Podłączenie diody w dzielniku napięcia

[jahul12]

Cześć, mam dosyć podstawowe pytanie. Próbuję zrozumieć podstawowe zasady podłączenia diody LED. Mam 3 przypadki, 3 dzielniki napięcia. 

W 1. przypadku dioda jest podłączona równolegle do rezystora

w 2. przypadku dioda także jest podłączona do rezystora, lecz druga nóżka jest podłączona bezpośrednio do minusa

w 3 przypadku dioda jest podłączona szeregowo.

Pytanie brzmi, czy w tych połączeniach jest jakakolwiek różnica, czy wartości napięcia na diodzie będą takie same?

Może też nie do końca rozumiem sposób łączenia tego na płytce, czy na przykładzie przypadku nr 3., dodatnia nóżka powinna być wpięta między rezystory a druga do minusa, czy jedna nóżka powinna być podłączona do jednego rezystora a druga nóżka do drugiego?

[jand]

1 godzinę temu, jahul12 napisał:

czy w tych połączeniach jest jakakolwiek różnica

Jest.

W każdym przypadku prąd płynący przez diodę i napięcie na niej będzie inne. Rozwiązań z rys 1 i 2 raczej się nie stosuje, w rozwiązaniu z rys. 3 dajemy jeden opornik zamiast wszystkich czterech, o czterokrotnie większej wartości (chyba że nie mamy odpowiedniego, to kombinujemy).

Drugiego pytania  nie rozumiem (może by tak rysunek?).

Edytowano 21 marca przez jand

[H1M4W4R1]

@jand

Stosuje się. Nie jest to mądre rozwiązanie, ale za to tanie:

O ile dobrze pamiętam wartość rezystora 100K ustala minimalne napięcie, by na wzmacniaczu ustalił się stan wysoki (lepiej zastosować komparator, ale co kto lubi). Gdyby była sama Zenerka to obwód by się wzbudzał już przy napięciu przewodzenia diody, a tak obwód wzbudza się dopiero w momencie gdy

100K/2.1M * U >= Uz, co w przypadku Zenera 3.6V daje jakieś 75V (pi razy drzwi, nie musi to być dokładna wartość).

Głupie ale działa. Czemu? W układzie były już wzmacniacze, a dodwanie kolejnego rodzaju tranzystora mijałoby się z celem konsolidacji BOM... LM358/LM324 są tanie jak barszcz 😄 

 

Edytowano 21 marca przez H1M4W4R1

[jand]

24 minuty temu, H1M4W4R1 napisał:

by na wzmacniaczu ustalił się stan wysoki

To nie jest układ cyfrowy, ale analogowy, a wzmacniacz pracuje nie jako komparator, tylko układzie wtórnika napięciowego.  Czyli napięcie na wyjściu jest dokładnie takie same, jak na diodzie Zenera.

W miarę wzrostu  napięcia wejściowego od 0V do 75V napięcie wyjściowe wzmacniacza (ze względu na opornik 100k) będzie się w miarę liniowo rosło od 0V do 3,6V i następnie, dla napięć >= 75V, zatrzyma się (ze względu na diodę Zenera).

27 minut temu, H1M4W4R1 napisał:

obwód wzbudza się dopiero w momencie gdy 100K/2.1M * U >= Uz

o wzbudzaniu się tu czegokolwiek (czyli o powstawaniu oscylacji) nie może być tu mowy - brak dodatniego sprzężenia zwrotnego.

[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

[KaDe]

6 godzin temu, jahul12 napisał:

Pytanie brzmi, czy w tych połączeniach jest jakakolwiek różnica...

Przecież ze schematu widać że jest. 

 

6 godzin temu, jahul12 napisał:

czy wartości napięcia na diodzie będą takie same?

