Skocz do zawartości

Kurs elektroniki I: diody w szeregu vs diody rownolegle


Pomocna odpowiedź

Cześć, Mikroprocesorki! 🤣

Od dwóch tygodni uczę się wyłącznie jednego rozdziału z kursu - rozdziału o diodach.

Zarówno w książce jak i w artykule o mocy na blogu wspomina się, że bateria 9V będzie za słaba do podłączeniu wielu diod w szeregu. Niestety nigdzie nie było wyjaśnienia tego zjawiska.

Zrobiłem test i podpiąłem 4 zielone diody w szeregu. Nie musiałem nawet użyć rezystora, diody ledwo świeciły a prąd był na poziomie 11µA.
Oczywiście równolegle mogłem podpiąć 5 diod - wszystkie świeciły jasno i rezystory były konieczne.

Pytanie brzmi:
Jaka zasada ma tu efekt? Czy jest tu jakieś konkretne prawo w grze? Jak zrozumieć tę dwojakość?

Link to post
Share on other sites

Tak, to bardzo dobry artykuł, choć odnoszę wrażenie, iż zniechęca do łączenia diod równolegle (screen poniżej), a to bodaj najbezpieczeniejszy sposób.
Kluczem wydaje mi się być tu dobór baterii do takiego układu, a nie rezygnacja z połączenia równoległego. Przynajmiej tego nauczyłem się przez ostatni tydzień.

W połączeniu szeregowym, aby obliczyć R muszę odjąć V wszystkich diod od prądu baterii. W równoległym - obliczenia prowadzę dla każdej diody z osobna, tak jakby prąd baterii był nieograniczony.
I tego właśnie nie umiem sobie wyobrazić.

Screenshot 2021-02-05 162203.png

Link to post
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

Tak, to oczywiste. Hmmm... Może nie umiem tego dobrze wytłumaczyć.

Jeśli łączę diody szeregowo, to prąd ubywa - to wydaje mi się logiczne i naturalne. Dlatego cztery diody ledwo świecą na jednej baterii. Nawet mi to z wyliczeń wynika - dodałem spadek V każdej diody do siebie.

Ale gdy połączę je równolegle to nagle już nie jest istotne, że w układzie są też inne diody. Podłączyłem 5 i działały ładnie. Szukając R nawet nie uwzględniałem pozostałych diod.

Link to post
Share on other sites

Bardzo dziękuję za wyczerpujące wskazówki. Są one dla mnie bardzo cenne.

Wydaje mi się, że problem w zrozumieniu tego problemu sprowadza się właśnie do ostatniego paragrafu.

3 godziny temu, Treker napisał:

Jeśli u Ciebie w podłączeniu szeregowym diody świeciły słabo to znaczy, że miałeś źle dobrany rezystor i bateria nie dawała sobie rady z zasileniem takiego układu. Powtórz eksperyment np. na 3 diodach. W obu przypadkach diody powinny świecić tak samo 🙂

Ale dlaczego w tym układzie świeciły słabo podczas gdy w równoległym rozstawieniu mogłem dodać jeszcze jedną i świeciły jasno.

W mojej głowie te dwa systemy nie sumują się, nie mają sensu. Tu jest chyba całe źródło moich kłopotów w zrozumieniu tych układów. Skąd się wzięło dodatkowe napięcie które nie było dostępne w równoległym trybie?

Link to post
Share on other sites

To bardzo proste. Po prostu nie zrobiłeś połączenia równoległego (czyli jeden rezystor i szeregowo z nim diody połączone równolegle), a skonstruowałeś kilka obwodów składających się z rezystora i diody każdy. W tej sytuacji każdy taki obwód powinieneś rozpatrywać oddzielnie.

To tak, jak z lampkami i gniazdkiem w domu. Ile lampek byś nie podłączył, każda będzie świecić tak samo niezależnie od tego, ile ich podłączysz.

Oczywiście - w obu przypadkach jeśli podłączysz ich odpowiednio dużo, zauważysz, że lekko przygasną. W przypadku diod daje o sobie znać rezystancja wewnętrzna baterii, w przypadku lampek i gniazdka - rezystancja przewodów dochodzących do gniazdka[1]. Możesz to zaobserwować podłączając do tego samego gniazdka małą lampkę (z klasyczną żarówką, np. 25 czy 40W) i np. 1.5 kW czajnik.

