Tinee9: ตัวต้านทานในซีรีส์: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ระดับการสอน: ระดับรายการ

คำเตือน: โปรดให้พ่อแม่/ผู้ปกครองคอยดูว่าคุณเป็นเด็กเพราะคุณสามารถทำให้เกิดไฟไหม้ได้ถ้าคุณไม่ระวัง

การออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ย้อนกลับไปที่โทรศัพท์ หลอดไฟ โรงไฟฟ้าในไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสตรง ฯลฯ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด คุณมีส่วนประกอบพื้นฐาน 3 อย่าง: ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ

วันนี้กับ Tinee9 เราจะมาเรียนรู้เกี่ยวกับตัวต้านทาน เราจะไม่เรียนรู้รหัสสีสำหรับตัวต้านทาน เนื่องจากมีรูปแบบแพ็คเกจสองแบบ: ตัวต้านทาน Thruhole และ SMD ซึ่งแต่ละตัวมีรหัสของตัวเองหรือไม่มีเลย

กรุณาเยี่ยมชม Tinee9.com สำหรับบทเรียนอื่น ๆ และเทคโนโลยีเจ๋ง ๆ

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุ

วัสดุ:

Nscope

การแบ่งประเภทตัวต้านทาน

คอมพิวเตอร์ (ที่สามารถเชื่อมต่อกับ Nscope)

LTSpice (ซอฟต์แวร์

ด้านล่างนี้เป็นลิงค์ไปยัง Nscope และ Resistor Assortment:

ชุด

ขั้นตอนที่ 2: ตัวต้านทาน

ตัวต้านทานเป็นเหมือนท่อที่ช่วยให้น้ำไหลผ่าน แต่ขนาดท่อที่แตกต่างกันทำให้ปริมาณน้ำไหลผ่านได้แตกต่างกัน ตัวอย่างท่อขนาดใหญ่ 10 นิ้ว จะทำให้น้ำไหลผ่านได้มากกว่าท่อขนาด 1 นิ้ว สิ่งเดียวกันกับตัวต้านทาน แต่ย้อนกลับ หากคุณมีตัวต้านทานที่มีค่ามาก อิเล็กตรอนก็จะไหลผ่านได้น้อยลง หากคุณมีค่าความต้านทานน้อย คุณอาจมีอิเล็กตรอนไหลผ่านมากขึ้น

โอห์มเป็นหน่วยของตัวต้านทาน หากคุณต้องการเรียนรู้ประวัติศาสตร์ว่าโอห์มกลายเป็นหน่วยที่ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Georg Simon Ohm ได้อย่างไร ไปที่วิกินี้

ฉันจะพยายามทำให้มันเรียบง่าย

กฎของโอห์มเป็นกฎสากลที่ทุกสิ่งยึดถือ: V = I*R

V = แรงดันไฟ (พลังงานศักย์ หน่วยเป็นโวลต์)

I = กระแส (พจน์ง่ายๆ จำนวนของอิเล็กตรอนที่ไหล หน่วยคือ แอมป์)

R = ความต้านทาน (ขนาดท่อแต่เล็กกว่าจะใหญ่กว่าและใหญ่กว่านั้นเล็กกว่า ถ้าทราบหารแล้วขนาดท่อ = 1/x โดยที่ x คือค่าความต้านทาน หน่วยคือโอห์ม)

ขั้นตอนที่ 3: คณิตศาสตร์: ตัวอย่างการต้านทานแบบอนุกรม

ดังนั้นในภาพด้านบนจึงเป็นภาพหน้าจอของรุ่น LTspice LTSpice เป็นซอฟต์แวร์ที่ช่วยวิศวกรไฟฟ้าและคนงานอดิเรกออกแบบวงจรก่อนที่จะสร้างวงจร

