Rozbierzność obliczeń z odczytem multimetru

[nism0]

Cześć,

 

Mam problem z odczytem natężenia DC diody LED żółtej. Dioda jest zasilana 5V z Arduino przez opornik 220R. Multimetr zmierzył rezystancję rezystora na 217R, a napięcie na 4,88V.

Takie wartości też przyjąłem do obliczeń:

I = U/R; I= 4,88V/217R == 0,0225 A == 22,5 mA

 

Tymczasem, amperomierz wskazuje natężenie około 11mA (skacze w granicach 10-11 mA). Multimetr jest oczywiście wpięty w "plusa" szeregowo za opornikiem.

Multimetr to UNI-T UT33D

[marek1707]

To teraz oczywiście wypnij multimetr z obwodu, przełącz z powrotem na woltomierz, zmierz rzeczywiste napięcie na oporniku gdy dioda świeci, sprawdź czy teraz prawo Ohma działa i zastanów się gdzie podziało się brakujące do 4.88V napięcie.

[Treker (Damian Szymański)]

@nism0, witam na forum 😉 Widzę, że to Twoje pierwsze kroki na Forbocie, oto najważniejsze informacje na start:

• Chcesz przywitać się z innymi członkami naszej społeczności? Skorzystaj z tematu powitania użytkowników.
• Opis najciekawszych funkcji, które ułatwiają korzystanie z forum znajdziesz w temacie instrukcja korzystania z forum - co warto wiedzieć?
• Poszczególne posty możesz oceniać (pozytywnie i negatywnie) za pomocą reakcji - ikona serca w prawym dolnym rogu każdej wiadomości.

Dnia 18.11.2018 o 20:21, nism0 napisał:

Tymczasem, amperomierz wskazuje natężenie około 11mA (skacze w granicach 10-11 mA).

Jak idą dalsze eksperymenty, czy sprawdziłeś (tak jak radził Marek) jakie jest rzeczywiste napięcie? 😉

[nism0]

Dzięki za odpowiedzi.

@Treker - miło mi, dzięki za przywitanie. Na forum jestem nowy ale forbot.pl śledzę już od jakiegoś czasu ;)

Zeszło mi z odpowiedzią, ale udało się zrobić testy.

@marek1707 - na rezystorze jest teraz napięcie rzędu ~2,5V. Podstawiając do obliczeń takie napięcie, wszystko się zgadza : U = 2,5V, R = 220, I = 11,36mA.

Moje pytanie natomiast brzmi: dlaczego opornik zmienił napięcie, skoro jego zadaniem jest ograniczenie przepływu prądu, tj natężenia a nie siły z jaką się przyciągają ładunki. W tym przypadku nie mógł zadziałać jak dzielnik napięcia, bo jest tylko jeden i to wmontowany szeregowo. Czego jeszcze nie wiem?

[Polecacz 101]

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

[wn2001]

@nism0 Ponieważ LED jest diodą, która, mówiąc obrazowo "zamienia" dostarczoną energię elektryczną w światło (najczęściej widzialne). Aby nastąpiło to zjawisko, na strukturze diody musi odłożyć się jakieś napięcie, które u Ciebie wynosi 4,9V-2,5V = 2,4V, czyli dioda to napięcie "zabiera dla siebie". Gdyby diodę podłączyć bezpośrednio do 4,9V, niechybnie by się spaliła, bo otrzymałaby zbyt dużo "energii", zatem potrzebne jest coś, na czym może wytracić się to zbędne 2,5V - to właśnie rezystor. Dioda oprócz napięcia potrzebuje też prądu, który jest w szeregowym podłączeniu taki sam dla diody i rezystora, czyli tak jak napisałeś: spadek napięcia na rezystorze/opór rezystora 2,5V/220ohm=11,36mA

Ten artykuł wszystko wyjaśni 🙂 https://forbot.pl/blog/kurs-elektroniki-diody-krzemowe-oraz-diody-swiecace-led-id4251

[nism0]

Dnia 20.11.2018 o 21:00, wn2001 napisał:

@nism0 Ponieważ LED jest diodą, która, mówiąc obrazowo "zamienia" dostarczoną energię elektryczną w światło (najczęściej widzialne). Aby nastąpiło to zjawisko, na strukturze diody musi odłożyć się jakieś napięcie, które u Ciebie wynosi 4,9V-2,5V = 2,4V, czyli dioda to napięcie "zabiera dla siebie". Gdyby diodę podłączyć bezpośrednio do 4,9V, niechybnie by się spaliła, bo otrzymałaby zbyt dużo "energii", zatem potrzebne jest coś, na czym może wytracić się to zbędne 2,5V - to właśnie rezystor. Dioda oprócz napięcia potrzebuje też prądu, który jest w szeregowym podłączeniu taki sam dla diody i rezystora, czyli tak jak napisałeś: spadek napięcia na rezystorze/opór rezystora 2,5V/220ohm=11,36mA

Ten artykuł wszystko wyjaśni 🙂 https://forbot.pl/blog/kurs-elektroniki-diody-krzemowe-oraz-diody-swiecace-led-id4251

Czyli w tym przypadku w ogóle mnie nie interesuje napięcie wejściowe układu, tylko spadek napięcia  na rezystorze, prawda?