Nie. W przypadku 1 napięcie będzie niższe bo w teorii będzie zbliżone do 1/4 napięcia zasilania czyli 1,25V i jest za niskie by dioda się świeciła.
Natomiast w przypadku 2 i 3 napięcie na diodzie będzie wyższe i się zaświeci w drugim przykładzie mocniej (bo prąd diody będzie ograniczony tylko jednym rezystorem ) a w trzecim słabiej  bo jest 4 rezystory w szeregu. A napięcie na diodzie będzie +/- takie same. 

Pozdrawiam Krzysztof. 

[jahul12]

18 minut temu, KaDe napisał:

Przecież ze schematu widać że jest. 

No właśnie nie do końca to rozumiem, no bo teoretycznie dioda jest zasilana za rezystorem nr 1 w każdym przypadku a za tym rezystorem napięcie jest takie samo w każdym przypadku. Nie wiem czy dobrze to rozumiem, ale w praktyce na płytce wyobrażam to sobie tak, że jedna nóżka diody będzie podłączona za rezystorem nr 1, a druga nóżka diody za rezystorem nr 2 (dla przypadku nr 1), skoro napięcie za rezystorem jest takie samo, to w jaki sposób na diodzie napięcie w każdym przypadku będzie inne? Niestety jeszcze nie mam płytki żeby to sprawdzić w praktyce, ale chciałbym to zrozumieć

Edytowano 21 marca przez jahul12

[KaDe]

Sprawa jest prosta. Podejdź do sprawy w ten sposób. Nie ma tam diody w ogóle (tak rozpatruj 1 i 2 schemat), i jaki masz wtedy rozkład napięć na rezystorach? Między minusem i co rezystor w górę to masz o 1/4 napięcia zasilania wyższe? Czyli na każdym z nich odkłada się po około 1,25V przy zasilaniu 5V? Podłączając diodę świecącą która do osiągnięcia na niej napięcia świecenia ma bardzo dużą rezystancję i praktycznie nie bierze się jej pod uwagą przy pomiarach nie zmienia ona rozkładu napięć i prądów w tym układzie. Ale ten sam układ gdybyś zasilił np. 9V to dioda się zaświeci tylko dla tego że jest elementem tzw. nie liniowym i reaguje na napięcie. A te przykładowe 9V dzielone na 4 daje spadek na pojedyńczym rezystorze około 2,25V i dioda  czerwona się zaświeci , a niebieska już nie.
Czy już mniej więcej to rozumiesz?  
Ten post powinien Ci pomóc: https://forbot.pl/forum/topic/23948-potencjometr-a-diody-swiecace/#comment-202054

Edytowano 21 marca przez KaDe

[jahul12]

@KaDe Rozrysowałem jeden schemat na nowo z tym jak według mnie wygląda rozkład napięć, dla zasilania 9V. Rozumiem jak działa dzielnik napięcia, że pomiędzy rezystorami spada nam napięcie o 2.25V dla zasilania 9V i rezystorów 1k om, więc skoro włączam diodę za 1 rezystorem gdzie jest napięcie 6.75V, to czy na diodzie nie będzie 6.75 V dla tego schematu? Jeśli nie to jak to obliczyć?  I w jaki sposób różniły by się wartości na zasilaniu diody jeśli podłączę ją tak jak na środkowym schemacie z poprzedniego zdjęcia? 

[KaDe]

11 godzin temu, jahul12 napisał:

...więc skoro włączam diodę za 1 rezystorem gdzie jest napięcie 6.75V...

Błąd w rozumowaniu.  Masz owszem 6,75 V ale względem minusa. A na samej diodzie masz takie ile wynosi spadek wynikający z rezystancji rezystorów. Dopiero gdy spadek jest wyższy niż napięcie świecenia diody, dioda bierze na siebie prąd jaki tylko jest w stanie popłynąć wynikający z prawa Ohma i zachowuje się podobnie do diody Zenera. 
Zrób jeszcze dalej idący eksperyment. Zasil ten układ jeszcze wyższym napięciem.. a zobaczysz że na rezystorze R2 odłoży się prawie "tylko" napięcie świecenia diody. 
P.S. Nie wiem jaki kolor diody tu używasz ale czerwona dioda w tym układzie powinna świecić i już napięcie na R2 powinno mieć wartość napięcia świecenia diody. Tak można eksperymentować połączając różne diody łącznie z Diodami Zenera (oczywiście wysokość napięcia muszi być odpowiednio dopasowane do efektu Zenera). 