ในแบบจำลองของฉัน ฉันวางแหล่งจ่ายแรงดันไฟ (เช่น แบตเตอรี่) ไว้ทางด้านซ้ายโดยให้เครื่องหมาย + และ - เป็นวงกลม จากนั้นฉันก็ลากเส้นไปที่สิ่งซิกแซก (นี่คือตัวต้านทาน) โดยมี R1 อยู่ด้านบน จากนั้นฉันก็ลากอีกเส้นหนึ่งไปยังตัวต้านทานอีกตัวที่มี R2 อยู่ด้านบน ฉันลากเส้นสุดท้ายไปอีกด้านหนึ่งของแหล่งจ่ายแรงดันไฟ สุดท้าย ฉันวางสามเหลี่ยมกลับหัวที่บรรทัดล่างสุดของภาพวาด ซึ่งแสดงถึง Gnd หรือจุดอ้างอิงของวงจร

V1 = 4.82 V (แรงดันราง +5V ของ Nscope จาก USB)

R1 = 2.7Kohms

R2 = 2.7Kohms

ฉัน = ? แอมป์

การกำหนดค่านี้เรียกว่าวงจรอนุกรม ดังนั้นถ้าเราต้องการทราบกระแสหรือจำนวนอิเล็กตรอนที่ไหลในวงจร เรารวม R1 และ R2 เข้าด้วยกัน ซึ่งในตัวอย่างของเรา = 5.4 Kohms

ตัวอย่าง 1

ดังนั้น V = I*R -> I = V/R -> I = V1/ (R1+R2) -> I = 4.82/5400 = 0.000892 Amps หรือ 892 uAmps (ระบบเมตริก)

ตัวอย่าง 2

สำหรับการเตะเราจะเปลี่ยน R1 เป็น 10 Kohms ตอนนี้คำตอบจะเป็น 379 uAmps

เส้นทางสู่คำตอบ: I = 4.82/(10000+2700) = 4.82/12700 = 379 uAmps

ตัวอย่างที่ 3

ตัวอย่างการปฏิบัติล่าสุด R1 = 0.1 Kohms ตอนนี้คำตอบจะเป็น 1.721 mAmps หรือ 1721 uArmps

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

หวังว่าคุณจะเห็นว่าตั้งแต่ R1 ในตัวอย่างที่แล้วมีขนาดเล็ก กระแสหรือแอมป์ก็ใหญ่กว่าสองตัวอย่างก่อนหน้านี้ กระแสที่เพิ่มขึ้นนี้หมายความว่ามีอิเล็กตรอนไหลผ่านวงจรมากขึ้น ตอนนี้เราต้องการค้นหาว่าแรงดันจะเป็นอย่างไรที่จุดโพรบในภาพด้านบน โพรบถูกตั้งค่าไว้ระหว่าง R1 และ R2……เราจะหาแรงดันที่นั่นได้อย่างไร?????

กฎของโอห์มบอกว่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรปิดต้อง = 0 V ด้วยข้อความนั้น จะเกิดอะไรขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งแบตเตอรี่ ตัวต้านทานแต่ละตัวจะดึงแรงดันไฟฟ้าออกไปเป็นเปอร์เซ็นต์ เนื่องจากเราใช้ค่าตัวอย่าง 1 ในตัวอย่างที่ 4 เราสามารถคำนวณว่าแรงดันไฟถูกดึงออกไปใน R1 และ R2 มากน้อยเพียงใด

ตัวอย่างที่ 4 V = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 uAmps * 2700 Ohms = 2.4084 โวลต์ V2 = I * R2-> V2 = 892 uA * 2.7 Kohms = 2.4084 V

เราจะปัด 2.4084 ถึง 2.41 โวลต์

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าตัวต้านทานแต่ละตัวถูกถอดออกไปกี่โวลต์ เราใช้สัญลักษณ์ GND (สามเหลี่ยมคว่ำ) เพื่อบอกว่า 0 โวลต์ เกิดอะไรขึ้นตอนนี้ 4.82 โวลต์ที่ผลิตจากแบตเตอรี่เดินทางไปที่ R1 และ R1 ใช้เวลา 2.41 โวลต์ ตอนนี้จุดโพรบจะมี 2.41 โวลต์ซึ่งจะเดินทางไปยัง R2 และ R2 จะใช้ 2.41 โวลต์ Gnd มี 0 โวลต์ที่เดินทางไปยังแบตเตอรี่ จากนั้นแบตเตอรี่จะผลิต 4.82 โวลต์และทำซ้ำรอบ

