Skocz do zawartości

Dioda, przełącznik i rezystor


Kermitek

Pomocna odpowiedź

Witam wszystkich,
jestem tutaj kompletnie nowy i mam nadzieję, że nie pomyliłem tematyki tego działu.

Od około tygodnia czytam wszystko związane z Arduino i mam mały kłopot, by zrozumieć pewne zagadnienie.

1) z tego co wyczytałem, w celu ochrony diody (która akceptuje ok 2V) daje się opornik, który niejako weźmie na siebie pozostałą cześć napięcia z układu. Czyli jeśłi zasilanie jest 5V, opornik będzie miał ok 150Ohm, to przy diodzie 20mA, opornik jakby pobierze 3V, a na diode zostanie akurat 2V.

I tutaj wyjdzie pewnie mój brak wiedzy, ale czy jest możliwe, że moje źródło zasilania będzie dawało np. 100mA, czy to raczej tylko napięcie jest jakby dawane przez źródło zasilania, a samo natężenie, to juz zalezy tylko od elementów, które konsumują prąd.

2) Kwestię diody i rezystora w miarę pojąłem (chyba). Teraz czytam o arduino i przycisku. Po to, by mieć ustalony stan na wejściu numer 2, dajemy rezystor, który przy rozwartych przycisku, będzie powodował, że z GND wyjdzie napięcie około 0V, podzielone przez duży opornik, więc do wejśca 2 dojdze zerowe napięcie, czyli mamy stan Niski.

Jeżeli teraz włączę przycisk, to co się stanie? Czy całe 5 V dojdzie do pinu 2, czy może część napięcia weźmie na siebie rezystor? Ale jezeli tak, to ile tego napięcia, bo nie wiem nic na temat natężania w układzie, więć nawet nie wiem jak i co policzyć. I jak to ma się do przykładu z diodą, gdzie rezystor ściągał na siebie cześć napięcia. To w takim razie czy tutaj też będzie to robił. Patrzac na wzór U = R * I, wyszloby 10000Ohm * ile??? Wlasnie nie wiem jakie jest natężenie. Moze bliskie zeru, wiec w sumie opornik wziąłby na siebie ok 10000 Ohm * 0 A = 0 V, czyli w sumie cale 5V z zasilania poszloby do pinu 2.

Czy dobrze rozumuję?

No i co z natężeniem w tym układzie z naciśniętym włącznikiem?

Link do komentarza
Share on other sites

Kermitek, proponuję Ci kurs podstaw elektroniki tam Ci trochę wyjaśnią(zrób jak ja).

1. Mylisz pojęcia, dla diody kluczowe jest i napięcie i natężenie, poczytaj, jest w kursie elektroniki specjalny odcinek temu poświęcony.

Tak źródło podaje napięcie ale ma też określoną wydajność prądową czyli jakie max natężenie prądu może z niego pobrać odbiornik.

2.Tutaj za bardzo ne rozumiem o czym piszesz, ale jeśli ten kwadracik to arduino to chyba wszystko ci się pomieszało. Na wyjściu np2. masz stan wysoki lub niski, zależnie jaki sobie włączysz programowo(pomijam Analog), twój przycisk tylko przepuszcza ten stan dalej, a skąd te 5V po prawej to nie wiem...

W arduino max dopuszczalne obciążenie styków to jak sobie dobrze przypominam 30mA...

Może starsi koledzy w wierze mnie poprawią 🤣

Ano tak, zapomniełem, że pin może robić jako wejście, co niżej kolega 😅 Marek1707 pięknie opisał.

Link do komentarza
Share on other sites

Mogę spróbować (poprawić):

1. Dobrze myślisz, choć do poprawnych wniosków dochodzisz okrężną drogą. Przede wszystkim załóż sobie, że dioda to nie opornik. Stwierdzenie, że na oporniku odkłada się 3V więc na diodę zostają 2V nie powinno być jest wnioskiem a założeniem do obliczeń. Możesz spokojnie zakładać, że prawie niezależnie od wielkości płynącego prądu na diodzie spadnie xV. Nie piszę dokładnie ile, bo to zależy od typu diody: podczerwona z pilota od TV to ok. 1.1V, czerwona to zwykle 2V, zielone i zółte to już prawie 3V a białe i niebieskie to i 3.5-4V. Jeżeli chcesz więc poświecić na czerwono, to od razu przyjmujesz na niej 2V. Wtedy na oporniku musi zostać reszta, dla 5V zasilania masz więc do wytracenia 3V. Dla prądu 10mA wychodzi więc 300Ω.

