wtorek, 18 października 2005

Opory zastępcze

częsc 1 artykułu

Ja opory zastępcze znam tylko z suchych nauk ze sdzkoły. w praktyce zadko je stosuje, bo mam dosyć dobrer zaopatrzernie sw rezystory. Dziś jednak doszła do mnie prośba, zeby wrzucić na stronę coś o tym, bo niejednemu młodemu elektronikowi się to przyda w szkole. to by było tyle tytułem wstępu.

   Rezystory są elementami, które można łączyć szeregowo jak i równolegle. Poniżej przedstawiłem aschemat połączenia SZEREGOWEGO rezystorów pezystancje zastępcza obliczamy dodając poprostu r1 do r2 czyli Przystancja zastępcza jest równa sumie dwuch rezystorów.

Rz=R1+R2

Jak wcześniej wspomniałem rezystory można łączyć też równolegle. W tym wypadku wzór na rezystancje zastępczą będzie wyglądał tak :

 

a schemat do tego połączenia bedzie wyglądał tak:

Częsc 2 artykułu

  • Rezystancyjny dzielnik napięciowy

Dzielnik napięciowy jest często wykorzystywany jako moduł dopasowujący. Ma on za zadanie dzielić lub zmniejszać napięcie wejściowe (U) zgodnie z zadanym stosunkiem rezystancji.

dzielnik


Układ złożony z dwu rezystorów można zastąpić jednym potencjometrem. Uzyskujemy w ten sposób regulowany dzielnik napięcia. Dzielnik taki można zastosować jako najprymitywniejszy rodzaj zasilacza regulowanego (silnie uzależnionego od przepływu prądu).

dzielnik


  • Rezystancyjny dzielnik prądowy
dzielnik


Podobnym układem do dzielnika napięciowego jest dzielnik prądowy. Różnica jest taka, że rezystory są tu połączone równolegle. Dzielniki takie znalazły zastosowanie jako mostki rozszerzające zakres pomiarowy amperomierzy.

dzielnik


Amperomierz tak połączony mierzy tylko część prądu określoną stosunkiem rezystancji dodatkowej (mostek) i rezystancji wewnętrznej amperomierza (rezystancja cewki ustroju pomiarowego). Znając ten stosunek i wartość wskazywaną przez amperomierz możemy wyznaczyć prąd mierzony.

  • Prawo OHMA

Prawo Ohma zostało sformułowane w 1826 r. przez G. S. Ohma i jest najbardziej podstawowym prawem fizycznym opisującym zjawiska zachodzące w obwodzie elektrycznym. Jeżeli ktoś wam powiedział, że prawo to musicie znać "śpiewająco, po obudzeniu w nocy o północy" to posłuchajcie tej osoby bo naprawdę warto.

Prawo to głosi: napięcie elektryczne U na końcach odcinka przewodnika jest proporcjonalne do natężenia prądu elektrycznego I płynącego przez ten odcinek, czyli U=RI, gdzie R jest współczynnikiem proporcjonalności, zwanym rezystancją. Prawo Ohma odnosi się do gałęzi obwodu elektrycznego nie zawierającej źródeł energii.

Dla ułatwienia można nauczyć się pomocniczego trójkąta - zwanego czasem trójkątem Ohma.

dzielnik


Zasada jego rysowania jest taka, by symbol napięcia zawsze był na górze. Tą metodą można z tego trójkąta odczytać trzy formy prawa Ohma:

I = U / R, R = U / I, U = I R


  • Trójkąt mocy

Równie ważną co prawo Ohma jest zależność na moc. Podczas przepływu prądu przez przewodnik o pewnej rezystancji wydziela się w postaci ciepła moc strat. Moc ta zależy zarówno od napięcia, jak i prądu według zależności: P=UI.

Podobnie jak dla prawa Ohma tak i dla tej zależności możemy zapamiętać pomocniczy trójkąt, z którego możemy w zależności od potrzeb wyznaczyć prąd I=P/U płynący przez przewodnik (np. rezystor), napięcie U=P/I na zaciskach przewodnika jak i moc P=UI wydzielaną na tym przewodniku.

dzielnik


Z prawa Ohma i trójkąta mocy możemy wyznaczyć wszystkie możliwe wzory na obliczenia mocy, napięcia, prądu i rezystancji w zależności od posiadanych danych:

dzielnik


  • Zastosowanie - Dobór rezystora do diody LED

Najczęstszym zastosowanie poznanych praw i zasad z jakim spotyka się początkujący elektronik to dobór rezystora (ograniczającego prąd) do diody LED.