---

[1] wiem, potężne uproszczenie, ale wystarczające na nasze potrzeby.

  • Pomogłeś! 1
Link to post
Share on other sites
15 godzin temu, grzegorzc napisał:

 Przy połączeniu równoległym, z kolei, spadek napięcia na zestawie diod jest mniej więcej taki jak na jednej diodzie i proporcjonalnie dużo mniejszy niż na samym rezystorze, co powoduje większą stabilność prądu (ale przy większych stratach).

OK, a dlaczego w równoległym układzie spadek napięcia wszystkich diod jest równy jednej?

Innymi słowy: Czy do baterii 9V mogę podłączyć 50 diod?

Dla mnie wyobrażenie sobie szeregowego układu jest proste: mogę podłączyć tylko tyle diod ile napięcia w sumie może mi zapewnić bateria. W równoległym przekraczam tę sumę i przekraczam granice pojmowania.

4 godziny temu, ethanak napisał:

[1] wiem, potężne uproszczenie, ale wystarczające na nasze potrzeby.

Nie martwmy się symplifikacją. Zauważyłem, że każde wideo Forbotu zawiera zdanie wytłumaczenia lub obrony przed krytyką 'znawców tematu' - to zupełnie niepotrzebne. Uproszczenia są dobre i jak widać na moim przykładzie, wręcz konieczne. 😀

Gdy piszesz, że w przypadku połączenia równoległego każdy obwód muszę rozpatrywać oddzielnie to napotykam dysonans poznawczy z racji tego, że przecież mam tylko jedną baterie. I moje kojarzenie prowadzi do analogii z samochodem: czy na jednym silniku mógłbym łatwiej prowadzić 5 pojazdów gdyby każdy miał swoje oddzielne układy rozrządu?

Dziękuję wszystkim za cierpliwość.

Link to post
Share on other sites
10 minut temu, EagleEye napisał:

napotykam dysonans poznawczy z racji tego, że przecież mam tylko jedną baterie

Tak samo masz tylko jedno gniazdko w ścianie, prawda? A nawet jeśli masz kilka, to spotykają się na jednym bezpieczniku. A nawet jeśli na kilku, to gdzieś tam w końcu te przewody się spotkają... a przecież jasność świecenia Twojej lampki nie zależy od tego, czy sąsiad podłączony do tego samego trafa właśnie śpi i ma wszystkie światła pogaszone, czy zajmuje się pędzeniem bimbru w pralce albo włączył lampy nad doniczkami z mar... tą, znaczy, marchewką 🙂

11 minut temu, EagleEye napisał:

I moje kojarzenie prowadzi do analogii z samochodem: czy na jednym silniku mógłbym łatwiej prowadzić 5 pojazdów gdyby każdy miał swoje oddzielne układy rozrządu?

Zła analogia. Lepsza by była: jeden zbiornik paliwa i pięć silników, każdy ze swoim układem rozrządu. A tak się na pewno da - dopóki silniki nie zaczną żreć tyle paliwa, że nie zdąży ono wypływać ze zbiornika.

Tak samo tutaj: masz kilka diod i każda ma swój rezystor (tak jakby pięć silników i każdy ma swój rozrząd). I jedną baterię (czyli zbiornik paliwa).

 

  • Lubię! 2
Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, ethanak napisał:

Tak samo tutaj: masz kilka diod i każda ma swój rezystor (tak jakby pięć silników i każdy ma swój rozrząd). I jedną baterię (czyli zbiornik paliwa).

Czekaj, czyli w równoległym to rezystory rozprowadzają (i limitują pobór) prądu, dzięki czemu starcza go dla wszystkich? A w szeregowym po prostu wszystkie diody żrą bez opamiętania? Czy dobrze to widzę? To znaczy, chyba zaczynam to widzieć.

Link to post
Share on other sites
(edytowany)
3 godziny temu, EagleEye napisał:

OK, a dlaczego w równoległym układzie spadek napięcia wszystkich diod jest równy jednej?

