обычную лампу накаливания, не думая о полярности. Самые дешевые лампы не имеют диодного моста, но, в последнее время, он часто присутствует даже в малогабаритных бесцокольных лампах. Диодный мост установлен в лампу чисто для удобства пользователя.

R1-R3: Токоограничивающие резисторы для цепочек из трех светодиодов HL1.1-HL1.3 и т.д. Эти резисторы задают ток, протекающий через каждую из цепочек светодиодов. Чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток через светодиоды.

HL1.1-HL1.3: Цепочка из трех светодиодов. В разных по конструкции светодиодных лампах, количество цепочек и количество светодиодов в цепочке может быть различным, но часто используются именно цепочки из трех светодиодов. На данной схеме для примера показана лампа с тремя цепочками по три светодиода в каждой. Есть лампы, состоящие вообще из одного светодиода, но схемотехника у них такая же.

I1-I3: ток через цепочки, например, I1 — ток через цепочку R1-HL1-HL2-HL3 и т.д. Суммарный ток, потребляемый лампой, равен сумме токов Iобщ=I0+I1+I2+I3.

Чтобы повысить надежность работы лампы, правильно ставить на каждую из цепочек отдельный токоограничивающий резистор R1-R3. В этом случае выход из строя светодиодов в одной из цепочек не повлияет на ток через другие цепочки. Однако, в целях экономии, производители дешевых ламп ставят один общий резистор на все цепочки. Такие лампы менее надежны, но выяснить это суждено уже покупателю. Упрощенная схема лампы с одним токоограничивающим резистором

Как правильно подключить светодиодную ленту на 5 вольт к аккумулятору

Обзор светодиодной ленты и варианта ее применения. Ну и help me please)

В моей городской берлоге, периодически, но бывают эпизоды, когда план ГОЭЛРО дает сбой и временно, пока отключают электричество, наступает локальный Black out. То глобальные ремонтные работы или аварии, то соседи что-нибудь чинят. Летом, когда вечера светлые, а дни длинные – это не проблема. Осенью-зимой-весной темнеет рано, сидеть несколько минут (часов) в темноте, даже со смартфоном или ноутбуком – уныло. Особенно в новогодние праздники. Лучины, свечи, фонарики — это все же локальное освещение, да и уже пройденный этап, хранить дома автомобильный аккумулятор с лампой подсветки подкапотного пространства – тоже не вариант, из-за габаритов. Хотя и его пробовал. Пресловутые фонарики от Сяоми тоже есть, но хочется посветлее. Есть, конечно, идея применить для этих целей ИБП, к которому подключен ПК и периферия, но этот путь я решил оставить на крайний случай, как запасной вариант, да и защита от разряда аккумулятора ИБП, кмк, не позволит им воспользоваться.
На досуге же решил я приспособить для целей освещения в форс-мажорной ситуации эту светодиодную ленту, поскольку ее аналог на 12В, подключенный через бп к электросети 220В, создает вполне комфортный уровень освещения в жилище. Почему именно на 5В? Не знаю, из любопытства скорее, на 12В ленты есть, а на 5 еще не пробовал. Да и аккумулятор в этом случае будет более емким за ту же цену, в крайнем случае подойдут и внешние аккумуляторы к смартфонам. Хотя светодиодная лента на 12В вполне неплохо себя показала на таком аккумуляторе

Что было приобретено, кроме обозреваемого сабжа. Необслуживаемый аккумулятор Delta на 6В.

Куплен в местном интернет-магазине. Стабилизированный блок питания с нужными параметрами для периодической подзарядки аккумулятора давно уже был в наличии.

В качестве оффтопа, отмечу также и то, что светодиодные устройства получающие электричество от сети, – у меня долго не живут. Особенно разочаровали светодиоды для подсветки выключателей серии Legrand Quteo. Вроде как и Венгрия, а в течение года вышли из строя все, штук 15 их было.

Ну и, повторюсь, Гауссы 14 Вт тоже все погорели (срок эксплуатации варьировал от 3 часов до 6 мес.).

Ленты же, запитанные от 12В, вполне комфортно себя чувствуют и через 4-5 лет ежедневного использования.

Упаковка товара

Хочу также похвалить продавца, срок доставки — 18 дней, по доставке на почту пришло сообщение на email и на смартфон.

Лента.

Длина шнура — 1 м, длина светодиодной части — 2 м.

Пробный пуск

Вопросы к уважаемым пользователям ресурса:

1. Какой резистор купить, чтобы трансформировать напряжение с клемм аккумулятора (6В) в нужные для запитки светодиодной ленты 5В? В том же Чипе и Дипе, к примеру?

2. На какое максимальное время (в теории) работы ленты можно рассчитывать исходя из параметров аккумулятора?

Может быть какие-нибудь программки для расчета есть?

В электротехнике – любитель, мягко говоря, хотя закон Ома и помню и о назначении варистора догадываюсь.

PS. Благодарю всех пользователей, высказавших свою точку зрения на проблему. Для меня это сложновато, насколько критично использовать 6В напрямую, без понижения? Ресурс светодиодов ленты особо не заботит.

Эпилог.
Приношу свою благодарность всем отписавшимся в теме.

По итогам обсуждения увидел 2 пути решения проблемы.

1. Отказаться от идеи использования ленты на 5В в пользу 12В.

2. Купить преобразователь напряжения (или как он там правильно называется) для понижения с 6В до 5В. Типа таких
1
2

С наилучшими пожеланиями пользователям ресурса из НиНо

Как подбирать сопротивления для светодиодов

Инструкция

Определить номинальный ток светодиода опытным путем невозможно. Этот параметр прибора необходимо спросить у продавца при его покупке. Если известен тип диода, введите его в любую поисковую систему — есть вероятность, что на него найдутся справочные данные, в том числе и номинальный ток.

В случае, если никаких данных о светодиоде нет, можно считать, что у прибора в корпусе типа SMD номинальный ток равен 3 мА, у круглого диаметром 3 мм — 5 мА, у прямоугольного сечением 3 на 5 мм — 10 мА, у круглого диаметром 5 или 10 мм — 20 мА.

Падение напряжения на светодиоде зависит от его цвета. У инфракрасного оно составляет 1,2 В, у красного — 1,8, у зеленого — 2,2, у синего, белого и фиолетового — от 3 до 4.

Падение напряжения на токоограничительном резисторе определите по следующей формуле: Ur=Up-Ud, где:
Ur — падение напряжения на резисторе, В;
Up — напряжение источника питания, В;
Ud — падение напряжения на светодиоде, В.

Для вычисления сопротивления резистора воспользуйтесь законом Ома. Перед расчетом переведите номинальный ток светодиода в амперы, для чего его значение, выраженное в миллиамперах, поделите на 1000. Например, 20 мА=0,02 А. Затем определите номинал резистора по следующей формуле: R=Ur/Iном, где:
R — искомое сопротивление резистора, Ом,
Ur — падение напряжения на резисторе, рассчитанное по предыдущей формуле, В;
Iном — номинальный ток светодиода, А.

Последней операцией является вычисление мощности резистора. Для этого умножьте падение напряжение на резисторе на протекающий через него ток (также предварительно переведенный в амперы): P=Ur*Iном, где:
Ur — падение напряжения на резисторе, В;
Iном — номинальный ток светодиода, А.Использовать резистор большей мощности можно, меньшей — нельзя.

Для повышения общего коэффициента полезного действия системы при слишком большом напряжении питания светодиоды с одинаковым номинальным током можно соединять в последовательные группы таким образом, чтобы на эту цепочку приходилось около 2/3 напряжения питания, а на резистор — порядка 1/3. В этом случае, перед выполнением расчета номинальные напряжения диодов необходимо сложить.

Как работает светодиод 5 мм?

Светоизлучающие диоды (светодиоды) повсюду вокруг нас. Они есть в наших домах, в наших машинах, даже в наших телефонах. Светодиоды бывают разных форм и размеров, что дает дизайнерам возможность адаптировать их к своему продукту. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Их низкое энергопотребление и небольшие размеры делают их отличным выбором для многих различных продуктов, поскольку их можно более плавно интегрировать в дизайн, чтобы сделать его в целом лучшим устройством.

Раньше мы обсуждали светодиоды высокой яркости, но в этом посте мы сосредоточим свое внимание на светодиодах диаметром 5 мм или светодиодах с отверстиями. Это типы светодиодов, которые, вероятно, будут использоваться в вашей небольшой электронике в качестве светового индикатора или чего-то в этом роде. 5-миллиметровые светодиоды потребляют намного меньше тока, чем светодиоды высокой яркости, 20 мА по сравнению с минимум 350 мА для мощных светодиодов. Если вы следили за нашим оригинальным постом Mastering LEDs, то должны знать: больше тока = больше света.Таким образом, очевидно, что эти 5-миллиметровые светодиоды будут скорее акцентным светом для очень маленьких помещений. Именно для этого предназначены 5-миллиметровые светодиоды, их можно использовать вместе в большом массиве для создания знака или какой-то матрицы, или их можно использовать сами по себе, чтобы сделать небольшой индикатор или один из этих крошечных фонариков на цепочке для ключей. .

5-миллиметровые светодиоды

очень полезны, так как они легко питаются от небольшого источника питания и служат долгое время. Это позволяет легко встраивать их во многие электронные устройства или размещать светильники там, где они обычно не могут находиться.Название 5-миллиметрового светодиода связано с их размерами: эпоксидный корпус сверху имеет диаметр около 5 мм. Эти сверхмалые источники света просты в использовании, но мы не можем упускать из виду некоторые этапы настройки нашей светодиодной схемы.

5 мм LED Basics

Светодиод — это вариант основного диода. Диод — это электронный компонент, который проводит электричество только в одном направлении. Диоды имеют так называемое номинальное прямое напряжение, которое определяет минимальную разницу напряжений между анодом (+) и катодом (-), чтобы позволить электронам течь (аааа..сладкое электричество). Светодиод в основном такой же, как диод, с основным отличием, что он генерирует свет, когда течет электричество.

5-миллиметровые светодиоды

— это светодиоды, которые удерживают матрицу на опоре наковальни, которая для защиты заключена в эпоксидный купол. Затем соединения выполняются через две ножки или штыри, выходящие из нижней части. Как мы уже упоминали, диод пропускает поток только в одном направлении. Это делает крайне важным различать положительную сторону (анод) и отрицательную сторону (катод).Со светодиодами 5мм это просто, заметили, что ножки разной длины? Более длинная ветвь — это анод, а более короткая из двух — катод. Если ваши ножки подрезаны или у вас есть производитель, который делает их такого же размера, обычно есть плоское пятно вокруг обода 5-миллиметрового корпуса со стороны катода (см. Ниже).

Убедитесь, что вы всегда подключаете положительный полюс батареи / источника питания к аноду, а отрицательный или заземляющий — к катоду. Это обеспечит совпадение полярности и прохождение электричества, если у вас достаточно входного напряжения, и загорится 5-миллиметровый светодиод.Если вы подключите его в обратном направлении, ничего не произойдет, и цепь останется замкнутой. Чтобы убедиться, что у вас достаточно мощности для вашего светоизлучающего диода, есть два ключевых параметра, на которые вы должны обратить внимание при рассмотрении характеристик светодиодов: прямое напряжение и прямой ток.

Напряжение светодиода 5 мм

Каждый светодиод должен указывать «прямое напряжение», которое определяет величину напряжения, необходимого для проведения электричества и получения света. Если вы попытаетесь подать что-то меньшее, чем это количество, светодиод останется открытым и непроводящим.Как только напряжение на светодиоде достигает прямого напряжения, светодиод загорается. Если у вас несколько последовательно соединенных светодиодов, вы должны учитывать сумму их номинальных значений прямого напряжения.

Давайте взглянем на один из наших стандартных синих светодиодов 5 мм. Теперь мы можем легко увидеть в технических характеристиках на странице продукта, что светодиод имеет прямое напряжение около 3,4 В. Итак, мы берем этот светодиод и пытаемся подключить его к батарее АА, светодиод что-нибудь сделает? Батарейки AA имеют номинальное напряжение только 1.5V так что нет, нам не хватает напряжения для проведения электричества. Однако, если мы добавим еще одну батарею AA последовательно, наше напряжение будет 3 В, и мы сможем запустить 5-миллиметровый светодиод. «Но вы сказали, что для светодиода требуется 3,4 В!» Да, я знаю, но когда вы говорите с точностью до нескольких знаков после запятой, все будет в порядке.

5 мм светодиодный ток

Теперь некоторые люди думают, что им нужно только позаботиться о напряжении светодиода, и все будет в порядке. Это упускает из виду очень важную часть светодиодов — ток. Светодиоды будут потреблять столько тока, сколько они могут в цепи, в свою очередь, вызывая повышение температуры светодиода, пока он не перегорит.Поэтому, чтобы уменьшить количество выходящих из строя светодиодов, обратите внимание на номинальный ток светодиодов.

Приведенный выше пример, когда входное напряжение и прямое напряжение настолько близки, — это единственный пример, в котором вам не нужно сильно беспокоиться о токе. Как показывает практика на нашем сайте, когда ваше входное напряжение составляет 3 В, вы можете запитать любой из 5-миллиметровых светодиодов, кроме красного и желтого, не беспокоясь об отслеживании тока. Это связано с тем, что в источнике питания недостаточно тока, чтобы 5 мм потреблял и сгорал.

В любом другом случае вам необходимо ограничить количество тока, протекающего через светодиод. В светодиодах высокой мощности
это делается с помощью драйвера постоянного тока. Номинальный ток 5-миллиметровых светодиодов намного ниже, обычно около 15-30 мА, и мы можем контролировать ток, подключив резистор последовательно со светодиодом. Здесь вы часто будете слышать термин «резистор ограничения тока», поскольку резистор обеспечивает значительное ограничение тока, протекающего по цепи.

5-миллиметровые светодиоды обычно тестируются при 20 мА, они могут потреблять ток до 30 мА, но, на мой взгляд, я обычно стараюсь поддерживать 5-миллиметровые светодиоды на 20 мА, что рекомендуется во всех их спецификациях.Теперь нам нужно выяснить, как подобрать резистор подходящего размера для вашей схемы, чтобы ваши светодиоды были в безопасности!

