Selecció d'una resistència limitadora de corrent

introducció

Les resistències limitadores de corrent es col·loquen en un circuit per assegurar-se que la quantitat de corrent que flueix no superi el que el circuit pot manejar amb seguretat. Quan el corrent flueix per una resistència, hi ha, d'acord amb la Llei d'Ohm, una caiguda de tensió corresponent a través de la resistència (la Llei d'Ohm estableix que la caiguda de tensió és el producte del corrent i la resistència: V=IR). La presència d'aquesta resistència redueix la quantitat de tensió que pot aparèixer a través d'altres components que estan en sèrie amb la resistència (quan els components estan "en sèrie", només hi ha un camí perquè el corrent flueixi i, en conseqüència, la mateixa quantitat de corrent flueix). a través d'ells; això s'explica més a fons a la informació disponible a través de l'enllaç del quadre de la dreta).

Aquí ens interessa determinar la resistència d'una resistència limitadora de corrent col·locada en sèrie amb un LED. La resistència i el LED estan, al seu torn, connectats a una font de tensió de 3.3 V. En realitat, aquest és un circuit força complicat perquè el LED és un dispositiu no lineal: la relació entre el corrent a través d'un LED i la tensió a través del LED no segueix una fórmula senzilla. Per tant, farem diverses suposicions simplificadores i aproximacions.

En teoria, una font de tensió ideal subministrarà qualsevol quantitat de corrent necessària per intentar mantenir els seus terminals a qualsevol tensió que se suposa que subministra. (En la pràctica, però, una font de tensió només pot subministrar una quantitat finita de corrent.) Un LED il·luminat normalment tindrà una caiguda de tensió d'uns 1.8 V a 2.4 V. Per concretar les coses, suposarem una caiguda de tensió de 2 V. Per mantenir aquesta quantitat de tensió a través del LED normalment es requereix aproximadament 15 mA a 20 mA de corrent. Una vegada més, per motius de concreció, assumirem un corrent de 15 mA. Si connectéssim directament el LED al subministrament de tensió, el subministrament de tensió intentaria establir una tensió de 3.3 V a través d'aquest LED. Tanmateix, els LED solen tenir una tensió directa màxima d'uns 3 V. Intentar establir una tensió superior a aquesta a través del LED és probable que destrueixi el LED i extreu una gran quantitat de corrent. Per tant, aquest desajust entre el que vol produir el subministrament de tensió i el que el LED pot gestionar pot danyar el LED o el subministrament de tensió o tots dos! Per tant, volem determinar una resistència per a una resistència limitadora de corrent que ens donarà la tensió adequada d'aproximadament 2 V a través del LED i garantirà que el corrent a través del LED sigui d'aproximadament 15 mA.

Per resoldre les coses, és útil modelar el nostre circuit amb un diagrama esquemàtic, tal com es mostra a la figura 1.

Figura 1. Esquema d'un circuit.

A la figura 1 podeu pensar en la font de tensió de 3.3 V com la placa chipKIT™. De nou, generalment assumim que les fonts de tensió ideals subministraran qualsevol quantitat de corrent necessària per al circuit, però la placa chipKIT™ només pot produir una quantitat finita de corrent. (El manual de referència Uno32 diu que la quantitat màxima de corrent que pot produir un pin digital individual és de 18 mA, és a dir, 0.0018 A.) Per garantir que el LED tingui una caiguda de tensió de 2 V, hem de determinar la tensió adequada a través de la resistència, que trucaré a VR. Una manera de fer-ho és determinar la tensió de cada cable. Els cables entre components de vegades s'anomenen nodes. Una cosa a tenir en compte és que un cable té la mateixa tensió en tota la seva longitud. En determinar la tensió dels cables, podem prendre la diferència de tensió d'un cable a l'altre i trobar la caiguda de tensió a través d'un component o a través d'un grup de components.

És convenient començar assumint que el costat negatiu de l'alimentació de tensió està a un potencial de 0 V. Això, al seu torn, fa que el seu node corresponent (és a dir, el cable connectat al costat negatiu de l'alimentació de tensió) sigui de 0 V, tal com es mostra a la figura 2. Quan analitzem un circuit, som lliures d'assignar una tensió de terra del senyal de 0 V. a un punt del circuit. Totes les altres tensions són llavors relatives a aquest punt de referència. (Com que la tensió és una mesura relativa, entre dos punts, normalment no importa en quin punt del circuit assignem un valor de 0 V. La nostra anàlisi sempre donarà els mateixos corrents i les mateixes caigudes de tensió entre els components. No obstant això, És una pràctica habitual assignar al terminal negatiu d'una font de tensió un valor de 0 V.) Atès que el terminal negatiu de l'alimentació de tensió està a 0 V, i tenint en compte que estem considerant una font de 3.3 V, el terminal positiu ha d'estar a una tensió. de 3.3 V (com és el cable/node connectat). Atès que volem una caiguda de tensió de 2 V a través del LED i tenint en compte que la part inferior del LED està a 0 V, la part superior del LED ha d'estar a 2 V (com qualsevol cable connectat a ell).

Figura 2. Esquema que mostra les tensions dels nodes.

Amb les tensions dels nodes etiquetades com es mostra a la figura 2, ara podem determinar la caiguda de tensió a través de la resistència tal com farem en un moment. En primer lloc, volem assenyalar que a la pràctica sovint s'escriu la caiguda de tensió associada a un component directament al costat d'un component. Així, per exemple, escrivim 3.3 V al costat de la font de tensió sabent que és una font de 3.3 V. Per al LED, ja que suposem una caiguda de tensió de 2 V, simplement podem escriure-ho al costat del LED (com es mostra a la figura 2). En general, donada la tensió que hi ha a un costat d'un element i donada la caiguda de tensió a través d'aquest element, sempre podem determinar la tensió a l'altre costat de l'element. Per contra, si coneixem la tensió a cada costat d'un element, llavors coneixem la caiguda de tensió a través d'aquest element (o podem calcular-la simplement prenent la diferència de les tensions a cada costat).

Com que sabem el potencial dels cables a banda i banda de la resistència (Wire1 i Wire3), podem resoldre la caiguda de tensió a través d'ella, VR:

Connectant els valors coneguts, obtenim:

Després d'haver calculat la caiguda de tensió a través de la resistència, podem utilitzar la llei d'Ohm per relacionar la resistència de la resistència amb la tensió. La llei d'Ohm ens diu 1.3V=IR. En aquesta equació, sembla que hi ha dues incògnites, el corrent I i la resistència R. Al principi pot semblar que podem fer I i R qualsevol valor sempre que el seu producte sigui 1.3 V. Tanmateix, com s'ha esmentat anteriorment, un LED típic pot requerir (o "dibuixar") un corrent d'aproximadament 15 mA quan té una tensió a través de 2 V. Per tant, suposant que I és 15 mA i resolent R, obtenim

A la pràctica, pot ser difícil obtenir una resistència amb una resistència precisament de 86.67 Ω. Potser es podria utilitzar una resistència variable i ajustar la seva resistència a aquest valor, però seria una solució una mica cara. En canvi, sovint n'hi ha prou de tenir una resistència que és justa. Hauríeu de trobar que una resistència de l'ordre d'un a dos-cents ohms funciona raonablement bé (és a dir, ens assegurem que el LED no consumeix massa corrent i, tanmateix, la resistència limitadora de corrent no és tan gran que impedeixi el LED). d'il·luminar). En aquests projectes, normalment utilitzarem una resistència limitadora de corrent de 220 Ω.

Deixa un missatge 

Llista de missatges