Frage:
Verwalten von Schaltkreisen über eine grundlegende Ebene hinaus
Mr. Hedgehog
2010-10-01 17:55:33 UTC
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Ich bin sehr neu in der Elektronik, also gehen Sie bitte ruhig mit mir um.

Während ich bisher ein paar grundlegende Bücher über Elektronik gelesen habe, ist eines der Dinge, die mich an der Elektronik am meisten verwirren, die Spannung und Strom wird basierend auf der Tatsache verwaltet, dass Strom den gesamten Stromkreis beeinflusst.

Hier ist eine sehr einfache Erklärung einer Situation, die mich verwirren würde.

Angenommen, ich hätte eine LED, die hatte Ein 330R-Widerstand an einer 5-V-Gleichstromversorgung und ich beschlossen, 4 weitere parallel anzuschließen. Nach den Gesetzen der Elektronik sollte dies den Strom erhöhen, der in jede LED fließt (nach meinen Berechnungen hat jede LED jetzt einen Widerstand von 66R - was den Strom auf pop -Pegel erhöht). P. >

Was wäre der beste Weg, um dies zu lösen?

Ein komplexeres Beispiel wäre, wenn ich eine PIC-gesteuerte Schaltung zum Erfassen von Spannung und Überprüfen auf eine bestimmte Tastenkombination hätte (eine elektronische Tastatur). . Ich entscheide mich dann, parallel eine Power-LED hinzuzufügen, um festzustellen, ob die Schaltung überhaupt eingeschaltet ist. Ich gehe davon aus, dass dies die in meinem ursprünglichen Stromkreis gelieferte Spannung und den Strom beeinflussen und möglicherweise die Leistung beeinträchtigen würde, nicht wahr?

Wenn ja, wie könnte dies am besten gelöst werden?

Ich denke, um es zusammenzufassen, ich bin verwirrt darüber, wie Schaltkreise jeglicher Komplexität verwaltet werden, wenn das Hinzufügen einer Komponente das Gleichgewicht von Spannung und Strom vollständig stören kann.

Ryall: Aus der Beschreibung geht nicht hervor, ob die "1 + 4" -Schaltung wie im folgenden Bild dargestellt ist. http://i.imgur.com/wLDrk.png
Ryall: Welche Art von LED verwenden Sie? Zum Beispiel rot / grün / gelb / blau, normale Helligkeit / hohe Helligkeit?
Ryall: In "beschlossen, 4 weitere parallel zu verbinden", was sind die 4? Ist es Widerstand + LED, LED oder Widerstand? Mit anderen Worten, welche der folgenden Komponenten zählt? 5 Widerstände + 5 LEDs / 5 Widerstände + 1 LED / 1 Widerstand + 5 LEDs?
@Peter, es war 5 + 5 - ich habe jetzt ein viel besseres Verständnis für dieses Zeug. Es macht Spaß, auf mich selbst zurückzublicken. :) :)
Fünf antworten:
#1
+13
akohlsmith
2010-10-01 18:06:44 UTC
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Der Strom durch jede LED würde sich nicht ändern. Jeder würde 5/330 oder 15 mA ziehen (I = V / R). Das Netzteil müsste 4 * 15mA oder 60mA liefern. Sie haben die Strommenge durch keine der LEDs geändert. Sie haben lediglich weitere parallel hinzugefügt.

Verwenden wir eine klassische Wasseranalogie: Sie haben einen Wassereimer mit einem einzigen Loch in den Boden gebohrt. Die Wassermenge, die aus diesem Loch fließt, ändert sich nicht, wenn Sie drei weitere Löcher in den Boden gebohrt haben. Die Menge an Wasser, die aus dem Eimer fließt, würde sich jedoch vervierfachen.