Pozdrawiam Krzysztof. 

[jahul12]

1 godzinę temu, KaDe napisał:

A na samej diodzie masz takie ile wynosi spadek wynikający z rezystancji rezystorów.

Z czego to wynika?

[KaDe]

3 godziny temu, jahul12 napisał:

Z czego to wynika?

Z faktu jeśli napięcie na diodzie jest niższe od jej napięcia pracy to praktycznie prąd przez nią nie płynie (więc można ją pominąć w obliczeniach). Sytuacja zmienia się jednak z chwilą osiągnięcia tego napięcia bo jest ono wówczas wręcz na siłę utrzymywane (czytaj stabilizowane do granic wytrzymałości  przez wydzieloną moc na diodzie). Pisałem wcześniej że dioda zachowuje się inaczej jak rezystor który jest elementem liniowym. 
Zamiast świecącej diody podłącz zwykłą diodę prostowniczą raz w jednym kierunku a potem odwrotnie i wtedy sam wyciągniesz odpowiednie wnioski widząc że zamiast 2.25V będziesz miał na rezystorze R2 0,65V ? Zwykła dioda w kierunku przewodzenia ma taki spadek napięcia. 
Pozdrawiam Krzysztof. 

[Sylba]

9 godzin temu, jahul12 napisał:

A na samej diodzie masz takie ile wynosi spadek wynikający z rezystancji rezystorów.

Tak to prawda, ale zauważ, że wraz ze zmianą natężenia prądu płynącego przez rezystory i diodę zmieniają się spadki napięć.

Przez Rezystory R1, R3, R4 płynie taki sam prąd jak przez równolegle połączone rezystor R2 i diodę.

Ir1 = Ir3 = Ir4 = Ir2 + Id

Spadki napięcia na rezystorach R1, R3 i R4 są sobie równe, ale spadek napięcia na R2 i || diodzie już nie. Spadek napięcia na diodzie i || połączonym R2 wyniesie:

VR2= VD = Vcc - VR1 - VR3 - VR4 gdzie Vcc = 9V

Wielkość prądu płynącego przez diodę zależy od spadku napięcia na diodzie i rezystancji diody, która także jest zależna od spadku napięcia.
Jeśli pominiemy diodę, to tak jak napisałeś, na każdym rezystorze od R1 do R4 będzie spadek napięcia 2,25V. Jeśli teraz włączysz czerwoną diodę LED na której w stanie przewodzenia spadek napięcia może wynosić od 1,6 do 2,2V (średnio 1,9V), to spadki napięć na rezystorach R1, R3 i R4 będą wynosiły (9 - 1,9)/3 = 2,367V, prąd płynący w obwodzie I=VR1/R1=2,367/1000=2,367 mA. Taki prąd płynie sumarycznie przez R2 i diodę. Przez R2 będzie płynął prąd IR2 = 1,9/1000 = 1,9mA a przez diodę Id=2,367 - 1,9 =0,467 mA.

Dla ilustracji powyższych obliczeń wyniki symulacji w LTSpice.

Jak widać 

I(R1):     0.00248181     device_current
I(R3):     0.00248181     device_current
I(R4):     0.00248181     device_current

oraz 

I(D1):     0.000927248     device_current
I(R2):     0.001554560     device_current

I(D1) + I(R2) = 0.002481808

Różnice wartości prądów w stosunku do obliczeń wynikają z przyjętego w LTSpice modelu diody LED, dla którego spadek napięcia wyniósł 1,55V, a nie jak w obliczeniach 1,9V.