Выбор резистора подходящего размера для светодиодов

Резисторы

бывают самых разных размеров, и требуется математика, чтобы найти правильный размер для вашей системы. Но не волнуйтесь, с этим калькулятором сопротивления, который рассчитывает размер резистора, который вам нужен, будет очень просто. Это отличный инструмент, но он всегда помогает узнать, как производятся расчеты, поэтому следите за ним.Чтобы подобрать токоограничивающий резистор правильного размера, мы должны знать два свойства светодиода: прямой ток и прямое напряжение.

Давайте использовать тот же синий светодиод, что и в примере выше. На странице продукта вы увидите таблицу, изображенную справа. В кружке показано прямое напряжение (Vf) при заданном испытательном токе. Таким образом, вы можете видеть для этого светодиода, при постоянном токе 20 мА на светодиодах падает 3,2-3,6 В. Мы выберем золотую середину и предположим, что этот светодиод упадет на 3,4 В.

В этом примере я буду использовать 3 последовательно соединенных батарейки AA в качестве источника питания.Каждая батарея AA имеет напряжение около 1,5 В, поэтому в целом у нас есть 4,5 В питания для нашего светодиода. Мы должны использовать закон Ома, чтобы найти предел резистора, но сначала мы должны найти напряжение, проходящее через него. Резистор и светодиод будут размещены последовательно, что означает, что падение напряжения на них будет суммировано и равно входному напряжению. Это означает, что мы можем легко найти напряжение, которое будет падать на резисторе, поскольку мы уже знаем, что светодиоды составляют 3,4 В.

Входное напряжение = LED В _f + Напряжение резистора

Напряжение резистора = Входное напряжение — светодиод В _f

Напряжение на резисторе = 4.5–3,4 В

Таким образом, на резисторе будет падать около 1,1 В. Теперь, когда у нас есть это, мы можем использовать закон Ома для расчета необходимого сопротивления!

Сопротивление = напряжение / ток (в амперах)

Сопротивление = 1,1 / 0,02 (20 мА)

Сопротивление = 55 Ом

В зависимости от светодиода резистор будет меняться. В этом примере мы можем предположить, что требуется резистор на 55 Ом, ближайший размер, который у нас есть, — 60,4, поэтому мы бы выбрали его.Если вы сомневаетесь в значении или у вас есть одно среднее между предложенными значениями сопротивления, выберите размер немного большего размера.

Последнее, что нужно проверить со светодиодами и резисторами, — это мощность резистора. Все наши резисторы — Вт. Требуемая мощность резистора — это разница между мощностью светодиода и общей мощностью схемы. Итак, в приведенном выше примере мы найдем требуемую мощность резистора.

Мощность светодиода = 3,4 В x 0,02 А =.068 Вт

Общая мощность = 4,5 В x 0,02 A = 0,09 Вт

Мощность, рассеиваемая на резисторе = .09 — .068 = .022 Вт

Резистор

¼ Вт (0,25) может легко выдержать 0,022 Вт, так что все готово! Установите резистор последовательно со светодиодом (на положительной стороне соединения), и ваш свет будет готов.

Не хотите ломать голову над поиском резистора и работать с несколькими резисторами в одной цепи? Оцените DynaOhm от LuxDrive.Это полностью залитый полупроводниковый переменный резистор, который оптимизирован для замены резисторов в 5-миллиметровых светодиодных устройствах. Этот блок будет включаться последовательно, как и резистор. Разница в том, что он уже рассчитан на определенный номинальный ток, поэтому все, о чем вам нужно беспокоиться, — это напряжение. DynaOhm может принимать от 2,6 В до 50 В постоянного тока, поэтому вводите все, что вам нужно для светодиодов.

Теперь, когда мы закончили все эти забавные разговоры о напряжении и токе, мы можем погрузиться в то, что действительно волнует людей, — на свет, который излучают эти крошечные лампочки.Цвет и яркость измеряются несколькими способами. На нашем сайте они всегда хорошо перечислены и систематизированы, но давайте узнаем, как эти диоды создают свет, который они создают.

Длина волны светодиода

Длина волны светодиода

— это, по сути, очень точный способ объяснить цвет света. Для светодиодов будет различаться цвет, так как производственный процесс интенсивен, а иногда и длины волн немного отличаются. На листе технических характеристик светодиода 5 мм вы фактически увидите минимальную и максимальную длину волны.Вариации всегда находятся в пределах одного и того же спектра, просто если вы покупаете светодиоды одного цвета в разных партиях, вероятно, будут некоторые незначительные отклонения (даже если наши глаза их не замечают).

Эта длина волны фактически определяется типом полупроводникового материала, из которого изготовлен диод внутри этого 5-миллиметрового корпуса. Структура энергетических зон полупроводников варьируется в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами, что влияет на видимый нами свет. Ниже представлена ​​полная таблица наших светодиодов и вариантов длины волны.Некоторые из наиболее популярных цветов, которые мы продаем, — это Deep Red 660 нм и Pink 440 нм.

Существуют также 5-миллиметровые белые светодиоды теплого и холодного белого цвета.

Яркость светодиода

Таким образом, длина волны зависит от материала полупроводника, но интенсивность света зависит от тока, подаваемого на диод. Следовательно, чем выше ток возбуждения, тем ярче будет ваш светодиод. Яркость 5-миллиметровых светодиодов обычно измеряется в милликанделах (мкд), но это гораздо больше, чем просто установка определенного количества яркости на любой светодиод.

Самое интересное в этом измерении света, канделе, заключается в том, что это не мера количества световой энергии, как измеряется большинство других форм света, а скорее фактическая яркость. Это число определяется путем взвешивания мощности, излучаемой в определенном направлении, и взвешивания этого числа с помощью функции яркости света. Это в основном означает, что угол луча, который мы обсудим ниже, может влиять на свет, но также влияет на длину волны. Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн, чем к другим, и эта модель яркости учитывает это.Вот почему ИК-светодиоды 5 мм не будут иметь выхода, потому что мы не можем видеть эту длину волны. То же самое для УФ, синего и других распространенных цветов.

Эта сила света (яркость) варьируется от светодиода к светодиоду, как вы увидите. Цвета обычно ниже, от десятков до сотен, тогда как белые (и некоторые цвета, которые мы видим лучше, например, зеленый) могут достигать 20 000 мкд. Мы перечисляем световой поток всех 5-миллиметровых светодиодов при испытательном токе 20 мА.

Угол обзора 5 мм

5мм светодиода на нашем сайте будут маркированы по цвету и углу луча.5-миллиметровые светодиоды показывают график, подобный тому, который показан справа, который показывает угол, под которым будет идти луч, и интенсивность при определенных углах. Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике — это углы, а радужные линии — это интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. Ниже мы расскажем, как определить угол обзора и яркость любого 5-миллиметрового светодиода под этим углом.

5 мм рассеянный светодиод

Часто рекомендуется иметь какой-нибудь рассеиватель или матовое покрытие, если на светодиоды будут смотреть непосредственно человеческий глаз.Некоторые 5-миллиметровые светодиоды имеют эпоксидную отделку купола, которая делает световой поток более мягким. У нас есть один белый 5-миллиметровый светодиод, в котором используется эта отделка, поэтому она приятна для глаз. Это снизит яркость, но сделает свет лучше.

Go Explore со светодиодами 5 мм

Светодиоды

5 мм очень доступны по цене и просты в разработке. Посмотрите, что вы можете с ними сделать, варианты безграничны. Теперь вы знаете, как запитать 5-миллиметровые светодиоды, определить их цвет и яркость, а также убедиться, что свет распространяется туда, где вам нужно.Удачи!

руководств: learn: arduino: leds.html [AdaWiki]

Об этом руководстве!

В этом уроке будут рассмотрены чудесные мигающие светодиоды. Мы уже говорили и играли со светодиодами в Уроке № 3, где мы мигали несколькими светодиодами, а также играли с разноцветными светодиодами, чтобы создать меняющий цвет светящийся шар. Если вы еще не прошли этот урок, пожалуйста, пройдите все, хорошо? Так мы сможем начать с некоторого опыта.

Мы воспользуемся этим руководством, чтобы более подробно рассмотреть светодиоды. Мы расскажем, как рассчитать ток, проходящий через светодиод, а пока познакомим вас с двумя важными электронными законами: закон Кирхгофа и закон Ома . Мы начнем с проведения экспериментов, которые продемонстрируют, как напряжение и сопротивление влияют на ток, а затем докажем эти результаты с помощью небольшой математики.

В этом упражнении не используется кодирование, и хотя мы используем Arduino в изображениях, вам не нужно его выполнять.Мы предлагаем какой-нибудь другой источник питания, чтобы вы могли опробовать эксперименты, но вы можете использовать даже батарейки в батарейном отсеке!

светодиодов!

Кто не любит светодиоды? Они яркие и мигающие или мягкие и элегантные. Они праздничные! Они красочные! Их везде , и они очень веселые. Мы любим светодиоды, когда пишем учебники, потому что большая часть взлома электроники скрыта в микросхемах или происходит очень быстро, и мы не можем увидеть или почувствовать это без дорогостоящего оборудования.Но светодиоды легко увидеть всем — так мы можем визуально определить, что происходит внутри нашего микроконтроллера.

Начнем с урока анатомии… Детали светодиода!

Детали светодиода

Светодиоды настолько распространены, что бывают разных форм и размеров. Скорее всего, вы будете использовать светодиоды со сквозным отверстием и светодиоды с двумя ножками. Есть много светодиодов, которые невелики и их трудно припаять, но их легко использовать с макетной платой, потому что у них есть длинные провода, которые мы можем вставить.Прозрачная или прозрачная лампочка — это то, что защищает излучатель света (вот где происходит волшебство). Фактически, первые две буквы LED обозначают Light Emitting .

Светодиоды действительно хороши тем, что они очень простые. В отличие от некоторых микросхем, у которых есть десятки контактов с названиями и специальными назначениями, светодиоды имеют только два провода. Один провод — это анод (положительный), а другой — катод (отрицательный). У этих двух проводов разные названия, потому что светодиоды работают только в одном направлении, и нам нужно отслеживать, какой контакт какой.Один идет на положительное напряжение, а другой — на отрицательное. Электронные компоненты, которые работают только в одном направлении, называются диодами , это то, что означает последняя буква LED .

• Более длинный провод подключается к более положительному напряжению

• Ток идет в одном направлении, от анода (положительный) к катоду (отрицательный)

• Перевернутые светодиоды не работают — но и не ломаются

Все это немного сбивает с толку — нам часто приходится думать, что есть что.Чтобы упростить задачу, вам нужно запомнить только одну вещь, а именно: светодиод не загорится, если вы вставите его задом наперед. Если у вас когда-либо возникают проблемы со светодиодами там, где они не светятся, просто переверните их. Очень сложно повредить светодиод, вставив его задом наперед, так что не бойтесь, если вы это сделаете.

Если это поможет, вернитесь к этим фотографиям и схемам или распечатайте их для справки.

Все разные размеры и цвета

светодиода 5мм! Зеленый, красный, синий (в прозрачном корпусе) и инфракрасный (в голубоватом корпусе)

Одна из лучших особенностей современных светодиодов — это все цвета, в которых они используются.Раньше светодиоды были только красными или желто-оранжевыми, поэтому в ранней электронике 70-х и 80-х годов были только красные светодиоды. Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от того, из какого материала он сделан. Так, например, красный цвет получается из арсенида галлия. С тех пор ученые экспериментировали со многими другими материалами и выяснили, как получить другие цвета, такие как зеленый и синий, а также фиолетовый и белый. (Вы можете увидеть огромную таблицу всех различных материалов, используемых для изготовления светодиодов на странице википедии)

Когда мы впервые начали производить электронику в конце 90-х, мы купили несколько 5-миллиметровых синих светодиодов по цене 3 доллара за штуку .Теперь за эту цену можно легко получить дюжину светодиодов. Жизнь хороша!

Светодиоды также бывают самых разных размеров. Вот фотография, показывающая светодиоды 3 мм , 5 мм и 10 мм . размер «миллиметр» относится к диаметру светодиода. Например, если вам нужно просверлить отверстие в коробке для 5-миллиметрового мигающего светодиода, размер отверстия должен быть 5 мм, и для этого вам понадобится 5-миллиметровое сверло. 5 мм — самый распространенный размер, который вы увидите, и они могут быть очень яркими!

Зеленые светодиоды 3 мм, красные 5 мм и белые 10 мм

• 5мм светодиоды могут быть такими яркими, их часто используют как подсветку (освещение чего-то, например фонарика, об этом поговорим дальше)

• 3-миллиметровые светодиоды не такие яркие, но они меньше по размеру и подходят для индикации (как светодиод, который сообщает вам, что что-то горит).Они не так хороши для освещения, потому что имеют меньшую освещаемую площадь.

• 10-миллиметровые светодиоды немного реже, они огромные и массивные, но обычно представляют собой 5-миллиметровые светодиоды с большим корпусом, поэтому они не ярче. Они могут быть хорошими индикаторами, но мы редко видим их в качестве источников света.

Для чего используются светодиоды?

Светодиоды в основном используются для двух вещей: подсветка , и индикация , . Это технические слова, но их полезно понять, потому что, если вам нужен светодиод для одного предмета, и вы покупаете не то, вы будете очень разочарованы.

Фары должны быть яркими!

Подсветка означает «направить свет на что-то» — например, фонарик или фары. Вы хотите, чтобы ваши фары были чертовски яркими.

Стоп-сигналы должны быть достаточно яркими, чтобы видеть, но не должны освещать дорогу!

Индикация означает «указать на что-то» — например, сигнал поворота или стоп-сигналы на автомобиле. Вы же не хотите, чтобы сигнал поворота вашей машины слепил людей!

Если вы выберете не тот тип, вы можете получить тусклый фонарик своими руками или панель управления, которая жжет глаза людям!

Рассеянные светодиоды действительно хороши в индикации, они выглядят мягкими и однородными, их хорошо видно под любым углом.

Clear Светодиоды действительно хороши в освещении, свет прямой и мощный, но вы не можете хорошо их видеть под углом, потому что свет идет только вперед.

