Tinee9: Motstander i serie: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Opplæringsnivå: Oppføringsnivå.

Ansvarsfraskrivelse: La en forelder/foresatte se på hvis du er et barn fordi du kan forårsake brann hvis du ikke er forsiktig.

Elektronisk design går helt tilbake til telefon, lyspære, drevne anlegg i vekselstrøm eller likestrøm, etc. I all elektronikk støter du på 3 grunnkomponenter: Motstand, kondensator, induktor.

I dag med Tinee9 skal vi lære om motstander. Vi vil ikke lære fargekoder for motstander fordi det er to pakkestiler: Thruhole og SMD -motstand som hver har sine egne eller ingen koder.

Besøk Tinee9.com for andre leksjoner og kul teknologi.

Trinn 1: Materialer

Materialer:

Nscope

Motstandssortiment

Datamaskin (som kan kobles til Nscope)

LTSpice (programvare

Nedenfor er en lenke til Nscope og motstandssortimentet:

Sett

Trinn 2: Motstander

Motstander er som rør som lar vann strømme gjennom. Men forskjellige rørstørrelser lar en annen mengde vann strømme gjennom den. Eksempel et stort 10 tommers rør vil tillate mer vann å strømme gjennom det enn et 1 tommers rør. Det samme med en motstand, men bakover. Hvis du har en motstand med stor verdi, vil de færre elektronene kunne strømme gjennom. Hvis du har en liten motstandsverdi, kan du ha flere elektroner å strømme gjennom.

Ohm er enheten for en motstand. Hvis du vil lære historien om hvordan ohm ble enheten oppkalt etter den tyske fysikeren Georg Simon Ohm, kan du gå til denne wikien

Jeg skal prøve å holde dette enkelt.

Ohms lov er en universell lov som alt overholder: V = I*R

V = Spenning (potensiell energi. Enhet er volt)

I = Strøm (enkle termer antall elektroner som flyter. Enhet er ampere)

R = Motstand (Rørstørrelse, men mindre er større og større er mindre. Hvis du kjenner divisjon, er rørstørrelse = 1/x hvor x er motstandsverdien. Enhet er ohm)

Trinn 3: Matematikk: Seriemotstandseksempel

Så i bildet ovenfor er et skjermbilde av en LTspice -modell. LTSpice er programvare som hjelper elektriske ingeniører og hobbyfolk med å designe en krets før de bygger den.

I min modell plasserte jeg en spenningskilde (f.eks. Batteri) på venstre side med + og - i en sirkel. Jeg trakk deretter en linje til en sikksakk -ting (dette er en motstand) med R1 over den. Deretter tegnet jeg en annen linje til en annen motstand med R2 over den. Jeg tegnet den siste linjen til den andre siden av spenningskilden. Til slutt plasserte jeg en opp -ned -trekant på nedre linje på tegningen som representerer Gnd eller referansepunkt for kretsen.

V1 = 4,82 V (Nscope's +5V skinne Spenning fra USB)

R1 = 2,7Kohms

R2 = 2,7Kohms

Jeg =? Ampere

Denne konfigurasjonen kalles en seriekrets. Så hvis vi vil vite strømmen eller antallet elektroner som strømmer i kretsen, legger vi til R1 og R2 sammen som i vårt eksempel = 5,4 Kohms

Eksempel 1

Så V = I*R -> I = V/R -> I = V1/(R1+R2) -> I = 4.82/5400 = 0.000892 Ampere eller 892 uAmps (metrisk system)

Eksempel 2

For spark skal vi endre R1 til 10 Kohms. Nå vil svaret være 379 uAmps

Veien til svar: I = 4.82/(10000+2700) = 4.82/12700 = 379 uAmps

Eksempel 3

Siste praksiseksempel R1 = 0,1 Kohms Nå vil svaret 1.721 mAmps eller 1721 uArmps

Veien til svar: I = 4.82/(100+2700) = 4.82/2800 = 1721 uAmps -> 1.721 mAmps

Forhåpentligvis ser du at siden R1 i det siste eksemplet var liten, var strømmen eller forsterkere større enn de to foregående eksemplene. Denne økningen i strøm betyr at det strømmer flere elektroner gjennom kretsen. Nå vil vi finne ut hva spenningen vil være ved sondepunktet på bildet ovenfor. Sonden er satt mellom R1 og R2 …… Hvordan finner vi ut spenningen der ?????