Zgodnie z prawem Ohma aby obliczyć wartość rezystancji musimy znać napięcie występujące na rezystorze i prąd przez niego przepływający. Można przyjąć, że diody LED mają stałe napięcie świecenia uzależnione od typu diody. Dla standardowych diod przyjmuje się następujące napięcia:

podczerwona
(IR)
dioda
LED
czerwona
(RED)
dioda
LED
żółta
(YELLOW)
dioda
LED
zielona
(GREEN)
dioda
LED
niebieska
(BLUE)
dioda
LED
biała
(WHITE)
dioda
LED
1,2 V
(1,2-1,5)
1,2 V
(1,2-2,1)
2,8 V
(2,0-2,8)
3,0 V
(2,1-3,0)
3,5 V
(3,5-5,0)
3,6 V


Znając napięcie diody możemy obliczyć spadek napięcia na rezystorze będący różnicą napięcia zasilania i napięcia diody.

Prąd przepływający przez rezystor jest tym samym prądem, który przepływa przez diodę. Typowa wartość prądu świecenia diody mieści się w zakresie 10-20mA.

Przykład

Proponuje następujący przykład zastosowania powyższych praw - podłączyć czerwoną diodę LED do napięcia 12V tak aby nie spowodować jej uszkodzenia podczas świecenia.

Czerwona dioda LED typowo ma napięcie pracy około 1,2V , więc nie możemy podłączyć takiej diody bezpośrednio do napięcia 12V. Robimy to łącząc do diody szeregowy rezystor R.

dzielnik


Aby obliczyć rezystancję takiego rezystora musimy znać napięcie panujące na jego zaciskach i prąd przepływający przez niego. Napięcie na rezystorze obliczamy pomniejszając napięcie zasilania 12V o spadek napięcia na diodzie LED - 1,2V.

U = 12 - 1,2 = 10,8 [V]


Załóżmy, że chcemy aby dioda silnie świeciła, co wymaga prądu przewodzenia około 20mA (0,02A). Prąd diody jest jednocześnie prądem rezystora I.
Znając napięcie i prąd rezystora obliczamy jego rezystancję:

R = U / I = 10,8 / 0,02 = 540 [om]


Najbliższym co do wartości rezystancji produkowanym rezystorem (szereg E12) jest rezystor 560om.

Kolejnym parametrem do obliczenia jest moc P rezystora. Skoro zastosujemy rezystor o innej niż obliczona rezystancji zmieni się również prąd płynący przez rezystor. Zmienia się również napięcie na rezystorze, ale zmiana ta jest stosunkowo niewielka i możemy ją do naszych obliczeń pominąć. Musimy więc tak dostosować wzory, aby moc rezystora obliczyć znając jedynie napięcie i rezystancję.
P = UI, I = U / R więc:

dzielnik


Znając moc wydzielaną na rezystorze możemy dobrać moc minimum o jeden szereg wyższą. Można oczywiście dobrać rezystor o mocy wyższej np. 0,5W lub 1W ale w naszym przypadku 0,25W jest wystarczające.

W ten sposób dobraliśmy rezystor do naszego układu - 560om 0,25W. Możecie sami to sprawdzić montując taki układ. Zachęcam do własnych eksperymentów i życzę miłej zabawy z obliczeniami.

Częsc 3 artykułu

"Pomiar małych rezystancji" np. amperomierza

Mostek Wheatstone’a

Mostek Wheatstone’a jest elektrycznym układem pomiarowym który pozwala określić z wysoką dokładnością wartość nieznanej rezystancji R1 przy pomocy trzech innych rezystancji: R2, R3, R4 o znanych dokładnie wartościach, czyli pozwala określić funkcję:

R1 = f (R2, R3, R4

Mostek ten jest rezultatem poszukiwania takiej metody pomiaru rezystancji, która nie wymagałaby pomiaru napięcia i prądu, a więc obywałaby się bez elektrycznych przyrządów pomiarowych, które w przeszłości, a i obecnie w wielu przypadkach stanowią zasadniczą przeszkodę w uzyskiwaniu wysokiej dokładności pomiaru. Przez regulację rezystancji R2, R3, R4 doprowadza się mostek do stanu równowagi, to znaczy do stanu, w którym znika różnica potencjałów między punktami A,B, a wraz z nią prąd IG, o czym informuje mierzącego wskazanie galwanometru. W tym stanie właśnie możliwe jest określenie funkcji (1). Istotnie, jeżeli znika różnica potencjałów między punktami A,B, stają się sobie równe następujące napięcia: U1 = U3 (2) U2 = U4,

równe spadkom napięć na poszczególnych gałęziach mostka. Nie popełniając większego błędu można te napięcia utożsamić ze spadkami napięć na rezystorach R2, R3, R4, wobec czego napiszemy:



U1 = R1I1 U2 = R2I1 (3) U3 = R3I2 U4 = R4I2

W stanie równowagi (IG) prąd I1 jest taki sam w elemencie R1 jak i R3, podobnie prąd I2 jest identyczny dla elementów R2, R4. Podstawiając wyrażenia (3) do układu równań (2), otrzymamy:

R1I1 = R3I2 (4) R2I1 = R4I2

Dzieląc stronami równania (4), otrzymuje się ostatecznie warunek równowagi mostka Wheatstone’a:

                                                           (5)

z którego wyznacza się poszukiwaną rezystancję R1

                                                         (6)

Zależność (6) nie jest zupełnie ścisła, przy jej wyprowadzaniu nie uwzględniono bowiem ośmiu odcinków przewodów łączących poszczególne rezystancje w układ mostkowy. Nieścisłość ta jest do pominięcia tak długo, jak długo rezystancje oporników mostka znacznie przewyższają rezystancje przewodów łączących. Przykładowo miedziany przewód o długości 0,5 m i polu przekroju poprzecznego S=1,5 mm2 , czyli przeciętny przewód używany w laboratorium dydaktycznym, ma rezystancję ok. 0,06 . Rezystancja ta stanowi 0,06% rezystora 10.

Dokładność pomiaru rezystancji mostkiem Wheatstone’a zależy od wielu czynników, takich jak: • Niedokładność wykonania oporników R2 , R3 , R4 • Ograniczona czułość galwanometru • Rezystancje przewodów łączących • Rezystancje styków • Istnienie sił termoelektrycznych

Zasadnicze znaczenie ma jednak pierwszy z wymienionych czynników, od którego zależy tzw. błąd podstawowy pomiaru.





Błąd podstawowy

Błąd podstawowy wynika z niedokładności wykonania rezystorów mostka. Można wykazać (patrz wcześniejszy wykład dotyczący obliczania błędów w pomiarach pośrednich), że błąd podstawowy (względny błąd graniczny), z jakim mierzona jest rezystancja w układzie mostka Wheatstone’a dany jest zależnością (7):


                                        (7)

gdzie:

        - błędy graniczne, z jakimi zostały określone rezystancje mostka

W bardzo dokładnych mostkach rezystory wykonane są z błędami 0,01% - 0,02%, tylko rezystory 0,1 mają błędy 0,1%. W mostkach średniej dokładności błędy wykonania rezystorów wynoszą 0,05%, tylko rezystory 0,1 mają błędy 0,1% W stosowanym w laboratorium studenckim mostku Wheatstone’a błędy wykonania rezystorów mostka wynoszą:

,

stąd błąd podstawowy przyjmuje, zgodnie z (7) wartość

Zauważmy w tym miejscu, że w metodzie technicznej, w której stosuje się mierniki wskazówkowe klasy 0,5% osiąga się błąd 1% (tzn. ponad sześciokrotnie większy) i to w skrajnie korzystnym przypadku, w którym wskazówki zarówno woltomierza jak

i amperomierza odchylają się do końca zakresu pomiarowego.


Źródło : www.eres.alpha.pl - dziękuje Wam bardfzo :)

18:15, karol-jaskulski , DnZ Rezystory
Link Dodaj komentarz »
| < Listopad 2017 > |
Pn Wt Śr Cz Pt So N
    1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30      
Katalog Stron Gwiazdor
Porady elektroniczne - Gwiazdor
Google