2. Przełącznik z opornikiem na wejściu procesora możesz potraktować jak dzielnik napięcia. Pin procesora nie pobiera prądu więc o nim zapominasz, tam nic nie wpływa więc go nie rozważamy. Masz więc dwa "oporniki" szeregowo:

- w stanie otwartym masz powiedzmy 100MΩ przełącznika i 10k do masy,
- w stanie zamkniętym masz praktycznie 0Ω przełącznika i 10k do masy.

Wyprowadź sobie lub znajdź wzór na napięcie wyjściowe dzielnika rezystorowego, podstaw powyższe wartości i zobaczysz co widzi wejście procka (albo woltomierz włączony w to samo miejsce). A widzi oczywiście albo 5V przy zamkniętym przełączniku albo 0V przy otwartym. W każdym z tych przypadków prąd pobierany z zasilania jest taki jaki płynie przez sumę rezystancji dzielnika. Raz będzie to więc praktycznie 0 a raz 5V/10k=0.5mA.

Czy to jakoś rozwiewa Twoje wątpliwości?

  • Pomogłeś! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Natężenie zależy od napięcie i oporności odbiornika, zgodnie z wzorem Ohma. Istnieją specjalne źródła zasilania, które ograniczają pobierany prąd, ale robią to po prostu obniżając napięcie gdy oporność odbiornika jest zbyt mała.

Napięcie zawsze mierzysz między dwoma punktami. W przypadku Arduino drugim punktem zazwyczaj jest GND.

I teraz, w przykładzie z diodą świecącą i opornikiem, dioda i opornik są połączone szeregowo, więc ich oporności się sumują, zatem razem stanowią dla źródła zasilania jeden odbiornik o oporności równej sumie ich indywidualnych oporności, a prąd popłynie przez oba te elementy taki sam.

W przykładzie z Arduino i opornikiem, kiedy wyłącznik jest rozwarty, to przez opornik nie płynie prawie żaden prąd — tylko prąd wyindukowany z zakłóceń elektromagnetycznych i z jakichś ułamkowych przewodności izolatorów.

Natomiast kiedy zewrzesz przycisk, to masz dwa odbiorniki prądu połączone równolegle. W tym przypadku sumują się ich przewodności — odwrotności oporności, a prąd jaki przez nie popłynie jest rozdzielony na dwie części, proporcjonalne do tych przewodności. Nóżka Arduino w trybie wejściowym ma bardzo dużą oporność, rzędu megaomów chyba, więc tam prąd prawie nie popłynie — dla uproszczenia możesz przyjąć, że cały prąd popłynie przez rezystor — znowu z prawa Ohma możesz policzyć jaki.

I teraz istotna część. Kiedy mierzysz napięcie, to mierzysz je między dwoma punktami i ten pomiar ci mówi jaka jest różnica potencjałów miedzy tymi dwoma punktami. Jeśli zmierzysz napięcie pomiędzy dwoma nóżkami odbiornika (jak rezystor), to dowiesz się jaki jest spadek napięcie na tym odbiorniku. Całkowity spadek napięcia układu jest zawsze równy napięciu zasilania (drugie prawo Kirchhoffa). Arduino masz tu podłączone tak, że mierzy spadek napięcia na oporniku. Kiedy wyłącznik jest rozwarty, opornik nie ma zasilania poza jakimiś zakłóceniami, pomiar pokazuje zero. Kiedy wyłącznik jest rozwarty, spadek napięcia wynosi 5V, bo tyle wynosi zasilanie całego układu.

Poczytaj jeszcze w kursie elektroniki o dzielnikach napięcia, to powinno ci trochę rozjaśnić w głowie.

  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Bardzo dziękuję koledzy za wyjaśnienie. Jestem zaskoczony tak szybkimi odpowiedziami i pomocą.

Doprecyzuję jeszcze trzeci przypadek:

Prośba o komentarz, czy dobrze zrozumiałem Waszą lekcję:

1) przy otwartym przycisku do wejścia 2 płynie prąd 0.5mA o napięciu 5V. Dodając do tego oporność wejśćia kilka MOhmów, to praktycznie na wejściu 2, nie ma żadnego natężenia, a jedynie 5V spadku napięcia.