Swoją drogą, zasada ta, dotyczyć będzie chyba wszystkiego co zużywa prąd, nie tylko diody LED, bo przecież inne elementy, nawet bierne, wytwarzać będą ciepło. Dobrze myślę?

[EDIT]: Czy napięcie jakie się odkłada na diodzie, to tzw napięcie przewodzenia? 

Cytat

Napięcie przewodzenia. Napięcie, jakie będzie między zaciskami diody wtedy, gdy płynie przez nią prąd. Wartość tego napięcia jest zależna od natężenia płynącego prądu. Typowo przyjmuje się, że przewodząca dioda krzemowa odkłada na sobie napięcie około 0,7V.

[wn2001]

1) Właśnie nie, przecież musisz wiedzieć, jakie napięcie wytracisz na rezystorze, a jest ono równe U zasilnia - U spadek na LED

2) Tak, to napięcie przewodzenia - napięcie jakie się odkłada na diodzie kiedy przewodzi

3) Nie, dwa rezystory połączone szeregowo zachowują się inaczej - poczytaj o dzielniku napięciowym - dioda LED (idealna) w pewnym przedziale płynącego przez nią prądu powinna mieć ten sam spadek napięcia, a spadek napięcia na rezystorze jest proporcjonalny do płynącego przez niego prądu. Niestety, struktur półprzewodnikowych nie można traktować jak zwykłych rezystorów 🙂

[nism0]

Dnia 20.11.2018 o 22:32, wn2001 napisał:

1) Właśnie nie, przecież musisz wiedzieć, jakie napięcie wytracisz na rezystorze, a jest ono równe U zasilnia - U spadek na LED

 2) Tak, to napięcie przewodzenia - napięcie jakie się odkłada na diodzie kiedy przewodzi

3) Nie, dwa rezystory połączone szeregowo zachowują się inaczej - poczytaj o dzielniku napięciowym - dioda LED (idealna) w pewnym przedziale płynącego przez nią prądu powinna mieć ten sam spadek napięcia, a spadek napięcia na rezystorze jest proporcjonalny do płynącego przez niego prądu. Niestety, struktur półprzewodnikowych nie można traktować jak zwykłych rezystorów 🙂

Ad 1) Rozumiem, że spadek napięcia na diodzie, będzie zawsze taki sam niezależnie od napięcia wejściowego. Sprawdziłem to wczoraj z użyciem zasilacza laboratoryjnego. Niezależnie od tego jakie napięcie dałem na wejściu, na diodzie napięcie było mniej więcej takie samo, zmiana była tylko na rezystorze (odkładało się coraz więcej napięcia na nim, przez co się grzał).

[marek1707]

17 minut temu, nism0 napisał:

spadek napięcia na diodzie, będzie zawsze taki sam niezależnie od napięcia wejściowego

No bez przesady. W zakresie małych napięć na diodzie nie będzie przecież więcej niż podajesz z zasilacza. Gdybyś napięcie zwiększał od zera to w zakresie napięć <2V na diodzie LED będzie praktycznie tyle ile na wejściu a prąd prawie nie będzie płynąć (bo na oporniku jest prawie zero). Potem masz obszar w którym napięcie na diodzie zmienia się bardzo powoli (ale jednak w górę) a na oporniku odkłada się większość przyrostów w związku z czym prąd rośnie bardzo ładnie. Wtedy nie tylko opornik się grzeje ale i dioda. Ona co prawda przetwarza część mocy (jej napęcie przewodzenia Uf * prąd I) na światło, ale spora część ją grzeje bo sprawność jest daleka od 100%. Dalej, gdy napięcie nadal będzie rosło to wydzielane ciepło spali albo opornik albo diodę, zależy co ma mniejszy margines wytrzymałości. Zwykłe LEDy mają plastikowe obudowy i w środku temperatura rośnie szybko, jedyna droga uciekania energii na zewnątrz to metalowe nóżki. Dlatego LEDy mocy, służące do oświetlenia a nie do sygnalizacji mają metalowe podstawki albo inne elementy przygotowane do zamontowania na radiatorze. Bo jeśli masz jasno świecić to stosunkowo tak samo zwiększasz ilość energii marnowanej na ciepło.

Napiecie "startowe", które bardzo szybko dioda osiąga przy małych prądach a potem je "utrzymuje" w pewnym ich zakresie (wtedy mówimy o napięciu przewodzenia, choć trzeba je mierzyć dla pewnego standardowego prądu np. 10mA żeby było porównywalne z innymi diodami) jest zależne od pewnej cechy materiału z którego wykonana jest struktura półprzewodnikowa. Są diody (nieświecące) mające Uf<0.2V, typowe diody krzemowe (także nieświecące) mają to w okolicach 0.6V, diody emitujące podczerwień (IR) zaczynają sensownie promieniować przy 1V a potem są już LEDy, które w zależności od koloru mają od ok. 2V (czerwone) do sporo ponad 3V (niebieskie, białe).

http://lednique.com/current-voltage-relationships/iv-curves/

[nism0]

Dzięki marek! Po przeczytaniu powyższych postów i artykułu o diodach LED oraz kilku zabawach w pomiary, sprawa wygląda na jasną i przejrzystą dla mnie. Nie mam więcej pytań. Dzięki za wyrozumiałość Panowie. Temat można zamknąć😉