Давайте это проверим. На этой макетной плате я подключил два светодиода, один красный рассеянный и один чистый ярко-синий. У обоих одинаковый резистор (что означает, что они в основном используют одинаковую мощность). Следуйте инструкциям, подключив по одному из каждого. Подключите резистор 1,0 кОм от катода (более короткий вывод) к заземлению и подключите анод (более длинный вывод) к + 5 В.

Когда он горит, вы увидите, что рассеянный светодиод светится мягко, но синий светодиод резкий и очень яркий.

Если вы посмотрите сбоку, вы увидите, что рассеянный светодиод выглядит примерно так же. Синий светодиод, однако, не такой яркий сбоку, если внимательно присмотреться, можно увидеть тонкий «конус» яркого света от чашки, которая удерживает кусок силикона из линзы.

Один из способов определить яркость вашего светодиода перед покупкой — это посмотреть на рейтинг милликандела , иногда сокращенный до мкд .С текстом или даже фотографиями сложно объяснить, насколько что-то яркое (так как лично это выглядит иначе). Вместо этого мы собираемся дать вам приблизительные цифры того, насколько яркими светодиоды будут казаться большинству людей.

Так что сверхъяркий светодиод может рекламировать себя как «5000 милликандел!») — это максимальная яркость, которую вы от него получите. В целом, чем ярче светодиод, тем он дороже.

Изменение яркости резисторами

Итак, теперь мы знаем о прозрачных и рассеянных светодиодах и немного о яркости.Сейчас хорошее время, чтобы сообщить вам, что если вы купили у нас Arduino Starter Pack или ARDX, рассеянные зеленые или красные светодиоды составляют около 500 мкд, а яркие прозрачные светодиоды — около 5000 мкд. Это немного приблизительно, поскольку светодиоды мы иногда получаем от разных заводов.

Вернемся к нашей базовой настройке светодиодов: один светодиод и один резистор подключены от 5 В к земле. На этот раз мы продублируем его, чтобы у нас было три светодиода, за исключением того, что каждый резистор будет другим. Светодиод №1 будет иметь резистор 100 Ом (коричневый, черный, коричневый), светодиод №2 — 1.0K (коричневый, черный, красный) и светодиод №3 будут использовать 10K (коричневый, черный, оранжевый).

Включите Arduino и посмотрите, как каждый светодиод горит по-разному. Время для быстрой викторины!

Какой светодиод самый яркий (какой резистор)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Та, что с резистором 100 Ом

Какой светодиод самый тусклый (какой резистор)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Тот с резистором 10K

Если бы у нас был светодиод с резистором 5 кОм, какой светодиод был бы ярче? Какой светодиод будет тусклее?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

С резистором 5 кОм он будет ярче, чем резистор-светодиод 10 кОм, но тусклее, чем резистор-светодиод 1 кОм

Как вы видели в этом эксперименте, резистор, который мы используем со светодиодом, влияет на его яркость.У больше резистор (больше сопротивления) у диммер светодиод. Маленький резистор (меньшее сопротивление) делает светодиод ярче.

Изменение яркости при напряжении

Узнав немного о том, как использовать резисторы для изменения яркости светодиода, мы попробуем эксперимент №2. На этот раз мы будем использовать резисторы только 1.0K, но подключим аноды к разному напряжению. Один светодиодный анод перейдет на 3,3 В , другой на 5.0 вольт , а третий пойдет на Vin (который, если у вас есть один из наших стартовых пакетов, идет на сетевой адаптер 9 В, поэтому его 9,0 вольт

Включите Arduino и посмотрите, как каждый светодиод горит по-разному. Время для быстрой викторины!

Какой светодиод самый яркий (какое напряжение)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Тот, который подключен к Vin (9 вольт)

Какой светодиод самый тусклый (какое напряжение)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Тот, который подключен к 3.3в

Если бы у нас был светодиод с резистором 1,0 кОм, подключенный к источнику питания 4,2 В, какой светодиод был бы ярче? Какой светодиод будет тусклее?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

При подключении к 4В он будет ярче, чем светодиод 3,3В, и тусклее, чем 5В

Как вы видели в этом эксперименте, напряжение, которое мы используем для подключения к светодиоду, влияет на его яркость. Чем выше напряжение, тем ярче светодиод.Более низкое напряжение приведет к уменьшению яркости светодиодов.

Макс яркость !?

Давайте проведем еще один быстрый эксперимент. Допустим, у нас был магический резистор с ручкой, с которым мы могли изменять сопротивление от 0 (как кусок проволоки) до бесконечного сопротивления (что-то непроводящее, например резина).

Подключаем наш светодиод к резистору, по мере его поворота с бесконечности на ноль, что происходит?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

По мере уменьшения сопротивления резистора от бесконечности до нуля светодиод становится все ярче и ярче

Точно так же, допустим, у нас есть машина, которая может изменять выходное напряжение с 0 вольт до бесконечности.

Мы подключаем наш светодиод через резистор 1 кОм, когда мы регулируем напряжение от 0 вольт до бесконечности, что происходит?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Чем выше и выше напряжение, тем ярче светодиодный индикатор.

Тогда может показаться, что если нам нужен действительно действительно яркий светодиод, мы должны просто использовать резистор с нулевым сопротивлением и подключаться к максимально возможному напряжению, верно? А кто бы не хотел, чтобы светодиод был максимально ярким?

Давайте построим светодиодную схему с нулевым резистором (также известным как провод) на Vin , поэтому обязательно подключите Arduino к стене с помощью штепсельной вилки / настенной бородавки. (По более подробным причинам, которые мы рассмотрим в другом руководстве, использование выводов питания 3,3 В или 5 В не даст того, что мы хотим, нам нужно использовать Vin )

Предупреждение! Спойлер! Этот следующий эксперимент, вероятно, разрушит ваш светодиод, поэтому не используйте один из хороших прозрачных светодиодов.Если у вас есть светодиод, который не используется, это хорошее время для его использования. Если вы не готовы жертвовать светодиодом, просто посмотрите видео!

Подключите светодиод к Arduino так, чтобы длинный вывод шел на Vin , а короткий вывод — на землю

Что случилось?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Светодиод мигнул на долю секунды, а затем погас

Светодиод теперь необратимо поврежден.Урок? Есть ограничения на то, сколько напряжения и сопротивления, если мы выйдем за пределы, светодиод умрет!

Проверка таблицы данных

Теперь, когда мы знаем, что даже у мощного светодиода есть свои пределы, нам нужно убедиться, что мы не превышаем эти пределы. Будьте добры к своим светодиодам, чтобы они прослужили дольше и оставались сияющими и яркими!

Давайте рассмотрим спецификации для 5-миллиметрового светодиода, спецификации также называются листами данных . Таблицы данных чрезвычайно полезны, они содержат всю информацию, необходимую для электронного компонента.Вы можете скачать таблицу, на которую мы будем ссылаться здесь.

Первое, что вы найдете, — это размерная «упаковка». «Пакет» здесь — это сам светодиод.

Как вы можете видеть, основной диаметр светодиода составляет 5 мм (это «светодиод 5 мм»), и есть выступ, который составляет около 6 мм. Кромка может пригодиться, если вы вклеиваете светодиод в просверленное отверстие, чтобы он не провалился. В таблице также указано, какой вывод является катодом, а также указаны другие длины и размеры.Обратите внимание, что цифры даны в миллиметрах, а после них указаны дюймы.

Продолжайте прокручивать вниз. Далее вы найдете эту небольшую таблицу. В этом разделе рассказывается, насколько ярким светодиодом является mcd . Поскольку это светодиоды общего назначения, яркость может немного отличаться, в среднем эти светодиоды составляют около 250 мкд, но производитель может продавать вам светодиоды с тусклостью до 180 мкд. Этот вариант довольно стандартный.

Ниже на той же странице представлена ​​таблица электрических характеристик.

Первые две строки говорят о «длине волны» — это особый способ обозначения цвета.В конце концов, «супер яркий красный» — очень субъективное описание. С помощью длины волны мы можем точно знать, какой цвет излучается.
Третья строка в основном говорит «насколько цвет отличается от длины волны»
Четвертая строка не так важна, мы пропустим ее.

Однако пятый ряд — это то, что мы ищем …

прямое напряжение и КВЛ

Для каждого светодиода, чтобы использовать его правильно, нам необходимо знать прямое напряжение .Что это за прямое напряжение? Поясним это на фото:

В нашей трехкомпонентной схеме есть батарея (которая генерирует напряжение) и резистор + светодиод (который потребляет напряжение). Теперь я расскажу вам очень важный «закон» электроники:

В любой «петле» цепи напряжения должны уравновешиваться: генерируемое количество = использованное количество

Этот закон «петли напряжения» был открыт человеком по имени Кирхгоф (поэтому он называется законом напряжения Кирхгофа = KVL).И мы можем видеть петлю выше, где одна часть сделана из батареи +9 В. Другая половина должна использовать + 9В (сделав это -9В, чтобы обе половины контура были равны).

Так какое же отношение это имеет к прямому напряжению светодиода? Что ж, прямое напряжение — это «отрицательное напряжение», используемое светодиодом, когда он включен. Что-то вроде «отрицательной батареи»! Итак, давайте немного изменим нашу диаграмму

Когда светодиод горит, напряжение, которое он использует, находится где-то между 1.85 В и 2,5 В. Мы скажем 2,2 В для среднего. Если мы вычтем это из 9 В, мы получим около 6,8 В. Это напряжение, которое должно «поглощаться» резистором.

Допустим, у нас есть такая же схема, указанная выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 2,5 В, какое напряжение должно быть «поглощено» резистором?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ \

Voltages Generate = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 2.5 В + резистор Напряжение. Напряжение на резисторе 2,5 В

Допустим, у нас есть та же схема, указанная выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 3,4 В, какое напряжение должно быть «поглощено» резистором?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Voltages Generate = Используемые напряжения, поэтому 5V = 3.4V + ResistorVoltage. Напряжение на резисторе 1,6В

Закон Ома

Что интересно в законе, который мы только что узнали (KVL), так это то, что мы нигде не используем сопротивление резистора.Это никогда не появляется в уравнении. Тем не менее, из наших предыдущих экспериментов мы знаем, что изменение сопротивления влияет на яркость светодиода. Должно быть что-то еще, давайте продолжим работать над пониманием деталей …

Далее мы добавим еще один важный закон. Этот называется законом Ома — и он описывает, как работают резисторы.

В Напряжение на резисторе (вольт) = ток через резистор (амперы) * сопротивление резистора R (Ом)

Есть более распространенные сокращенные обозначения, которые вы увидите очень часто.

В = I * R

Или два других способа записи для определения тока или сопротивления:

I = V / R

R = V / I

В, — для напряжения, R — для сопротивления, а I , что сбивает с толку, — для тока.Да, то, что I немного раздражает, не так ли, поскольку в слове current нет ни одного I ? К сожалению, 100 лет здесь работают против нас, так что терпите нас в этом году.

Если у меня есть резистор на 3 Ом (R) с током 0,5 Ампера (I), проходящим через него. Какое напряжение (В) на резисторе?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы будем использовать форму закона Ома V = I * R.В = 0,5 А * 3 Ом = 1,5 В

Теперь у меня есть резистор на 1000 Ом (R) и напряжение на нем 6,8 В (В). Какой ток (I) проходит через резистор?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы будем использовать форму I = V / R закона Ома. Ток = 6,8 В / 1000 = 6,8 мА

Закон Ома очень важен, и для ознакомления с ним стоит немного просверлить. Мы предлагаем придумать другое сочетание + соответствие значений сопротивлений, токов и напряжений и использовать их для поиска неизвестного значения.Если вы работаете с другом, задайте вопросы друг другу и проверьте свои ответы ! Есть также онлайн-калькуляторы, с которыми вы можете проверить себя.

Решение для текущего

Теперь мы объединим KVL и Закон Ома с нашей диаграммой. Наш светодиод подключен к резистору 1000 Ом (вы должны убедиться в этом, проверив цветные полосы резистора!), И напряжение на этом резисторе должно быть , равным 6,8 В (закон KVL), поэтому ток через резистор должен быть быть 6.8 В / 1000 Ом = 6,8 мА (закон Ома)

Наша диаграмма становится немного плотнее, но мы почти закончили. Ток резистора составляет 6,8 мА, и этот ток также проходит через светодиод, поэтому ток светодиода составляет 6,8 мА. Вы можете сказать «Большой возглас». «Какое мне дело до тока светодиода?» Причина, по которой вам следует заботиться, заключается в следующем:

Величина тока (I), проходящего через светодиод, прямо пропорциональна его яркости

Ага! Наконец, последний кусочек головоломки. Если увеличить ток, то светодиод будет ярче . Аналогично , если вы уменьшите ток, светодиод будет тусклее . Выбрав правильный резистор, вы полностью контролируете внешний вид светодиода.

При использовании светодиода убедитесь, что всегда имеет резистор ! Резистор ограничивает ток , что предохраняет светодиод от перегорания!

В большинстве случаев вам понадобится действительно яркий светодиод, поэтому вы будете рассчитывать наименьший резистор, который вам может сойти с рук, и не повредить светодиод.Но учтите, что чем больше ток используется светодиодом, тем быстрее вы разрядите аккумулятор. Таким образом, есть веские причины для управления яркостью, если, скажем, у вас небольшая батарея и вы хотите, чтобы свет работал долгое время.

Поскольку, как мы видели, слишком большой ток заставит светодиод погаснуть, какой ток лучше всего использовать? Для некоторых очень больших «мощных светодиодов» ток может достигать 1 или 2 ампера, но почти для каждого светодиода 3 мм, 5 мм или 10 мм величина тока, которую вы должны использовать, составляет 20 мА.Вы можете увидеть это в таблице данных, о которой мы говорили ранее. Видите крайний правый столбец? IF — это F или более ранний Current (I) , и они используют 20 мА.

Для 99% светодиодов, с которыми вы столкнетесь, оптимальный ток составляет 20 миллиАмпер (0,02 А). , но не бойтесь повышать его до 30 мА, если вам нужно немного больше яркости.