Czy dobrze rozumiem, że prąd nie ma tu wiekszego znaczenia, a liczy się te 5V, by PIN uznał to za HIGH

2) przy zamkniętym przycisku, te 5V płynie jakby do GND. Czy to oznacza, że do PINu nic nie dopływa? I w praktyce jest tam napięcie 0, bo całośc "zabiera" masa?

I czy nie jest problemem, że łączę 5V z GND? Jak rozumiem, chodzi o to, że te 0.5mA jest na tyle małe, że połączenie 5V z GND nie jest kłopotem.

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Źle zrozumiałeś. Przeczytaj jeszcze raz powoli i bardzo dokładnie każde zdanie które napisałem. A potem jeszcze raz napisz nowe wnioski.

I zacznij odróżniać prąd od napięcia. To prąd (mA) gdzieś płynie. Napięcie [V] jest między dwoma punktami, choć czasem w uproszczeniu piszemy, że jest w jakimś miejscu. To oznacza, że mierzymy je względem masy, potencjału odniesienia 0V, zwykle minusa zasilania.

Link do komentarza
Share on other sites

Hmm, jednak jest to o wiele trudniejsze niż sądziłem.

Czytając wszystkie wypowiedzi rozumiem to tak

1) Przy rozwartym przycisku, mam źródło zasilania 5V i dwa odbiorniki (rezysotor oraz PIN). Rezystor ma 10k Ohm, Pin powiedzmy 10MOhm, połączone szeregowo. I tutaj nie do końca teraz wiem co dalej. Czy to oznacza, że na rezystorze bedzie spadek napięcia mikroskopijny, zaś na Pinie będzie prawie 5V, czyli wlasnie na Pinie pojawi się praktycznie 5V.

Tylko co z natężeniem. Czy rezysotor zużuje 0.5mA, a Pin praktycznie nic, bo ma b. dużą oporność.

2) Przy zwartym przycisku: mam źródło zasilania 5V i trzy odbiorniki (szeregowo i równolegle). Czy dobrze rozumię, że GND ma nieskończoną oporność i dlatego całość spadku napięcia pojawi się na GND, a zatem na Pinie nie pojawi się żaden spadek, czyli na Pinie mamy 0V?

Link do komentarza
Share on other sites

Omawiam trzy oddzielne schematy. W moim poprzdnim poście, miałem prośbę o sprawdzenie poprawności mojego rozumowania. Post dotyczył trzeciego schematu (czyli tego, gdzie przycisk jest podłączony do GND).

Być może moja niewiedza bierze się z braku zrozumienia działania masy (GND). Czyli główne pytanie, jak zachowa sie napięcie i natężanie przy zwartym przycisku. Czy GND działa jak dodatkowy ogromny opornik, przez co pojawi się tam całkowity spadek napięcia (5V), zaś na Pinie 2 oraz na rezystorze nie będzie juz praktycznie żadnego spadku napięcia (0V). Czy może jednak źle to rozumiem.

Link do komentarza
Share on other sites

Gnd nie zachowa sie wcale, bo nie jest komponentem, tykko połączeniem do minusa baterii. Zamień sobie w moim schemacie wyłącznik z opornikiem, to dostaniesz swój drugi schemat.

[ Dodano: 24-11-2017, 10:33 ]

Natchnęło mnie przez noc jak to wytłumaczyć (choć pewnie w książkach/kursach znajdziesz znajdziesz dużo lepsze wyjaśnienia). Najpierw rysunek:

Schemat numer jeden to "intuicyjne" podłączenie przycisku do ADC w Arduino. Niestety, świat rzeczywisty jest brudny i w momencie rozłączenia przycisku, w kablach nadal będą obecne różnego rodzaju zakłócenia — z oporności powietrza, z fal elektromagnetycznych, z radioaktywnych cząsteczek, etc. — a ADC ma na tyle dużą własną oporność, że nie pobiera dużo prądu i nawet tak słabe sygnały wykryje. Narysowałem to na schemacie numer dwa przy pomocy źródła prądu zmiennego (to jest takie źródło, o którym pisałem na samym początku, które daje tylko bardzo ograniczony prąd, a jak się z niego spróbuje pobrać więcej, to napięcie na nim spada prawie do zera).

I teraz na schemacie 3 dodajemy opornik, którym "zwieramy" nasze źródło zakłóceń. Zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa prąd teraz będzie płynął przez obie pętelki (czerwoną i zieloną), ale ponieważ nasz rezystor ma znacznie mniejszy opór od ADC, to tam popłynie większość prądu i ten płynący przez ADC nie będzie wystarczająco silny żeby można było zmierzyć jego napięcie — i nasz ADC pokaże 0.