Ohms lov sier at spenning i en lukket krets må = 0 V. Med den uttalelsen, hva skjer da med spenningen fra batterikilden? Hver motstand tar bort spenningen med en prosentandel. Når vi bruker eksempel 1 -verdier i eksempel 4, kan vi beregne hvor mye spenning som tas bort i R1 og R2.

Eksempel 4 V = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 uAmps * 2700 Ohm = 2.4084 Volt V2 = I * R2-> V2 = 892 uA * 2.7 Kohms = 2.4084 V

Vi vil runde 2.4084 til 2.41 Volt

Nå vet vi hvor mye volt som blir tatt av hver motstand. Vi bruker GND -sysmbolet (Upside down triangle) for å si 0 volt. Hva skjer nå, 4,82 volt produsert fra batteriet går til R1 og R1 tar 2,41 volt unna. Sondepunktet vil nå ha 2,41 volt som deretter går til R2 og R2 tar bort 2,41 volt. Gnd har da 0 volt som går til batteriet som deretter produserer batteriet 4,82 volt og gjentar syklusen.

Sondepunkt = 2,41 volt

Eksempel 5 (vi bruker verdier fra eksempel 2)

V1 = I * R1 = 379 uA * 10000 Ohm = 3,79 Volt

V2 = I * R2 = 379 uA * 2700 Ohm = 1,03 volt

Probe Point = V - V1 = 4.82 - 3.79 = 1.03 Volt

Ohms lov = V - V1 -V2 = 4,82 - 3,79 - 1,03 = 0 V

Eksempel 6 (vi bruker verdier fra eksempel 3)

V1 = I * R1 = 1721 uA * 100 = 0,172 volt

V2 = I * R2 = 1721 uA * 2700 = 4,65 volt

Probe Point spenning = 3,1 Volt

Veien til svar Probe Point = V - V1 = 4,82 - 0,17 = 4,65 volt

Probe Point alternativ måte å beregne spenning på: Vp = V * (R2)/(R1+R2) -> Vp = 4,82 * 2700/2800 = 4,65 V

Trinn 4: Eksempel på virkeligheten

Se Nscope.org hvis du ikke har brukt Nscope før

Med Nscope plasserte jeg den ene enden av en 2,7Kohm motstand i et kanal 1 -spor og den andre enden på +5V skinnesporet. Jeg plasserte deretter en andre motstand på et annet kanal 1 -spor og den andre enden på GND -skinnesporet. Vær forsiktig så du ikke har motstandens ender på +5V -skinnen og GND -skinnen berøring, ellers kan du skade Nscope eller ta noe i brann.

Hva skjer når du "korte" +5V til GND -skinner sammen, går motstanden til 0 Ohm

I = V/R = 4.82/0 = uendelig (veldig stort antall)

Tradisjonelt vil vi ikke at strøm skal nærme seg uendelig fordi enheter ikke kan håndtere uendelig strøm og har en tendens til å ta fyr. Heldigvis har Nscope en høy strømbeskyttelse for forhåpentligvis å forhindre brann eller skade på nscope -enheten.

Trinn 5: Real Life Test av eksempel 1

Når alt er konfigurert, skal Nscope vise deg verdien på 2,41 volt som det første bildet ovenfor. (hver hovedlinje over kanal 1 -fanen er 1 volt og hver mindre linje er 0,2 volt) Hvis du fjerner R2, motstanden som kobler kanal 1 til GND -skinnen, vil den røde linjen gå opp til 4,82 volt som på det første bildet ovenfor.

På det andre bildet ovenfor kan du se LTSpice -prediksjon oppfyller vår beregnede prediksjon som oppfyller våre virkelige testresultater.

Gratulerer, du har designet din første krets. Serie motstandstilkoblinger.

Prøv andre motstandsverdier som i eksempel 2 og eksempel 3 for å se om beregningene dine samsvarer med virkelige resultater. Øv også andre verdier, men pass på at strømmen din ikke overstiger 0,1 ampere = 100 mA = 100.000 uAmps

Følg meg her på instruktører og på tinee9.com