Возвращаясь к резисторам

Давайте вернемся и вспомним наши молодые годы, когда мы просто волей-неволей подключали разные резисторы к светодиодам.Вы можете вспомнить этот макет, где мы использовали три красных светодиода и резистор 100 Ом, 1000 Ом и 10 000 Ом для настройки яркости.

Поскольку для вас так важно практиковаться в применении тех законов, которые вы только что изучили, мы собираемся провести еще один тест. Попробуйте решить проблемы, используя схемы выше. Да, в Интернете есть калькуляторы, которые сделают это за вас, но часть обучения электронике — это возможность делать вычисления даже на необитаемом острове.

На макете выше генератор напряжения + 5В, прямое напряжение светодиодов равно 2.2В. Какое напряжение на резисторе 10 000 Ом?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Это вопрос KVL. 5 В = 2,2 В + V резистор, поэтому V резистор = 2,8 В

Теперь, когда вы знаете напряжение, сколько тока (I) проходит через резистор 10 000 Ом (R)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы определили, что напряжение (В) составляет 2,8 В, мы используем закон Ома I = V / R = 2.8/10000 = 0,00028 А = 0,28 мА

В той же макетной плате генератор напряжения + 5В, прямое напряжение 2,2В, какое напряжение на резисторе 1000 Ом?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Тебя это не обмануло, верно? Напряжение точно такое же, сопротивление для КВЛ значения не имеет, все равно 2,8В

Теперь, когда вы знаете напряжение, сколько тока (I) проходит через резистор на 1000 Ом (R)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы определили, что напряжение (В) равно 2.8 В, мы используем закон Ома I = V / R = 2,8 / 1000 = 0,0028 А = 2,8 мА

Сколько тока (I) проходит через резистор 100 Ом (R)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы определили, что напряжение (В) составляет 2,8 В, мы используем закон Ома I = V / R = 2,8 / 100 = 0,028 А = 28 мА

Теперь вы можете увидеть, как изменение резистора влияет на яркость и почему меньший резистор означает более яркий светодиод.

Возвращаясь к Вольтам

Теперь мы снова посетим другой из наших предыдущих экспериментов, на этот раз мы снова посмотрим на светодиодную плату с тремя напряжениями питания.В этой макетной плате использовались 3 разных напряжения ( 3,3 В , 5,0 В и 9,0 В ) и один и тот же резистор. Как вы помните, чем выше напряжение, тем ярче светодиод, даже с таким же резистором.

Бьюсь об заклад, вы знаете, что будет дальше!

Начнем со светодиода с питанием от 9 В. Прямое напряжение светодиода 2,2 В, какое напряжение на резисторе?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Это вопрос KVL.9 В = 2,2 В + V резистор, поэтому V резистор = 6,8 В

Теперь, когда вы знаете напряжение, сколько тока (I) проходит через резистор на 1000 Ом (R)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы определили, что напряжение (В) составляет 6,8 В, мы используем закон Ома I = V / R = 6,8 / 1000 = 0,0068 А = 6,8 мА

Далее мы рассмотрим светодиод с питанием от 5 В. Прямое напряжение 2,2 В, какое напряжение на резисторе?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Еще один КВЛ! 5 В = 2.2V + V резистор. Vрезистор = 2,8 В

Теперь, когда вы знаете напряжение, сколько тока (I) проходит через резистор на 1000 Ом (R)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы определили, что напряжение (В) составляет 2,8 В, мы используем закон Ома I = V / R = 2,8 / 1000 = 0,0028 А = 2,8 мА

Наконец, рассмотрим светодиод с питанием 3,3 В. Прямое напряжение 2,2 В, какое напряжение на резисторе?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Еще один КВЛ! 3.3 В = 2,2 В + Резистор. Vрезистор = 1,1 В

Теперь, когда вы знаете напряжение, сколько тока (I) проходит через резистор на 1000 Ом (R)?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Мы определили, что напряжение (В) равно 1,1 В, мы используем закон Ома I = V / R = 1,1 / 1000 = 0,0011 Ампер = 1,1 миллиАмпер

Как вы видели при расчетах, увеличение напряжения питания как резистора, так и светодиода увеличивает напряжение на резисторе, что вызывает протекание большего тока.

Что настроить?

Учитывая, что у вас есть два способа регулировки яркости светодиода, резистора и напряжения, что вы должны использовать? То есть следует увеличивать напряжение (добавляя батарейки) или уменьшать сопротивление, чтобы светодиод стал ярче? Ответ в том, как используется мощность:

Батарея (или источник питания) генерирует мощность , светодиод и резистор используют мощность , но они делают это по-разному. Светодиод использует энергию для создания света (больше мощности, больше света).Резистор не светит, он выделяет тепло (больше мощности, больше тепла). И как вы знаете из последней викторины, любое оставшееся от светодиода напряжение используется резистором. Это напряжение и ток в резисторе навсегда теряются в виде тепла и не делают ничего полезного в нашей схеме. Поскольку просто перекачивать всю энергию батареи в воздух в виде тепла неэффективно, мы должны сделать мощность, потребляемую резистором, как можно меньше, и лучший способ сделать это — поддерживать низкое напряжение.

Результат? Если вам нужно сделать светодиод ярче, добавление батареек будет расточительным: вам лучше использовать меньший резистор! Если вы собираете источник питания, добавляя AA в блок, постарайтесь иметь минимальный запас на половину или один вольт выше максимального прямого напряжения, чтобы у вас был небольшой резистор, около 100 или 200 Ом.Опускаться ниже этого не рекомендуется, потому что прямое напряжение может меняться, и резисторы могут меняться, и батарея может меняться, и все эти небольшие отклонения в 0,2 В или около того складываются, и вы не получите желаемой яркости.

Регулировка яркости

Мы закончим, представив еще одну деталь, которая есть в вашей сумке для набора. Это потенциометр (иногда также называемый потенциометром , потому что слово потенциометр просто ужасно длинное)

Вспомните, как много часов назад мы говорили о волшебном резисторе, который можно было бы изменить с 0 Ом на бесконечное, и использовали это, чтобы подумать о том, как сопротивление изменяет яркость светодиода? Что ж, в конце концов, это не такая уж фантастическая вещь, на самом деле они довольно распространены.Потенциометры представляют собой резисторы, которые регулируются ручкой. Мы поговорим о потенциометрах более подробно в следующем уроке, так что считайте это легким введением!

Потенциометры, как и резисторы, имеют значение Ом. Например, этот потенциометр — 2Kohm (его напечатано вверху). Потенциометры имеют три контакта, два «внешних» и один «средний». Средний штифт иногда называют дворником.

Вы можете понять, почему он называется дворником, открыв горшок, он буквально похож на дворник! Черно-коричневый материал, который идет на 3/4 по кругу, — это материал резистора, сопротивление от одного конца до другого составляет, скажем, 2 кОм для этого парня.По мере того, как дворник (вещь с тройным пальцем) перемещается от одного конца к другому, сопротивление между этим штифтом и правым или левым штифтом изменяется, чем ближе стеклоочиститель к боковому штифту, тем меньше сопротивление. Когда горшок повернут полностью к влево , сопротивление между левым и средним контактами составляет ноль Ом , а сопротивление между средним и правым контактами составляет 2 кОм, (или любой другой максимум этого потенциометр. Когда горшок повернут до упора вправо, все наоборот.

Сопротивление между двумя внешними штырями всегда одинаково.Сопротивление между средним и левым или правым контактами меняется!

Для потенциометра 2 кОм, если ручка находится прямо посередине, какое сопротивление между средним и левым контактами?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

В середине это будет 1/2 от максимума, 1 кОм

Какое сопротивление между средним и правым штифтами?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Схематический символ потенциометра выглядит так: это вроде как резистор, а стрелка, указывающая посередине, — это дворник.Маленькая стрелка слева указывает, в каком направлении движется дворник, когда потенциометр поворачивается по часовой стрелке (это не очень важно, если вы ошиблись на макетной плате, просто поверните горшок.

Конечно, мы только что узнали так много об использовании резисторов для регулировки тока, проходящего через светодиод, что можем использовать ручку потенциометра как физический способ управления светодиодом.

Используйте потенциометр 10K для этого упражнения, найдите тот, на котором напечатано 103 (это то же самое, что 10 (первые две цифры) с 3 нулями впоследствии = 10,000).

Обратите внимание, что мы подключаемся к дворнику и одному концу, а не , а не к обоим концам.Кроме того, у нас есть резистор 100 Ом между потенциометром и светодиодом.

Пожалуйста, попробуйте построить эту схему, убедитесь, что светодиод гаснет и светится при повороте потенциометра

100 Ом добавляют к сопротивлению потенциометра !

Если подключение резистора 100 Ом, как показано на схеме, означает, что сопротивления складываются, каково полное сопротивление, когда потенциометр 10K повернут до упора «вниз»?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

При понижении сопротивления сопротивление потенциометра между средним и левым выводами равно нулю.0 + 100 = 100 Ом всего

Каково полное сопротивление, когда потенциометр 10K повернут до упора «вверх»?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

Когда потенциометр повернут до упора, сопротивление составляет 10 кОм = 10 000 Ом. добавление 100 Ом дает 10100 Ом

А если посередине?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

1/2 или 10K составляет 5K, поэтому 5000 Ом + 100 Ом = 5100 Ом

Почему у нас вообще эти 100 Ом? Разве мы не можем просто настроить потенциометр, чтобы получить желаемое сопротивление? Да, но подумайте, что бы произошло, если бы у нас не было резистора на 100 Ом и мы повернули потенциометр вниз… сопротивление было бы равно нулю! Нулевое сопротивление — это то же самое, что и отсутствие сопротивления, и мы знаем, что отсутствие сопротивления очень плохо для светодиода, потому что нет ничего, что могло бы ограничить ток, протекающий через светодиод.По этой причине у нас есть дополнительный резистор на 100 Ом. Это предотвращает падение сопротивления ниже 100 Ом.

Сколько тока проходит через светодиод, если горшок повернут вниз? Прямое напряжение светодиодов составляет 2,2 В.
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

2,2 В / 100 Ом = 22 мА

Что делать, если потенциометр повернут до упора «вверх»?
Выделите текст ниже, чтобы увидеть ответ

2.2 В / 10100 Ом = 0,217 мА

Уф, это был долгий и очень насыщенный математикой урок. Мы вернемся к более широкому использованию программного обеспечения и развлечениям в следующих уроках, но мы надеемся, что этот урок помог вам понять некоторые детали того, как разумно использовать светодиоды!

/home/ladyada/public_html/wiki/data/pages/tutorials/learn/arduino/leds.html.txt · Последнее изменение: 28.01.2016 18:05 (внешнее редактирование)

1.ЦЕПЬ ПРИВОДА БЕЛОГО И УФ-СВЕТОДИОДА, 5 В,

Rusty Nail
Ночной свет Эти блоки питания с блокирующим генератором лучше всего работают с
ферритовые сердечники, и иногда их бывает трудно найти. Некоторые читатели
выразили беспокойство по поводу изготовления индукторов, и это
это понятно, поскольку для многих индукторы обладают аурой таинственности.
их.

Просто чтобы доказать, что эти
катушки индуктивности не являются магией и даже не критичны в этом отношении, я намотал
один на ржавом гвозде, который я заметил лежащим рядом с
Дорога
однажды ждал эвакуатор.Это 2-1 / 2 дюйма (6,5 см) в длину.
гвоздь для пола, служащий стержнем индуктора.

Провод представляет собой скрученную пару №24 твердого провода.
медный провод, который я вытащил из отрезка кабеля CAT-5 (Ethernet),
который похож на провод, используемый для подключения телефонов внутри
здания. Намотал 60 витков витой пары примерно в три слоя
вокруг гвоздя для пола, затем я соединил начальный конец одного
проводник
финишный конец другого проводника, и это превратило его в 120 витков
индуктор с отводом по центру.

Я подключил его к 2N2222, резистору 1K, элементу фонарика на 1,5 В,
а также
белый светодиод. Ничего не случилось. Затем я поставил конденсатор 0,0027 мкФ через
резистор 1К (он оказался на верстаке) и светодиод пришел
на. Иногда вам нужно 0,001 мкФ или около того. Светодиод красиво светится, а
цепь
потребляет 20 миллиампер от
ячейка AA. Форма сигнала на осциллографе выглядит ужасно,
но дело в том, что цепь колебалась даже этим ржавым гвоздем,
и это увеличило производительность
элемент AA на 1,5 В до пика более 3 В для управления светодиодом.

Те, кто знаком с некоторыми аспектами выбора сердечника катушки, должны
быстро отметим, что вихревые токи будут огромными, поскольку железо имеет
низкое сопротивление по сравнению с ферритом или воздухом, если на то пошло, и это
вероятно, будут и другие виды крупных потерь. Смысл
Дело не в том, что вам следует сбежать и купить гвозди для пола, чтобы сделать
Светодиодные лампы, но вот эта схема не была «спроектирована», а была брошена
вместе и работали
довольно легко. Если ржавого гвоздя и телефонного провода достаточно, чтобы
загорится белый светодиод, то катушка индуктивности не так критична.Итак, расслабься,
купите ферритовый сердечник и приступайте к своему проекту.

(вверху) Ночной светильник Rust Nail. Этот светодиодный блок питания выкинули
вместе за несколько минут
с использованием лома запчастей.
Ну да ладно, сам светодиод был не в лом.

Общие источники для феррита
Ядра

Вольфганг Дрихаус из Германии написал, чтобы указать, что ферритовые сердечники
находятся
используется в компактных люминесцентных лампах, и далее он заявил, что
было
успех в том, чтобы заставить сердечники работать в этой цепи питания светодиода.Это
всего через день после получения его электронной почты я посмотрел на
потолок и увидел несколько ламп, которые требовали замены. Вот что я
найденный.

Некоторые компактные люминесцентные лампы из Сильвании вышли из строя в моем доме.
Купив новые лампы Philips для их замены, я рискнул
гараж, чтобы разобрать одну из ламп Сильвании. Первая проблема была
добираемся до электроники в цоколе ламп. Позже
переписку, Вольфганг показал мне, что цоколь лампы может быть
вскрыть и снять печатную плату, не ломая
стекло.Будьте осторожны, чтобы не разбить стеклянные трубки в лампе, так как
они содержат ртуть, которая токсична.