W momencie kiedy załączymy wyłącznik (schemat cztery), przez nasz układ popłynie na tyle duży prąd, że możemy zapomnieć o zakłóceniach. Znowu popłynie on dwoma pętlami, ale tym razem nasze źródło prądu nie jest aż tak ograniczone, więc będzie go wystarczająco dużo, żeby nasz ADC zmierzył 5V.

Dalej, na schemacie pięć masz wersję z rezystorem podciągającym. Przy rozwartym wyłączniku, prąd sobie przepływa szeregowo przez opornik i przez ADC i mamy zmierzone 5V. Kiedy załączymy wyłącznik (schemat 6), to prąd znowu rozdzieli się na dwie gałęzie — praktycznie cały popłynie przez wyłącznik, który ma niską oporność, a nie przez ADC — który w tym momencie zmierzy 0.

Tak naprawdę, to możesz zarówno opornik, ADC jak i wyłącznik traktować jako oporniki i o całym układzie myśleć jak o dzielnikach napięcia -- to jest podejście, które próbował wyjaśnić Marek.

Link do komentarza
Share on other sites

Deshipu,

wielkie dzięki za poświęcenie mi czasu.

Wziąłem na tapetę obwód 5. Przy rozwartym włączniku, mam w nim jedno źródło zasilania 5V, do tego opornik i ADC. Jeżeli dobrze zrozumiałem wcześniejsze wypowiedzi, to przyjmuję opornik 10k, zaś ADC 10M. To oznacza, że na oporniku popłynie prąd ok 0,5mA, zaś na ADC praktycznie prąd 0A. Czy dobrze to rozumię?

A teraz kwestia napięć. Skoro źróło ma 5V, to na odbiornikach też powinno się odłożyć te 5V. No i tutaj pojawia się się zawsze wątpliwość. Skoro nie mam klasycznego odbiornika, a jedynie dwa oporniki (rezystor i ADC), to w jaki sposób nastapią spadki napięć? Czy z uwagi na to, że ADC ma większą oporność, to będzie w praktyce pochłaniał cały spadej 5V, czyli na wejściu pojawi sie własnie te 5V?

Schemat 6 rozumiem podobnie, tj. mam 1 źródło i trzy oporniki (rezystor, ADC, włącznik), przy czym włącznik ma znikomo małą opornośc, więc to przez niego popłynie cąły prąd.

Ale tak jak wcześniej napisałem, mam zawsze kłopot ze zrozumieniem napięcia. Skoro źródło daje 5V, to gdzie to się odłoży w przypadku braku klasycznego odbiornika? Jak rozumię z prawa Ohma, U = R * I. A skoro nasz włącznik ma zerową oporność, to i bedzie na nim zerowy spadek napięcia. Dlatego cały czas mam wrażenie, że te 5V ze źródła, pojawi się na ADC. No chyba, że inaczej nalezy patrzec na spadki napiecia, gdy nie ma klasycznego odbiornika.

I ostatnie pytanie. skąd wiadomo, jakie przyjąć natężenie prądu w układzie, skoro nie ma odbiornika? Czy z karty katalogowej, która mówi ze ADC pobiera 20mA?

Mam czasem wrażenie, że są trzy niewiadome (U,I,R) i nie wiem, co jest "sztywne" (tzn. co przyjmuje jako założone, stałe).

Jeszcze raz dziękuję za cierpliwość przy moich pytaniach.

PS. Poszukam chyba lekcji indywidualnych w moim mieście 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Teraz twoje rozumowanie wydaje się dużo lepsze.

Opornik jest najbardziej klasycznym odbiornikiem prądu, jaki istnieje. Zamienia prąd na ciepło.

Stałe przyjmij napięcie baterii oraz oporności wszystkiego poza wyłącznikiem (ten ostatni przełącza się pomiędzy dwoma opornościami). Mając to, możesz policzyć natężenie prądu każdej z pętli (zielonej i czerwonej) oraz napięcia pomiędzy wszystkimi pozostałymi punktami układu i ich spadki na każdym z elementów. Być może warto wziąć kalkulator i to sobie raz policzyć, żeby zobaczyć jak to działa. Każdy kurs elektroniki i każda książka będzie mieć z tego ćwiczenia.

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.