จุดโพรบ = 2.41 โวลต์

ตัวอย่างที่ 5 (เราจะใช้ค่าจากตัวอย่างที่ 2)

V1 = I * R1 = 379 uA * 10000 โอห์ม = 3.79 โวลต์

V2 = I * R2 = 379 uA * 2700 โอห์ม = 1.03 โวลต์

จุดโพรบ = V - V1 = 4.82 - 3.79 = 1.03 โวลต์

กฎของโอห์ม = V - V1 -V2 = 4.82 - 3.79 - 1.03 = 0 V

ตัวอย่างที่ 6 (เราจะใช้ค่าจากตัวอย่างที่ 3)

V1 = I * R1 = 1721 uA * 100 = 0.172 โวลต์

V2 = I * R2 = 1721 uA * 2700 = 4.65 โวลต์

แรงดันไฟโพรบพอยต์ = 3.1 โวลต์

เส้นทางสู่คำตอบ จุดโพรบ = V - V1 = 4.82 - 0.17 = 4.65 โวลต์

วิธีการคำนวณแรงดันไฟแบบอื่นของ Probe Point: Vp = V * (R2)/(R1+R2) -> Vp = 4.82 * 2700/2800 = 4.65 V

ขั้นตอนที่ 4: ตัวอย่างชีวิตจริง

หากคุณไม่เคยใช้ Nscope มาก่อน โปรดดูที่ Nscope.org

ด้วย Nscope ฉันวางปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทาน 2.7Kohm ในช่อง Channel 1 และปลายอีกด้านหนึ่งบนช่องเสียบราง +5V จากนั้นฉันวางตัวต้านทานตัวที่สองในช่องช่อง 1 อีกช่องหนึ่งและปลายอีกด้านหนึ่งบนช่องราง GND ระวังอย่าให้ปลายตัวต้านทานบนราง +5V และราง GND สัมผัสกัน มิฉะนั้นคุณอาจทำร้าย Nscope ของคุณหรือไฟไหม้ได้

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณ 'สั้น' +5V ถึงราง GND พร้อมกัน ความต้านทานจะอยู่ที่ 0 โอห์ม

I = V/R = 4.82/0 = อนันต์ (จำนวนมาก)

ตามเนื้อผ้า เราไม่ต้องการให้กระแสเข้าใกล้อนันต์เพราะอุปกรณ์ไม่สามารถจัดการกับกระแสอนันต์และมีแนวโน้มที่จะติดไฟ โชคดีที่ Nscope มีการป้องกันกระแสไฟสูงเพื่อป้องกันไฟไหม้หรือความเสียหายต่ออุปกรณ์ nscope

ขั้นตอนที่ 5: การทดสอบชีวิตจริงของตัวอย่าง 1

เมื่อตั้งค่าทั้งหมดแล้ว Nscope ของคุณควรแสดงค่า 2.41 โวลต์เหมือนภาพแรกด้านบน (แต่ละบรรทัดหลักเหนือแท็บช่อง 1 คือ 1 โวลต์และแต่ละบรรทัดรองคือ 0.2 โวลต์) หากคุณลบ R2 ตัวต้านทานที่เชื่อมต่อช่อง 1 กับราง GND เส้นสีแดงจะสูงถึง 4.82 โวลต์เหมือนในภาพแรกด้านบน

ในภาพที่สองด้านบน คุณจะเห็นการคาดคะเน LTSpice ตรงตามการคาดการณ์ที่คำนวณได้ซึ่งตรงกับผลการทดสอบในชีวิตจริงของเรา

ขอแสดงความยินดีที่คุณออกแบบวงจรแรกของคุณ การเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม

ลองใช้ค่าความต้านทานอื่นๆ เช่น ตัวอย่างที่ 2 และตัวอย่างที่ 3 เพื่อดูว่าการคำนวณของคุณตรงกับผลลัพธ์ในชีวิตจริงหรือไม่ ฝึกฝนค่าอื่นๆ ด้วย แต่ให้แน่ใจว่ากระแสของคุณไม่เกิน 0.1 แอมป์ = 100 mAmps = 100, 000 uAmps

โปรดติดตามฉันที่นี่ในคำแนะนำและที่tinee9.com