Внутри цоколя лампы, как Вольфганг Дрихаус, I
найдено три индуктора с ферритовыми сердечниками, а также пара высоких
транзисторы напряжения, высоковольтный конденсатор и некоторые другие
потенциально полезные компоненты. Катушки индуктивности были намотаны трех типов.
сердечников, которые представляют собой сердечник бобины (слева, покрытые термоусадочной
НКТ), сердечник тороида (в центре) и
Сердечник E-E, (справа).

Хотел убедиться в полезности ядер, поэтому
удалили существующие обмотки с катушек и тороидальных сердечников.я
треснул сердечник E-E в нескольких местах в процессе разделения
это от катушки, поэтому у меня не было
шанс попробовать это в цепи питания.

На сердечник бобины намотал 50 витков магнитопровода №32, вытащил
центрируем метчик, а потом наматываем еще 50 витков. Я подключил это к
2N4401, базовый резистор 330 Ом и белый светодиод, согласно
схему в верхней части этой страницы. Когда я подключил блок питания,
1,5 вольта, светодиод загорелся ярко. Хорошо, это твердое подтверждение того, что
стержень бобины от этого конкретного светильника Sylvania работает в этом
применение.

На сердечнике тороида намотал 10 витков проволоки №26, натянул
вытащить центральный кран и намотать еще 10 витков Подключение его в том же
схема (2N4401, 330 Ом, светодиод белый) с питанием 1,5 В, I
увидел, что светодиод загорелся, но не так ярко, как с сердечником шпульки, а
Опять же, я сделал всего 20 витков на тороиде.

Итак, теперь у нас есть очень распространенный источник тороидов. Компактный флуоресцентный
лампы доступны в некоторых местах, и, как указал Вольфганг,
со временем они изнашиваются и нуждаются в замене.

Другой читатель указал, что еще одним источником ферритовых сердечников является
экранирующие бусины, используемые на периферийных кабелях компьютеров. Те
выступы в пластиковом корпусе на мониторе, клавиатуре и некоторых USB-кабелях
собственно ферритовые сердечники. Если вы собираетесь бросить старую клавиатуру в
мусорная корзина, почему бы сначала не отрезать ферритовый шарик? Христианин
Даниил Гернанский написал, отметив, что защитные бусины не идея
для такого использования, так что вы можете попробовать это в последний раз.

Альтернативные типы сердечников

Если вы не можете найти ферритовый сердечник или даже старый ржавый гвоздь, значит, не все
потерянный.Вы все еще можете сделать довольно хороший блок питания для белых светодиодов, используя
немагнитный сердечник. Звучит как оксюморон, но немагетическое ядро
мало влияет на магнитный поток от обмоток, поэтому
не сильно взаимодействует с цепью — это в основном
обеспечить механическую поддержку. Два экспериментатора представили отчеты о
их опыт работы с немагнитными сердечниками, каждый со своими уникальными
атрибуты.

Индуктор с деревянным сердечником

Билл Леван в США разработал индуктор с деревянным сердечником.Его
цепь питает
белый светодиод от 1,2-вольтовой ячейки 700 мАч. Г-н Леван сообщает
что он использовал схему ночника с ржавым гвоздем, но обнаружил, что
не нужен конденсатор на резисторе.

Монета представляет собой четверть доллара США размером 2,54 см (1 дюйм) в дюймах.
диаметр, для сравнения размеров.
Внимательно посмотрите на светодиод — он действительно горит.

Если древесина сухая, сам материал не будет иметь значительных
влияние на работу схемы.Древесина, в которой много воды, может
немного снизить КПД схемы, но, скорее всего, вы
не смог бы сказать.

Деревянная сердцевина мистера Левана составляет 5,08 см x 12,7 мм x 3,18 мм (2 дюйма x
1/2 дюйма x 1/8 дюйма). Провод 30-го калибра с изоляцией из одножильных проводов.
обмотка проволоки, Radio Shack № 278-501.

Сделайте 100 витков, вытяните центральный кран, затем намотайте еще 100 витков. В
Всего получается 200 витков.

Вы можете связаться с г-ном Леваном с вопросами о его индукторе с деревянным сердечником.
и схему по указанному ниже адресу электронной почты.
(электронная почта
адрес
изображение.)

Индуктор с воздушным сердечником

Антонис Ханиотис из Греции преобразовал лампу накаливания для своих детей
свет, чтобы использовать два светодиода параллельно, и увеличенный срок службы батареи от одного
ночь до 30 часов света в течение трех ночей.

Светодиоды, излучающие зеленый свет, электрически горят.
похожи на белые светодиоды в других схемах, потому что, как и
большинство белых светодиодов, кристалл излучает ультрафиолетовый свет, который возбуждает зеленый
люминофоры.Конечно, в белых светодиодах люминофоры излучают белый свет.
Большой конденсатор на картинке 100 мкФ 25 вольт, подключен от
эмиттер транзистора к отводу на катушке индуктивности, и он действует
как байпасный конденсатор, чтобы гарантировать, что цепь видит низкое сопротивление
от аккумулятора и выключить. Это может повысить эффективность, особенно если
батареи разряжаются, и внутреннее сопротивление батарей
увеличивается.

Базовый резистор 10к, а батарейки две по 1,2 вольта
аккумуляторные батареи последовательно.

Г-н Ханиотис проанализировал схему с помощью SPICE и подтвердил его
выводы экспериментальным путем. Интересно, что его анализ показал, что для его
контур
оптимальное расположение крана не в центре.

Катушка состоит всего из 35 витков диаметром 80 мм (3,2 дюйма) без
ядро. Старт намоткой 14 витков, старт коллектор
обмотка. Вытяните кран для подключения аккумулятора, а затем намотайте
дополнительный 21 виток для базовой обмотки.

Однажды я сделал подобную катушку для другого приложения.я использовал
пластиковый контейнер для хранения продуктов из кухни в виде змеевика, затем
после намотки осторожно сняли катушку с емкости и держали
провода вместе с лентой. С фотографии г-н Ханиотис
намотал проволоку вокруг жгута, чтобы скрепить его.

Вы можете связаться с г-ном Ханиотисом с вопросами о его воздушном ядре.
индуктор и схему по указанному ниже адресу электронной почты.
(электронная почта
адрес является изображением.)

Садовый светильник на солнечных батареях

Этот простой источник питания для светодиодов с обратным / блокирующим генератором был адаптирован для
и встроен в садовый светильник на солнечной энергии талантливым экспериментатором в
Соединенные Штаты
известный как «mrpiggss».Способ отключения питания
в светлое время суток, что позволяет заряжать аккумулятор,
был взят из схемотехники Ника Барони из Уиллеттона,
Вашингтон, и опубликовано на сайте Siliconchip.com.au. Вот
это дизайн из верстака mrpiggss.

Ячейка на 1,5 В, использованная на этом рисунке, была заменена на 1,25 В.
никель-кадмиевый элемент.

Фактические значения, используемые в схеме mrpiggss.

В оригинальной схеме мистера Барони использовался BC547, но mrpiggss обнаружил, что
BC547C (версия, которую он купил) будет работать как Q1, но не как Q2 (см. «Примечание.
О выборе транзистора ниже).В своей версии mrpiggss использовал 2N4401
транзисторы для Q1 и Q2, чтобы сократить расходы на материалы
насколько возможно. Он также отметил, что если R1 был 15k, солнечный свет
ворота
функция будет более чувствительной, таким образом отключая питание светодиода
пока не стало темнее, чем когда R1 был 22к.

Ядро для L1 пришло с ebay без номера детали или поставщика, но
размером с пенни и толщиной около 3 мм. Провод пришел в упаковке по 3 шт.
магнитного провода от Radio Shack и из чистой меди. Быть
зеленый
Проволока 30 калибра по цвету проста в обращении и намотке.Ядра
иметь 40 витков, 20 + 20 (накрутить 20 витков, вытащить центральный кран, затем накрутить
На 20 витков больше). и снять покрытие проще, чем с реально
тонкая проволока. Изоляцию на этом проводе можно просто сжечь
легче, и это происходит как по волшебству. Без соскабливания или шлифования,
хотя он использует небольшую наждачную доску, чтобы придать ей зуб для
пайка.

Еще один очень хороший метод снятия изоляции с магнитопровода.
исходил от Кристиана Даниэля из Германии: Процитирую его электронную почту:
удалить изоляцию тонкими проводами сложно, разрезать слишком легко
или ослабить их.Я предпочитаю тонкую корундовую шлифовальную бумагу. Или — для очень тонких
провода — использую таблетку асперина (R) и прижимаю проволоку горячей луженой.
паяльник на нем: opacht! Убери глаза и нос! Горячий
органическая кислота разрушает изоляцию, и она может хорошо покрыться оловом ».

Солнечная панель представляет собой стандартную панель с одной батареей. На ней нет информации
но выдает 1,5 вольта на полном солнце. Не знаю о текущем рейтинге.

D1 может быть почти любым кремниевым или германиевым диодом, если он рассчитан на
для обработки выходного тока солнечной панели в короткое замыкание.За
большинство панелей, используемых в садовых светильниках, в основном означает любые
диод можно купить. Маломощный диод Шоттки или германиевый диод будет иметь
меньшее прямое падение напряжения, чем у кремниевого PN-диода с малым сигналом. В
Серия 1N4001, используемая mrpiggss, также является хорошим выбором, потому что ее
большая площадь перехода приводит к относительно низкому прямому падению напряжения.

Это «сторона схемы» печатной платы.
Компоненты устанавливаются с противоположной стороны. Следует отметить, что базой для транзисторов
соответствует 2N4401, а НЕ BC547.Адрес электронной почты

mrpiggss — «thetraindork (at) gmail.com» — пожалуйста
обратите внимание, что этот адрес электронной почты должен быть
повторно набирается «@» вместо (at). Это сделано для того, чтобы остановить спам-роботов,
не люди.

А
Примечание о выборе транзистора

Транзистор, используемый в этой схеме, может быть любым из множества различных
транзисторы. Я рекомендую попробовать перечисленные 2N4401, 2N3904 и 2N2222.
в произвольном порядке. Дариуш Флага в Польше отметил, что BC338
популярен в Европе, и его характеристики, включая напряжение и
текущие разглагольствования и характеристики насыщения предполагают, что это
хорошо подходит для этого приложения.Мистер Пиггз в США (см.
Powered Garden Light, см. Выше), успешно использовал BC547 на нескольких
прототипы.

Можно даже использовать транзисторы PNP, но если вы
не забудьте поменять местами подключения аккумулятора и светодиода. у меня есть
получил электронное письмо от пары разработчиков проекта, которые использовали очень высокие
транзисторы усиления и проблемы с их схемами. Транзисторы с
высокий коэффициент усиления постоянного тока (hfe) имеет тенденцию к медленному переключению и может работать
неэффективно или неэффективно. Держитесь подальше от самого
в частности, аудиотранзисторы с высоким коэффициентом усиления.Малый конденсатор
через базовый резистор, как показано на ночной лампе Rusty Nail Night Light.
ускорить транзистор и сделать возможным колебание, когда у вас низкий
дроссель индуктивности, или если транзисторы немного медленные. Ускорение
конденсаторы свыше 0,0033 мкФ (33000 пФ) вероятно
чрезмерно и может фактически замедлить схему из-за того, что база
быть перегруженным. Если ваша схема не работает, рассмотрите возможность использования
Быстрее
транзистор.

Несколько советов по получению
он работает

Боб Паррот прислал следующие полезные подсказки:

Мне было очень весело поиграть с вашей схемой блокирующего генератора
и подумали, что ваши читатели могут попробовать этот вариант, если у них есть
трудно заставить вещь начать колебаться.

Сначала я попробовал транзистор BC107 (потому что он был под рукой), но он
будет колебаться, только если я уменьшу резистор базы до 220 Ом и
когда я измерил ток, снимаемый с батареи, он был около 90 мА —
еще до подключения светодиода.

BC108 легко колебался, как и H945, снятый с неработающего переключателя —
также хороший источник катушек / ферритов.

Но я был заинтригован запуском BC107 и добавил небольшой
конденсатор (22 нФ) на базовом резисторе, чтобы запустить
колебания.Это так хорошо работало — с различными транзисторами и катушками
что меня еще больше заинтриговало то, насколько я могу увеличить
номинал резистора — отсюда и подстроечный резистор 20к. (22nF также преодолел
проблема отказа генератора, когда я пытался добавить амперметр в
цепь батареи).

Я обнаружил, что он будет продолжать колебаться вплоть до 20 кОм, и это
также снизил ток питания (только осциллограф) с 90 мА
до 800 мкА — очень важно при использовании батарей.

Электронный адрес Боба Паррота: beep1952 @ hotmail.co.uk

Универсальный фонарик с одним щелочным элементом D

Автор: John S Rohrer

Эта конструкция предназначена для небольшого надежного и технологичного фонарика.
в небольшом масштабе и который обеспечивает более 100 часов света от
одиночная щелочная ячейка D. Такой свет подойдет для аварийных ситуаций.
ситуации. Ячейка D выбрана потому, что она доступна во всем мире.
Напряжение щелочного элемента D начинается с 1,6 вольт (В), при этом большая часть энергии
расходуется при 1,2 В, и практически не остается энергии на 1.0 В. Для максимального
жизнь, эта конструкция будет работать при напряжении до 1,0 В.

Белые светодиоды более эффективны, чем лампы накаливания, больше вибрации
устойчивы и служат намного дольше. Обратной стороной является потеря приятного
визуальный спектр лампы накаливания. Светодиоды выбирают еще и потому, что
корпус 5 миллиметров (мм) или Т-1 3/4 доступен с узким (15
градусов) угол обзора, устраняя необходимость в фокусирующих отражателях или
линза. Угол обзора 15 градусов освещает область диаметром 1 фут 6.
в футах от светодиода.Это может показаться маленьким, но луч, покрывающий 2
площадь стопы будет только на 1/4 яркости. Так что выбор сосредоточен
яркость.