Denken Sie daran, dass in jedem Stromkreis der Strom, der durch in Reihe geschaltete Komponenten fließt, gleich ist und die Spannung zwischen den parallelen Komponenten gleich ist . Ich denke, hier liegt Ihre Verwirrung. Das Hinzufügen einer LED über einem Netzteil wirkt sich nicht auf die Spannung oder den Strom des bereits vorhandenen Stromkreises aus, genauso wie das Anschließen eines Radios an die Steckdose, an die eine Lampe bereits angeschlossen ist, nicht dazu, dass die Lampe dunkler wird. P. >

Wenn Sie immer noch verwirrt sind, kommentieren Sie bitte und ich werde klären. Es ist nichts Falsches daran, lernen zu wollen. :-)

Geniale Antwort, vielen Dank Andrew - mein Kopf ist jetzt, da Sie das geklärt haben, etwas weniger verschwommen.
Obwohl ich sicher bin, dass ich früher in einem Haus gelebt habe (nicht sehr lange), in dem das Anschließen eines Radios an eine Wandsteckdose, an der bereits eine Lampe angebracht war, die Lampe dunkler werden ließ (allerdings nicht aus den hier aufgeführten Gründen).
Der Strom durch jede LED beträgt nicht 5/330, sondern (5 - Vf) / 330, wobei Vf der Vorwärtsabfall der LED ist, normalerweise 1,2-1,5 V.
Ja, aber er hat auch keine LED mit einem Widerstand von 330 Ohm. Ich habe die Details weggelassen, um den Geist der Frage nicht mit pedantischen Details zu trüben. :-)
#2
+3
endolith
2010-10-01 19:01:43 UTC
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und ich beschlossen, 4 weitere parallel zu verbinden. Gemäß den Gesetzen der Elektronik sollte dies den Strom erhöhen, der in jede LED fließt.

Nein, jede LED würde immer noch den gleichen Strom haben, aber die Summe Der Strom, der von allen LEDs zusammen verwendet wird, wäre viermal so hoch.

, um parallel eine Power-LED hinzuzufügen und festzustellen, ob die Schaltung gerade eingeschaltet ist. Ich gehe davon aus, dass dies die in meinem ursprünglichen Stromkreis gelieferte Spannung und den Strom beeinflussen und möglicherweise die Leistung beeinträchtigen würde, nicht wahr?

Es könnte sein. Dies hängt von der Ausgangsimpedanz (oder dem Innenwiderstand) des Netzteils ab. Wenn das Netzteil (wie die meisten) eine niedrige Ausgangsimpedanz hat, ist der Spannungsabfall durch Hinzufügen einer weiteren Last nicht sehr groß. Eine niederohmige Stromversorgung wird als "steif" bezeichnet, da sich die Spannung beim Ändern der Belastung nicht sehr stark ändert. Ein LM7805 hat beispielsweise eine Ausgangsimpedanz von 15 mΩ (Tausendstel Ohm), was sehr niedrig ist. Es wurde entwickelt, um wechselnde Lasten mit Strom zu versorgen, ohne dass sich die Spannung ändert.

Wenn es eine hohe Ausgangsimpedanz hat, führt eine Erhöhung der Last dazu, dass die Versorgungsspannung abfällt, was sich auf die anderen Lasten auswirken kann.

Jede Komponente hat einen Innenwiderstand. Manchmal ist es wichtig, manchmal nicht.

#3
+3
Richard
2010-10-01 19:27:34 UTC
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Ich schlage vor, dass Sie die Schaltungsgesetze Ihres Kirchhoff überprüfen:

http://en.wikipedia.org/wiki/Kirchhoff%27s_circuit_laws

As O Engenheiro hat angegeben, dass sich die Spannungsquelle nicht ändert, wenn die Spannungsquelle als ideal angesehen wird. Wenn Sie einige Elektronikbücher gelesen haben, wissen Sie auch, dass eine Diode nicht dem Ohmschen Gesetz folgt. IE gibt es keine direkte Beziehung zwischen Strom und Spannung. Für schnelle und schmutzige Berechnungen kann jedoch davon ausgegangen werden, dass der Spannungsabfall 0,7 V beträgt (vorausgesetzt, es handelt sich um Silizium, was wahrscheinlich der Fall ist), da Ihre Quelle größer ist als dieser Wert (andernfalls könnte die Diode als offener Stromkreis behandelt werden)

Mit KVL wissen wir, dass VS - VResistor - VDiode = 0 => VResistor = 4,3 V

und jetzt seitdem Widerstände folgen dem Ohmschen Gesetz:

I = VR-Widerstand / Widerstand = 4,3 V / 330 = 13 mA

Der von der Quelle gezogene Gesamtstrom beträgt jedoch 4 × 13 mA = 52 mA

Dies ist bis auf die Zahlen korrekt. Der Spannungsabfall für eine normale Si-Diode beträgt 0,7 V, für LEDs liegt er je nach Typ im Bereich von 1,6 V bis 2,4 V. Für die roten Standard-LEDs beträgt sie 1,6 V bei Standardbetriebsstrom.
LEDs sind keine Si-Geräte. Beispielsweise sind die roten Standard-LEDs typischerweise Galliumarsenidphosphid (GaAsP) oder Aluminiumgalliumarsenid (AlGaAs). Übersicht: http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#Colors_and_materials
#4
+2
Daniel Grillo
2010-10-01 18:38:43 UTC
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Ohmsches Gesetz: V = R x I

Wie Sie sehen können, ist die Spannung direkt proportional zu Widerstand und Strom. Der Strom durch eine ideale Spannungsquelle wird vollständig von der externen Schaltung bestimmt. Die ideale Spannungsquelle ändert ihre Spannung nicht. Wenn also der Widerstandswert abnimmt, muss der Stromwert ansteigen, um den gleichen Spannungswert beizubehalten. Je niedriger der Widerstandswert ist, desto größer ist der aktuelle Wert.

Jede Last hat einen äquivalenten Widerstand. Wenn Sie in Ihrem Beispiel nur eine LED mit einem 330R-Widerstand (Last) hatten, hatten Sie eine Req = R1 (beliebiger Wert). Wenn Sie mehr LEDs und Widerstände einsetzen, haben Sie die Anforderung in R2 geändert. Wenn R2 < R1, steigt der Strom.

In der realen Welt hat die Quellenspannung eine Strombegrenzung, die sie bereitstellen kann. Wenn der Stromwert stark ansteigt, müssen Sie die Spannungsquelle wechseln.

Vielen Dank für Ihre Antwort, dies hat mir weiter klargestellt. Ich denke, was ich nicht bekommen habe, war, dass die Spannung zwischen den parallelen Komponenten gleich ist und dass die Schaltung nur die maximale Strommenge abgibt, die sie gleichzeitig kann. Zuvor hatte ich Strom / Spannung weniger als einen Eimer Wasser gedacht, sondern eher als einen Stromschlauch mit festem Strom. Bei der Klärung dieser Punkte für mich haben Sie mir beide erlaubt, die Grundlagen der Funktionsweise von Strom und Spannung vollständig zu verstehen - etwas, was 2 Starterelektronikbücher nicht konnten.
#5
+2
ajs410
2010-10-01 22:01:46 UTC
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Sie sprechen den Punkt eines PIC an. Die Pins des PIC liefern oder senken den Strom, der erforderlich ist, um den Ausgangspin auf 5 V oder 0 V zu bringen.

Angenommen, Sie haben eine LED-Anode an einen PIC-Ausgangspin angeschlossen. Die Kathode wird dann über Ihren Strombegrenzungswiderstand mit Masse verbunden. Wenn Sie dem PIC sagen, dass er eine 0 ausgeben soll, haben wir 0 V über der LED, sodass kein Strom durch sie fließt.

Nehmen wir nun an, Sie schalten den Ausgang auf eine 1. Jetzt gibt es 5 V über der LED LED und Widerstand; Die Ausgabe beginnt, Strom zu liefern. Die "1" verbindet den Ausgangspin mit der VDD-Schiene des PIC, sodass der Strom von dort kommt.

Jetzt gibt es diesen Stromstoß, bei dem vorher kein Strom vorhanden war. Der PIC fordert mehr Leistung. Leider ist die Stromversorgung "weit weg", und es dauert einige Zeit, bis sich die Anforderungen des PIC auf der ganzen Linie ausbreiten, und mehr Zeit, bis der Regler reagiert, und mehr Zeit, bis sich die Reaktion des Reglers wieder auf den VDD-Pin des PIC ausbreitet . Während dieser Zeit kann es zu einem katastrophalen Abfall der Stromversorgung am VDD-Pin des PIC kommen.

Um dies zu kompensieren, verwenden wir Bypass-Kondensatoren . Betrachten Sie sie als kleine Ladungspfützen. Wenn der Ausgangspin schaltet, benötigt der PIC mehr Strom, und der Kondensator kann einen Teil davon bereitstellen, bis der Regler reagieren kann. Aus diesem Grund müssen die Bypasskappen so nah wie möglich an den VDD / GND-Pins angebracht werden. Sie müssen in der Lage sein, beim Einschalten des Stroms so schnell wie möglich zu reagieren.



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