Innymi słowy: Czy do baterii 9V mogę podłączyć 50 diod?

 

Opisany tu przypadek dotyczy połączenia równoległego bezpośredniego, z jednym rezystorem. Czemu takie łączenie jest niezalecane, pisałem wyżej.

image.png.807d29930d4d72f8fd872570f5efd21f.png

W wersji z oddzielnym rezystorem na każdą diodę, jest lepiej bo sterujesz prądem każdej diody niezależnie.

Tak, możesz podłączyć równolegle 50 diod, czy zaświecą to już zależy od wydajności prądowej baterii. Jeżeli dobierzesz rezystory tak, żeby na każdą diodę przypadł 1mA, to np 48 diod będzie razem pobierać z baterii ok 48mA, pytanie na ile taka bateria wystarczy. Jeżeli chciałbyś puścić 10mA na każdą to już masz obciążenie 0,48A, też niejedna bateria da radę, tyle, że będzie działać co najmniej 10 razy krócej niż w pierwszym wypadku.

Dlatego większą ilość diod optymalnie jest łączyć szeregowo-równolegle, w pakietach np po 3 szeregowo, z jednym rezystorem, i takich pakietów 3-diodowych możesz łączyć dowolną ilość równolegle.

image.png.3506e78c31296bbc1d8dc6e5d5192c6e.png

W takim układzie będzie mniej strat na rezystorach, jeden rezystor zasili 3 diody, jak łatwo policzyć ta sama ilość diod (48) daje 16 zestawów, czyli przy prądzie 1mA na zestaw, będzie pobierać z baterii tylko 16mA zamiast 48mA przy łączeniu równoległym, dając tyle samo światła. Ile takich zestawów i jak długo bateria będzie w stanie zasilać równolegle to zależy tylko od jej wydajności prądowej. To tak jak powyżej opisał @ethanak, jak masz w domu bezpiecznik 16A to możesz do gniazdek i rozgałęźników podłączyć dowolną ilość odbiorników, byle by w sumie nie pobierały więcej niż 16A. Podobnie masz z baterią tylko w mniejszej skali.

 

Edytowano przez grzegorzc
  • Pomogłeś! 1
Link to post
Share on other sites
(edytowany)

😮 Zaczynam to widzieć.

Przeprowadziłem dwa eksperymenty.

Poniżej oba układy.

Pierwszy, to układ szeregowy.
1871034179_Screenshot2021-02-06232955.thumb.png.a52877c509b87e3bc685701f625877f9.png

Diody nawet się nie zaświeciły: I = 0mA. Gdy dodałem rezystor to zmiany wynosiły mikro wartości, więc nie był potrzebny.
Co ciekawe, Napięcie całego szeregu wynosiło 9.28V ale poszczególne diody wykazywały 1.24V, co w sumie wynosi tylko 6.2V
Czy popełniłem gdzieś błąd?

 

Drugi układ to diody z rezystorami równolegle.

971511885_Screenshot2021-02-06232919.thumb.png.041945aed62a0e2596df57ccc8d14e34.png
Diody świeciły jasno, ale uwaga - cały układ pobierał 70mA !
Wszystko wyglądało zgodnie z matematycznymi wyliczeniami. Tu każda dioda miała 2V.

I teraz pytanie, które mam nadzieję uda mi się wreszcie sformułować.

1. Co stanęło na przeszkodzie w układzie szeregowym, że diody nie wzięły sobie potrzebnych amperów? Przecież Napięcie wynosiło pełne możliwości tej baterii, którą używam - jak mogły nie wyciągnąć prądu?

Lub też (to samo pytanie z drugiego punktu widzenia):

2. Jak to możliwe, że każda z pionowych ścieżek w układzie równoległym była sobie w stanie zapewnić 7.5 (każda) i wziąć tyle amperów ile trzeba.

 

Edytowano przez EagleEye
poprawione nieścisłości w liczbach.
Link to post
Share on other sites
  • Gieneq zmienił tytuł na: Kurs elektroniki I: diody w szeregu vs diody rownolegle

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.