Учитывая, что светодиоды становятся менее эффективными при более высоких токах, лучший способ
для питания светодиода будет непрерывный постоянный ток примерно на 60%
Максимальный ток светодиода. Но для перехода с 1,5 В на 3,5 В требуется
колебания или пульсации. Импульсный привод должен иметь максимальную
цикл, насколько это возможно, чтобы уменьшить пиковые токи по сравнению со средним током
в светодиодах и, таким образом, поддерживает эффективность светодиода.

Не должно быть заметного мерцания светового потока. Итак
частота пульса должна быть намного выше зрительной чувствительности, которая составляет около 60
раз в секунду.
Некоторые трансформаторы и керамические конденсаторы микрофонные, преобразующие
электрические сигналы в звуковые. Поскольку шум нежелателен,
частота пульсации также должна быть выше слышимого человеком диапазона, который
примерно 20 000 раз в секунду (Гц).

Легко собираемый фонарик подразумевает общие механические детали без механической обработки.

ОБОСНОВАНИЕ

Белые светодиоды требуют около 3,5 В для включения, они легко
разрушается, если напряжение принудительно повышается. В простейших схемах, которые
может выполнять эту работу, единственный индуктор накапливает энергию в магнитном поле.
Энергия индуктора высвобождается в виде тока для возбуждения светодиода, при этом
напряжение определяется прямым падением светодиода. Время, необходимое для хранения
энергия при более низком напряжении ячейки больше, чем время высвобождения
это при более высоком напряжении светодиода; в частности, время хранения, деленное на
время разряда пропорционально напряжению светодиода, деленному на вход
(ячейка) напряжение.Это соотношение от 3: 1 до 4: 1 можно уменьшить, поместив
повышающее напряжение индуктора над напряжением ячейки, понижая коэффициент
до 2: 1 до 3: 1, но даже это составляет менее 50% рабочего цикла для
СВЕТОДИОД. Проблема может быть решена с помощью дросселя с ответвлениями (трансформатора),
что уменьшает время, необходимое для хранения магнитной энергии. Такие
конструкции являются общими, что дает простую схему, которая обеспечивает необходимые
ток во время каждого цикла заряда-разряда.

Катушка индуктивности с ответвлениями может также использоваться в качестве трансформатора для обеспечения
напряжение для управления светодиодом, пока магнитная энергия хранится в
трансформатор магнитного поля.Таким образом, светодиоды могут работать во время
хранения и во время высвобождения энергии. Но выходное напряжение трансформатора
противоположной полярности для хранения энергии по сравнению с высвобождением энергии. Используя
одиночный светодиод подразумевает диоды или транзисторы для управления переменным
ток к нему, но это приведет к потере энергии. Два светодиода подключены параллельно
противоположные направления на выходе трансформатора более эффективны. Один
Светодиод будет гореть, а другой выключен.

Если коэффициент трансформации трансформатора составляет 4: 1, то менее 1 вольт может
вырабатывает достаточно напряжения, чтобы управлять светодиодом во время накопления энергии.Это означает
что светодиод с питанием от трансформатора во время накопления энергии будет
производить свет при напряжении элемента ниже 1 В.

РЕАЛИЗАЦИЯ
Следующая схема является результатом нескольких «Не так!
опыты. Например, трансформатор Т1 относительно дорогой;
однако, когда время сборки и усилия по производству замены не
считается, это сделка.

Работа цепи
Когда переключатель SW1 включен, постоянный ток течет через обмотку T1 2-1-4-6
и R3 к параллельной комбинации DZ1 и Q1 base-R1.В другом
В конструкциях ток увеличивается до тех пор, пока не будет ограничен насыщением трансформатора.
Эта конструкция имеет определенный предел тока, реализованный стабилитроном DZ1,
транзистор Q1 и параллельное сопротивление эмиттера R1-R2.
Прямо смещенный DZ1 имеет более высокое падение напряжения, чем Vbe Q1, потому что
легирование перехода для стабилитронов увеличивает прямое падение напряжения
по сравнению с аналогичным переходом база-эмиттер транзистора. Это напряжение
разница может быть увеличена, если небольшая площадь DZ1 используется с большим
площадь Q1.Разница может составлять от 40 до 60 милливольт (мВ). Эта разница
заставляет большую часть тока R3 течь в базу Q1, поворачивая его
на.

При включении Q1 напряжение на обмотке 2-3 T1 увеличивается.
Трансформатор создает в четыре раза большее напряжение на обмотке.
3-1-4-6 и, следовательно, светодиоды. Это приводит к тому, что Q1 еще тяжелее проходит через R3 (и
C2, который ускоряет переход), пока не загорится LED1. Теперь есть
постоянное напряжение на обмотке 2-3, пока Q1 насыщен,
и ток через 2-3 увеличивается со скоростью, определяемой T1
индуктивность.По мере увеличения тока падение напряжения на R1-R2
увеличивается до тех пор, пока это напряжение плюс напряжение база-эмиттер Q1 не начнет
равно падению на DZ1. Это отводит больше тока в DZ1, ограничивая
Q2 текущий. Измерения с транзистором FMMT617, эмиттером R1-R2
сопротивление 0,5 Ом, а стабилитрон FLZ5V1A дает ток Q2
предел около 90 мА. Это означает, что пиковое напряжение на DZ1
минус напряжение на Vbe1 составляет около 90 мВ / 0,5 Ом = 45 мВ.

При уменьшении тока на 1–4 из-за работы трансформатора светодиод 1
пиковый ток 23 мА.Каждый светодиод горит только часть цикла, при этом
линейное изменение тока (постоянное напряжение) от нуля до
пик и возврат к нулю во время «включения». Таким образом, пиковый ток 23 мА с
линейное нарастание тока, усредненное за полный цикл (0-23-0 мА)
соответствует среднему току около 6 мА на светодиод. Типичный
рабочий ток белого светодиода 5 мМ составляет 10 мА.

Ограничение тока DZ1 стабилизирует светоотдачу в зависимости от напряжения элемента.
Однако время хранения этой энергии в каждом цикле зависит от ячейки.
напряжение, поэтому есть некоторое изменение яркости в зависимости от напряжения из-за
этот.Но здесь меньше вариаций, чем без ограничения тока. В
ограничение тока также предотвращает насыщение трансформатора, что снижает
эффективность.

При достижении предела тока «скорость увеличения тока» через T1
становится равным нулю, поэтому напряжение на контактах 3-6 падает до нуля, как выражено
в уравнении dI / dT = V / L. Это отключает Q1, и магнитная энергия
сохраненная в трансформаторе создает отрицательное выходное напряжение на
контакты 3-6, которые питают LED2 до тех пор, пока энергия, накопленная в индуктивности T1, не станет
истощены.Затем R1 снова подает базовый ток на Q1, и цикл
начинается заново.

Когда напряжение элемента падает ниже 3,6 В / 4 = 0,9 В,
недостаточное напряжение для управления LED1, но трансформатор все еще подает
энергия к LED2 во второй части цикла во время магнитного поля
разряд. Это обеспечивает индикацию окончания срока службы батареи при включении светодиода LED1.
не горит, но LED1 остается включенным.
Если Q1 колеблется, он будет продолжать это делать до тех пор, пока напряжение на элементе
падает ниже 0,2 вольт, потому что трансформатор T1 поднимает это значение до 0.8 вольт,
чего достаточно, чтобы включить Q1, чтобы начать новый цикл. И текущий
доставляется на LED2 каждый цикл, хотя он значительно тускнеет по мере того, как батарея
падение напряжения. И поскольку аккумулятор обычно восстанавливается после 0,2 вольт
выше 0,7 В с небольшим отдыхом, он будет давать свет от
ячейка, которая была бы полностью мертва в любом другом устройстве.

Примечание: способность трансформатора поддерживать постоянное импульсное выходное напряжение.
зависимость от времени измеряется его «вольт-микросекундной» способностью. А
Трансформатор с номинальным напряжением 50 В может выдерживать 4 В для: 50 В-мкСм / 4 В =
12.5 мкс, что является полупериодом рабочей частоты ~ 40 кГц.
C1 обеспечивает низкий импеданс ячейки D на более высоких частотах.

Прототипы были построены с использованием общедоступных (Eagle Industries)
пластиковый держатель батареи D-элемента с печатной платой, установленной на
держатель батареи. Форма этой сборки позволяет удобно
положение фонарика, когда он установлен, и он хорошо вписывается в
рука. Сборка не ломается, несмотря на многократные падения с высоты 3 фута.
на бетон.

Схема потребляет около 80 мА при 1,6 В и 35 мА при 1,0 В. Элемент D
обычно хранит 12 ампер-часов (AH), обеспечивая около 200 часов жизни.
Восемь часов использования в день означают 25 дней жизни.

Яркость при 1,6 В снижается примерно наполовину при 1,2 В.

Стоимость
В количестве 100 штук плата стоит около 4 долларов, переключатель
3 доллара США, трансформатор 2,70 доллара США, держатель батареи 1 доллар США, с
Разные детали добавляются еще 3,00 доллара, а общая стоимость запчастей составляет 13 долларов.70.

Таким образом, выполнены все проектные задачи.

John S Rohrer
оригинал 1 июня 2011 г. последняя редакция 19 февраля 2018 г. q

Адрес электронной почты г-на Рорера: [email protected]

Danger
глаза
Повреждения от видимых светоизлучающих диодов

Участники этой страницы

То, что начиналось как простая веб-страница для демонстрации простой схемы, которая
позволяет управлять белыми светодиодами от одного элемента на 1,5 В.
постепенно, чтобы сделать его еще более полезным
экспериментаторы.Вклады перечисленных ниже лиц,
в порядке появления их статей на этой странице
отметил с признательностью.

Вольфганг Дрихаус
— Ферритовые сердечники из
компактные люминесцентные лампы.

mrpiggss

— сад
Легкий.

Боб Парротт

— Советы по получению
Бег.

Джефф Дэвис

— LED Safety

Билл Леван

— Деревянный сердечник

Антонис Ханиотис

— Air Core

Кристиан Дэниэлс
— EMI
Жилы, снятие изоляции с проводов.

Джон С. Рорер

— Вспомогательный фонарик, использующий одну щелочную ячейку D

И многие другие, которые предоставили предложения и отзывы для улучшения
страница, но которые прямо не цитировались.

Если у вас есть вопросы или комментарии по этому проекту, отправьте электронное письмо.
мне на projects (at) cappels.org.

Светодиодные схемы

Отзывы о

led with resistor — интернет-магазины и отзывы на led with resistor на AliExpress

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для светодиода с резистором.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний светодиод с резистором вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили светодиод с резистором на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в светодиоде с резистором и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести led with resistor по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

EE109 — Весна 2017 — Лаборатория 1

Лаборатория 1

Электронные схемы

Введение

Это лабораторное задание преследует две цели: дать вам некоторый опыт сборки основных электронных схем на макетной плате из вашего проектного блока и использовать пару единиц испытательного оборудования в лаборатории VHE 205.Будут построены различные схемы, и испытательное оборудование будет использоваться для проведения измерений для подтверждения некоторых фундаментальных законов, применимых к электронным схемам.

Каждая станция в лаборатории VHE 205 состоит из набора электронного испытательного оборудования. Часть оборудования предназначена для генерации сигналов, другие — для наблюдения за сигналами. Это оборудование будет использоваться в последующих лабораторных работах, поэтому важно, чтобы все студенты ознакомились с работой различных элементов испытательного оборудования.

Создать папку лаборатории 1

В лабораторной работе 0 вы узнали, как создать новую папку для проекта, и теперь мы хотим сделать то же самое для лабораторной работы 1. В папке «ee109» создайте новую папку с именем «lab1».

$ cd Desktop
$ cd ee109
$ mkdir lab1
 

Папка «ee109» теперь должна содержать папку «lab0» и папку «lab1».

С веб-сайта класса загрузите файл lab1.zip . Как это было сделано в Лаборатории 0, извлеките содержимое и поместите его в папку «lab1».У вас должно получиться три файла в папке lab1: lab1.c , Makefile и Lab1_Answers.txt .

В нескольких местах этого задания вас попросят либо вычислить значение напряжения, тока или сопротивления, либо использовать испытательное оборудование для их измерения. Ваши ответы должны быть отредактированы в файл Lab1_Answers.txt .

Важно: Lab1_Answers.txt — это простой текстовый файл , поэтому его следует редактировать в текстовом редакторе, который вы используете для редактирования исходного кода C.Не редактируйте его в текстовом редакторе. Также не редактируйте его ни на Windows, ни на Mac, просто дважды щелкнув файл Lab1_Answers.txt, так как это может открыть файл в системном редакторе по умолчанию, а это может иногда испортить простой текстовый файл.

Если вы не хотите редактировать файл во время лабораторной работы, вы можете заполнить ответы на листе, предоставленном в классе, а затем перенести их в файл позже. Файл Lab1_Answers.txt должен быть загружен в Vocareum до установленного срока лабораторной работы.

Макетные платы

Макетные платы без пайки, включенные в ваш проектный комплект и показанные ниже, позволяют легко вставлять и извлекать компоненты и провода, чтобы быстро изменить схему. В центральной части доски около 60 наборов по пять отверстий с каждой стороны от центра доски. На картинке ниже центр доски проходит горизонтально, поэтому наборы из пяти отверстий на самом деле находятся выше и ниже центра. Все пять отверстий в каждом из этих наборов электрически соединены вместе, как показано на схеме подключения справа внизу.Когда вам нужно соединить компоненты и провода вместе, вставьте их все в один набор из пяти отверстий, и они будут соединены. Если вам нужно соединить вместе более пяти вещей, используйте провод для соединения других наборов из пяти отверстий с первым набором, чтобы увеличить количество точек подключения.

По бокам макета (сверху и снизу на макете сверху) расположены столбцы отверстий, идущие рядами рядом с синими и красными линиями. Они отличаются тем, что все отверстий в одном столбце отверстий соединены вместе.Таким образом, у нас есть четыре электрических узла. Обычно они используются для подключения питания и заземления и часто называются соединениями «шина , ». По соглашению отверстия рядом с красными линиями следует использовать для питания, а отверстия рядом с синими линиями — для заземления.

Источник питания постоянного тока

Электроэнергия бывает двух типов: переменный ток (AC), в котором напряжение изменяется со временем, и постоянный ток (DC), где напряжение является постоянной величиной.Источники питания в VHE 205 (показанные ниже) представляют собой источники питания постоянного тока с переменным напряжением с тройным выходом, что означает, что они могут одновременно производить три различных напряжения постоянного тока, и что напряжения могут быть изменены пользователем. Два выхода могут выдавать напряжение от нуля до 30 вольт при токе до 1,5 ампер. Третий выход регулируется от нуля до 6 вольт при токе до 5 ампер. Все эти ограничения превышают любые требования, которые нам понадобятся в этом классе, поэтому для всех лабораторных заданий вы можете использовать любой из трех каналов.

Чтобы настроить блок питания для этого эксперимента, выполните следующие действия.

1. Отсоедините все кабели от красного и черного разъемов на передней панели источника питания.
2. Нажмите выключатель питания в нижнем левом углу, чтобы включить его. Дисплей должен загореться, показывая настройки напряжения для трех выходов. Под каждым показанием напряжения должно быть указано «<ВЫКЛ.>». Это означает, что, хотя выход может быть настроен на определенное напряжение, в это время выход выключен.Это сделано для предотвращения перегорания схем в случае, если предыдущим пользователем было установлено выходное напряжение на некоторое напряжение, которое не соответствует тому, к чему оно сейчас подключено.
3. Нажмите кнопку Ch2, а затем кнопку I-Set, чтобы вы могли отрегулировать ограничение тока на канале 1. Дисплей должен показывать максимальное значение тока, которое источник питания обеспечивает для трех выходов, а один для канала 1 должен быть мигает с подчеркиванием курсора под одной из цифр. Если в течение примерно 4 секунд не будет предпринято никаких действий для регулировки тока, дисплей перестанет мигать, и вам придется снова нажать кнопку I-Set, чтобы выполнить настройку.
4. Вращайте колесико справа от дисплея, пока предел тока для канала 1 не станет не менее 0,3 А. Точное значение не имеет значения, просто должно быть что-то поблизости. Если для него уже установлено более высокое значение, вы можете просто оставить его там.
5. Нажмите кнопку Ch2, а затем кнопку V-Set, чтобы вы могли настроить напряжение на выходном канале 1. На дисплее теперь должны отображаться напряжения, которые установлены для трех выходов, а напряжение для канала 1 должно мигать с подчеркиванием. курсор под одной из цифр.Если в течение примерно 4 секунд не будет предпринято никаких действий для регулировки напряжения, дисплей перестанет мигать, и вам придется снова нажать кнопку V-Set, чтобы выполнить настройку.
6. Колесико справа от дисплея используется для настройки цифр над курсором. Курсор можно перемещать влево или вправо с помощью треугольных кнопок рядом с кнопкой Enter, чтобы вносить изменения в каждую цифру отдельно. Используйте кнопки для перемещения курсора до тех пор, пока он не окажется ниже десятых долей вольта, справа от десятичной точки.Вращайте ручку вперед и назад и обратите внимание, как меняется число над курсором, но единицы справа (сотые и тысячные доли вольта) не меняются. Также обратите внимание, что если вы достаточно сильно измените десятые доли вольта, число слева от десятичной точки изменится соответствующим образом при перемещении настройки напряжения вверх или вниз. Настройку напряжения можно установить, изменив каждую цифру индивидуально, или используя ручку для изменения одной из долей вольт, и много вращая ручку, пока другие цифры также не будут установлены должным образом.
7. Используйте элементы управления, чтобы установить напряжение для канала 1 на 2,58 В. После того, как вы это сделаете, на дисплее по-прежнему будет отображаться «» для каждого канала, поскольку выходы еще не были включены.
8. Из стойки с тестовыми проводами в правом переднем углу класса возьмите красно-черный тестовый провод. У них должна быть банановая заглушка на одном конце и металлический штифт на другом конце (см. Ниже).
9. Вставьте красный и черный штекеры типа «банан» в выходные разъемы «банан» на канале 1 (красный — красный, черный — черный.)
10. Вставьте контакты на других концах тестовых проводов в одну из красных и синих шин на макетной плате, как показано ниже справа.

Цифровой мультиметр

Цифровой мультиметр (DMM) представляет собой комбинацию нескольких инструментов и может использоваться для выполнения различных измерений электрических сигналов.

• Вольтметр для измерения постоянного и переменного напряжения. Уровень напряжения указывается в вольтах (В), милливольтах (мВ) или микровольтах (мкВ).
• Амперметр для измерения постоянного и переменного тока. Сила тока измеряется в амперах или амперах (А), миллиамперах (мА) или микроамперах (мкА).
• Омметр для измерения электрического сопротивления. Электрическое сопротивление измеряется в омах (Ом), киломах (кОм) или мегомах (мОм).
• Частотомер. Частота изменяющегося во времени сигнала измеряется в циклах в секунду или в герцах (Гц).

Чтобы настроить цифровой мультиметр для этого лабораторного эксперимента, выполните следующие действия.

1. Включите цифровой мультиметр (показан ниже), нажав зеленую кнопку в правом нижнем углу.
2. После запуска нажмите кнопку «DC V», чтобы настроить его на измерение постоянного напряжения. Для всех измерений, кроме постоянного и переменного тока, используются входные гнезда «HI» и «LO» в дальней левой части передней панели под словом «INPUT». Не используйте два гнезда под словом «SENSE» или два нижних.
3. Из стойки тестовых проводов возьмите еще один набор красных и черных измерительных проводов с банановыми вилками и штырями.
4. Вставьте красный и черный штекеры типа «банан» в гнезда «HI» и «LO» на мультиметре (красный = HI, черный = LO). Убедитесь, что вы используете входы слева под словом «INPUT».

5. Вставьте контакты на других концах тестовых проводов в те же красные и синие шины
   на макетной плате, как это было сделано с выводами от источника питания в предыдущем разделе.
6. После того, как обе пары тестовых проводов от источника питания и цифрового мультиметра подключены к макетной плате, нажмите кнопку «Вкл. / Выкл.» Слева от цифры «7» на клавиатуре источника питания, чтобы включить выходы источника питания.Кнопка должна загореться зеленым светом, а на дисплее индикаторы «» должны быть заменены числами, показывающими, какой ток протекает по каждому каналу питания (возможно, нулевой).
7. Мультиметр теперь должен показывать измеряемое напряжение от источника питания. Вероятно, это не совсем 2,58 Вольт, но должно быть близко.

Вопрос 1:

На какое напряжение был настроен блок питания и какое напряжение измерял цифровой мультиметр?

После того, как вы записали напряжение в лист для ответов, выключите выходы источника питания, нажав зеленую кнопку «Вкл. / Выкл.». Примечание: В ходе этой лабораторной работы и в ближайшие недели, когда в инструкциях говорится о включении или выключении выходов источника питания, делайте это с помощью зеленой кнопки «» под этикеткой OUTPUT. Эта кнопка управляет выходами источника питания, но оставляет включенным сам инструмент. Не выключайте питание всего блока питания с помощью зеленой кнопки POWER, иначе вы потеряете сделанные настройки.

Цветовой код резистора

С подиума инструктора в передней части комнаты возьмите по одному из трех резисторов, которые будут использоваться в следующих экспериментах.В этом эксперименте мы определим сопротивление, отмеченное на каждом резисторе, а затем с помощью цифрового мультиметра измерим фактическое сопротивление.

Резисторы имеют цилиндрический корпус с проволочными выводами, выходящими из каждого конца. Корпус резистора отмечен серией из четырех цветных полос (см. Ниже), которые используются для определения значения сопротивления. Чтобы определить номинал резистора, сначала выясните, в каком направлении читать цветные полосы. Одна из полос на конце корпуса резистора будет серебристого или золотого цвета, что указывает на точность значения сопротивления (серебро = 10%, золото = 5%).Три полосы на другом конце указывают значение. Первая и вторая полосы — это первая и вторая цифры значения сопротивления, как указано цветовыми кодами, показанными ниже. Третья полоса — это количество нулей, следующих за первыми двумя цифрами. Например, резистор с желтой, фиолетовой и красной полосами — это резистор 4700 Ом или 4,7 кОм.

Убедитесь, что у вас есть три резистора с разными номиналами (цветные полосы разные), а затем выполните следующие действия:

1. Удалите измерительные провода с штырями из мультиметра и замените их парой с тестовыми зажимами на одном конце и банановыми заглушками на другом, как показано ниже слева.
2. На передней панели мультиметра установите его для измерения сопротивления, нажав кнопку « $ \ Omega $ ».

Для каждого из трех резисторов выполните следующие три шага и запишите свои результаты в лист для ответов.

3. Используя указанные выше полосы цветового кода и значения кода, рассчитайте номинал резистора.
4. Подключите каждый из двух тестовых зажимов к одному из двух выводов, идущих от резисторов, как показано ниже справа. Удерживая корпус тестового зажима двумя пальцами, нажмите большим пальцем на заднюю часть тестового зажима, чтобы металлический крючок выступил из другого конца зажима.
5. После того, как оба зажима подключены к выводам резистора, измеритель должен отображать сопротивление в Ом, кОм или МОм. Значения трех резисторов, которые вы измерили, должны быть в пределах примерно 5% от значений компонентов, которые вы определили выше, считывая цветные полосы.

Важно: Мы будем использовать эти резисторы в следующих частях этой лабораторной работы. Тот, у которого самое низкое сопротивление, будет называться резистором «$ R_1 $», среднее сопротивление — «$ R_2 $», а тот, у которого самое высокое сопротивление, — «$ R_3 $».

Вопрос 2:

Каковы значения резисторов $ R_1 $, $ R_2 $ и $ R_3 $ из цветных полос?

Каковы значения резисторов $ R_1 $, $ R_2 $ и $ R_3 $ при измерении с помощью цифрового мультиметра?

Принципиальные схемы

Электронные схемы нарисованы с использованием принципиальной схемы. Они показывают, какие типы компонентов входят в схему и их значения, а также показывают взаимосвязи между всеми компонентами. Имея схематическое изображение цепи, инженер имеет всю информацию, необходимую для подключения цепи в соответствии с намерениями человека, который ее разработал.Однако важно помнить, что схема — это , а не — это схема физического расположения компонентов. Компоненты можно расположить по-разному.

При сборке схемы на макетной плате изучите схему и найдите точки соединения, в которых необходимо соединить несколько компонентов. Например, на схематической диаграмме ниже слева показаны четыре компонента определенного типа, которые соединены вместе в общей точке подключения. Выход компонента A подключен к входам трех других компонентов (B, C и D).Следовательно, на макетной плате вам понадобится точка, в которой четыре провода, идущие от компонентов, электрически соединяются вместе. Подключив четыре провода от этих устройств к одному из наборов из пяти отверстий, которые соединены вместе, как показано справа, соединение устанавливается. На протяжении всей цепи для каждой точки подключения еще двух сигналов потребуется использовать отдельную полосу с пятью отверстиями на макетной плате для их соединения. Как упоминалось выше, если точка в цепи требует, чтобы более пяти сигналов были соединены вместе, просто используйте кусок провода, чтобы соединить вместе две полосы с 5 отверстиями, эффективно создавая большую точку соединения.

Резисторы

серии

Используя резистор с наименьшим сопротивлением как $ R_1 $ и резистор со средним сопротивлением как $ R_2 $, постройте схему, показанную ниже слева, с двумя последовательно включенными резисторами. Резисторы не поляризованы, что означает, что они могут быть включены в цепь в любой ориентации. На рисунке слева показано расположение резисторов на макетной плате.

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются.Общее сопротивление в цепи тогда равно $ R = R_1 + R_2 $, и по закону Ома ток, протекающий в цепи, равен

.

$ I = \ frac {V} {R} = \ frac {V_s} {R_1 + R_2}

долл. США

Поскольку через оба резистора протекает одинаковая величина тока, напряжение на каждом резисторе составляет
$ V_i = IR_i = \ frac {V} {R} R_i = V_s \ frac {R_i} {R_1 + R_2} $

Используя это уравнение с $ V_s = 5V $ и значения $ R_1 $ и $ R_2 $ , которые вы измерили с помощью цифрового мультиметра , вычислите, какое напряжение должно быть на каждом из двух резисторов.

Вопрос 3:

Что такое , вычисленное напряжений $ V_1 $ и $ V_2 $ на резисторах $ R_1 $ и $ R_2 $?

Чтобы проверить приведенные выше результаты, мы должны обеспечить схему источником питания $ V_s $.

1. Убедитесь, что выходы блока питания выключены (зеленая кнопка не горит)
2. Вставьте красный и черный банановые штекеры измерительных проводов с контактами на конце в канал 1 источника питания.
3. Вставьте контакты на других концах тестовых проводов в макетную плату в точках, где положительное и отрицательное напряжение $ V_s $ должны быть подключены к вашей цепи, как показано выше справа.
4. Установите напряжение на канале 1 блока питания на 5,0 В $.
5. Включите выходы блока питания.
6. Подключите тестовые провода с банановыми вилками на одном конце и тестовыми зажимами на другом к цифровому мультиметру, если их еще нет.
7. Настройте мультиметр на измерение постоянного напряжения и падение напряжения на каждом резисторе. Вы измеряете напряжения $ V_1 $ и $ V_2 $, как показано выше слева.

Вопрос 4:

Что такое , измеренные напряжения $ V_1 $ и $ V_2 $ на резисторах $ R_1 $ и $ R_2 $?

Переключатели входов

Обычным устройством ввода для наших встроенных схем является простой кнопочный переключатель.Кнопка состоит из двух электрических контактов, и при нажатии кнопки они соединяются между собой. Когда кнопка не нажата, два контакта могут иметь разное напряжение. Когда кнопка нажата, любое напряжение, присутствующее на одном контакте, теперь появляется на другом контакте. Мы будем использовать переключатели в качестве входов для Arduino таким образом, чтобы программа Arduino могла определять, нажата кнопка или нет, и соответственно предпринимать различные действия.

1. На трибуне инструктора возьмите одну из маленьких пластиковых кнопок, показанных ниже слева.Внизу кнопки находятся четыре контакта, которые можно вставить в макетную плату.
2. Установите кнопку на макетной плате, как показано ниже справа. Чтобы схема работала, кнопка должна быть правильно ориентирована при установке на макетной плате. Обратите внимание, что одна сторона круглой кнопки плоская. Плоская сторона кнопки должна быть обращена к разъемам шины, и она должна быть установлена ​​в отверстия рядом с каналом в середине макета, чтобы были доступны отверстия под плоской стороной.

3. Возьмите у инструктора небольшой кусок провода и снимите изоляцию с обоих концов.
4. Вставьте один конец провода в одно из отверстий шины заземления (синяя шина), а другой конец — в одно из отверстий под кнопкой, как показано выше.
5. Подключите источник питания к макетным платам, чтобы черный провод был подключен к шине заземления на макетной плате, а красный провод — к шине питания, как показано.
6. Подключите мультиметр к макетной плате аналогичным образом.Черный провод цифрового мультиметра подключается к той же шине заземления, к которой подключен блок питания. Красный провод идет к другому контакту переключателя. Обратите внимание, что между заземлением кнопки и красным проводом цифрового мультиметра должно быть одно неиспользуемое отверстие, как показано на рисунке.

7. Настройте цифровой мультиметр на измерение напряжения постоянного тока, нажав кнопку «DC V».
8. Установите выход блока питания на 5,0 В и включите выход с помощью зеленой кнопки.
9. Измеритель теперь измеряет напряжение на одном из контактов переключателя.Попробуйте нажать кнопку и посмотрите, насколько изменится напряжение. Если кнопка не нажата, показания напряжения НЕ будут стабильными. Будет медленно увеличиваться. Прочтите ниже, чтобы понять, почему.

При нажатии переключателя выходная сторона переключателя, подключенного к цифровому мультиметру, должна показывать, что напряжение довольно близко к нулю, поскольку переключатель соединяет его с землей. Однако, когда переключатель не нажат, цифровой мультиметр может показывать практически любое напряжение, поскольку выход переключателя ни к чему не подключен.Вероятно, оно будет близко к нулю вольт, но может быть немного выше (возможно, где-то между 0 и 1,0 вольт), и значение может дрейфовать вверх или вниз, когда вы его смотрите. Попробуйте прикоснуться пальцем к металлической части красного провода возле переключателя, и это может вызвать изменение измеренного напряжения. Эта схема на самом деле не делает ничего полезного, и причина в том, что, когда переключатель разомкнут (не нажат), выход не подключен ни к чему, что могло бы вызвать появление известного ненулевого напряжения.В терминологии электронных схем мы бы сказали, что выход плавающий .

Вопрос 5:

Каковы напряжения (или диапазон напряжений) на выходе переключателя, когда он не нажат и когда он нажат?

Чтобы сделать схему переключателя чем-то полезным, нам нужно изменить схему так, чтобы выход не плавал, когда кнопка не нажата. Выключите выход источника питания с помощью зеленой кнопки, а затем внесите изменения, указанные ниже.

1. Извлеките красный провод цифрового мультиметра из отверстия под кнопкой и переместите его
   на какой-нибудь неиспользуемый соединительный блок с пятью отверстиями.
2. Используя резистор «$ R_2 $», тот, который имеет среднее значение сопротивления из трех, с которыми вы работали в Части A, установите его одним концом на шину + 5 В, а другим концом в соединительные блоки, где находится красный провод цифрового мультиметра. .
3. Возьмите кусок провода и соедините отверстие под переключателем и соединительную колодку
   , где подсоединены цифровой мультиметр и резистор.

Снова включите выход источника питания и повторите сделанные ранее наблюдения.

Вопрос 6:

Если в схему добавлен резистор $ R_2 $, какое напряжение на выходе переключателя, когда
он не нажат, и когда он нажат?

Если вы правильно подключили схему, выходное напряжение должно быть очень близко к + 5В, когда кнопка не нажата, и очень близко к нулю вольт при нажатии. Добавив резистор между выходом кнопки и + 5 В, мы устранили проблему с плавающим током, и теперь выход кнопки покрывает гораздо более широкий диапазон напряжения между нажатием и не нажатием.Вывод также теперь прочно зафиксирован на значении, которое вы читаете. Он не будет блуждать вверх и вниз, как когда плыл.

Пока не беспокойтесь, почему это работает. Подробнее о том, зачем нужен резистор, мы расскажем в следующей лекции.

Светодиоды (LED)

Светодиоды

подключаются к цепям так же, как и резисторы, в том смысле, что оба имеют два вывода, и ток идет по одному, а по другому. Однако, в отличие от резистора, эти два провода разные.Один — «анод», а другой — «катод». Ток может течь через светодиод от анода к катоду, но не наоборот. Когда на светодиод подается напряжение, заставляющее ток течь от анода к катоду, светодиод загорается.

Светодиоды

выпускаются в корпусах разных форм и размеров. Для этой лаборатории мы используем светодиоды в круглом корпусе диаметром 5 мм. У них есть два вывода на дне, а вывод анода немного длиннее, чем вывод катода . Кроме того, на одной стороне пластикового корпуса есть плоское пятно для обозначения катода.Возьмите светодиод с трибуны инструктора и осмотрите его. Убедитесь, что вы можете определить, какой вывод является анодом (более длинный вывод, круглая сторона корпуса), а какой — катодом (более короткий вывод, плоская сторона корпуса).

Светодиоды

также реагируют на напряжение на нем иначе, чем на резисторе. В отличие от резистора, где напряжение на нем растет линейно с величиной проходящего через него тока, светодиод обладает тем свойством, что напряжение на светодиодах всегда примерно одинаково (около 1,7 вольт) для типичного количества тока, необходимого для зажигания. вверх светодиод.Однако, если светодиод просто подключен к источнику напряжения сам по себе, светодиод пропускает через него столько тока, сколько может подавать источник напряжения. Это может привести к тому, что через светодиод будет проходить слишком большой ток, что может привести к его перегоранию. Чтобы предотвратить это, мы всегда используем резистор последовательно со светодиодом, чтобы ограничить количество тока, проходящего через светодиод, до разумного значения.

Выбрав соответствующее значение резистора, можно ограничить ток, проходящий через светодиод, до необходимого значения.Ссылаясь на схему выше, закон Кирхгофа утверждает, что

$ V_s = V + V_ {LED} = IR + V_ {LED}

$

, где $ V_ {LED} $ — падение напряжения на светодиоде. Решение на $ I $ дает

$ I = \ frac {V_s — V_ {LED}} {R}

$

Мы будем использовать уравнение в следующем разделе, чтобы определить, какой ток протекает через светодиод для разных значений резистора ограничения тока.

Вход и выход Arduino

Теперь, когда у нас есть устройство ввода, которое может сигнализировать о двух разных состояниях, и устройство вывода для использования в качестве индикатора, давайте попробуем подключить их к Arduino и заставить его что-то делать.Снимите соединения с источником питания и цифровым мультиметром и добавьте проводку, показанную ниже. Для этой схемы нам не нужен блок питания на рабочем столе, мы можем использовать питание от Arduino. Следующие провода и компоненты должны быть добавлены к вашей макетной плате.

1. Провод от разъема «5V» на Arduino к красной шине в верхней части макета.
2. Провод от одного из разъемов «GND» на Arduino к синей шине в нижней части макета.
3. Провод от разъема «D4» на Arduino к выходу переключателя.Это соединительный блок, в котором соединяются провод от переключателя и резистора $ R_2 $. Это входной сигнал для Arduino.
4. Подключите провод от разъема «D7» на Arduino к одному из неиспользуемых соединительных блоков. Оставьте зазор около дюйма или около того между переключателем и этим соединительным блоком, как показано выше, чтобы мы могли добавить туда еще один компонент позже.
5. Вставьте один вывод резистора $ R_1 $ (наименьшее значение сопротивления) в отверстие в соединительной колодке рядом с проводом от D7, а другой конец резистора $ R_1 $ войдет в отверстие на синей шине. (Земля).Это будет резистор ограничения тока светодиода.
6. Установите светодиод так, чтобы анод (более длинный вывод, круглая сторона корпуса) находился в соединительном блоке с проводом от D7 на Arduino, а катод (более короткий вывод, плоская сторона корпуса) находился в соединительном блоке с резистором. $ R_1 $. Не волнуйтесь, если получится наоборот. Светодиод не загорится, он просто не загорится должным образом. Если это произойдет, вытащите его и попробуйте по-другому.

Аппаратное обеспечение схемы готово, пора загрузить программное обеспечение в Arduino.

7. Перейдите в папку lab1, которую вы создали в начале этой лабораторной работы, в ту, которая содержит файлы lab1.c и Makefile, загруженные с веб-сайта класса.
8. Если необходимо, используйте текстовый редактор, чтобы внести изменения в строку ПРОГРАММАТОР в верхней части файла Makefile, чтобы он работал с вашим компьютером.
9. Используйте USB-кабель из вашего проектного комплекта для подключения Arduino к компьютеру.
10. Введите команду «make», чтобы скомпилировать программу и создать загружаемый двоичный файл.
11. Введите команду «make flash», чтобы загрузить файл в Arduino.

После загрузки программы Arduino запускает ее, поэтому попробуйте нажать кнопку и посмотреть, загорится ли светодиод.

Как обсуждалось выше, величина резистора определяет, какой ток будет протекать через светодиод и, следовательно, насколько ярким он будет.

13. Замените резистор $ R_1 $ на $ R_3 $, резистор с наибольшим сопротивлением из трех, и посмотрите, изменится ли яркость светодиода.Поскольку резистор $ R_3 $ примерно в 6 раз выше, чем $ R_1 $, он пропускает гораздо меньший ток через светодиод, и он должен быть заметно тусклее.

Вопрос 7:

В схеме Arduino, которую мы только что создали со светодиодом в качестве индикатора выхода, выходное напряжение на разъеме D7, вероятно, составляет около 5,0 В $. Используя приведенное выше уравнение и предполагая, что $ V_s = 5.0V $ и $ V_ {LED} $ равны $ 1.7V $, вычислите ток, который резистор $ R_1 $ и резистор $ R_3 $ пропускают через светодиод.

Логические схемы

В эксперименте выше при нажатии переключателя на входе Arduino присутствовало низкое напряжение (логический ноль). Программа в Arduino распознала это и создала высокое напряжение (логическую единицу) на выходном контакте, чтобы загорелся светодиод. Точно так же вход логической единицы произвел логический ноль на выходе. Как мы увидим в более поздних классах, действие по изменению сигнала с высокого на низкий или с низкого на высокий известно как логическая инверсия .Однако нам не нужно использовать целый микроконтроллер, такой как Arduino, для этого. Вместо этого мы можем использовать специальную схему инвертора, которая выполняет только это действие.

Для работы с инвертором мы будем использовать интегральную схему 74LS04, которую вы можете достать с трибуны инструктора. 74LS04 содержит шесть логических инверторов, каждый из которых изменяет входной сигнал с нуля на единицу и один на ноль. На ИС 14 контактов, пронумерованных от 1 до 14. Используйте схему ниже, чтобы найти на ИС метку или выемку, которая определяет расположение контакта 1.После того, как вы определили контакт 1, установите 74LS04 на макетную плату, как показано на рисунке, чтобы микросхема охватывала слот по центру платы и была ориентирована так, чтобы контакт 1 находился на стороне разъема, ближайшей к синей линии.

Следуйте схематической схеме и изображению выше, чтобы выполнить следующие электрические соединения.

1. Подключите канал источника питания 1 к красной и синей шинам, как и раньше.
2. Подключите контакт 14 ИС к красной шине питания.Подключите контакт 7 к синей шине заземления.
3. Подключите вход инвертора (контакт 1) к соединительной колодке с резистором $ R_2 $ и переключателем.
4. Подключите выход инвертора (контакт 2) к аноду светодиода (круглая сторона).

Включите выходы блока питания и попробуйте нажать кнопку. Если он подключен правильно, нажатие кнопки устанавливает логический ноль на входе инвертора, который создает логическую единицу на выходе и загорается светодиод.

Логические пороги

Логические схемы должны интерпретировать уровни напряжения и определять, представляет ли напряжение логический ноль или единицу.Обычно это происходит путем установки порогового напряжения в логической схеме. Если входное напряжение ниже порога, оно интерпретируется как логический ноль, а если оно выше порога, оно считается единицей. В этом эксперименте вы попытаетесь определить пороговое напряжение для инвертора 74LS04, который вы использовали выше.

В этом эксперименте канал 1 будет обеспечивать питание ИС, а канал 2 будет служить входным сигналом. Обратите внимание на схему ниже, что все четыре черных провода от 74LS04, обоих источников питания и цифрового мультиметра подключаются к шине заземления.Это соединяет их все вместе и создает общую землю для обоих источников питания, цифрового мультиметра и 74LS04.

1. Выключить выходы блока питания.
2. Установить канал 1 блока питания на выход $ + 5V $. Подключите черный провод от канала 1
   к шине заземления на макетной плате, а красный провод — к красной шине питания.
3. Настройте цифровой мультиметр на отображение напряжения постоянного тока и подключите провод считывания к выходу инвертора (контакт 2) ИС. Черный провод цифрового мультиметра следует подключить к шине заземления на макетной плате.
4. Как и для канала 1 в начале этой лабораторной работы, теперь установите ограничение тока для канала 2 источника питания примерно на 0,3 доллара США.
5. Установите выходное напряжение канала 2 источника питания равным $ 0V $. Подключите черный провод канала 2 к шине заземления, а красный провод — ко входу инвертора (контакт 1) 74LS04.
6. Включить выходы блока питания

Примечание: После подачи питания на 74LS04 указанное напряжение для канала 2 на источнике питания может больше не быть равным 0 В $.Даже если вы установили его на $ 0V $ на шаге 5 выше, вход 74LS04 может немного увеличить напряжение при включении. Вы можете проигнорировать это в следующих шагах. Просто запишите значение, которое вы установили для источника питания, даже если оно может отображать другое значение на дисплее.

Цифровой мультиметр должен показывать напряжение от 4 до 5 вольт.