Расчет ограничительного резистора


      Когда мы подключали светодиод к батарейке, (см. "Диод, светодиод, фотодиод.") выяснилось что ток необходимо ограничивать. Если через светодиод пойдет слишком большой ток - светодиод сгорит. Если слишком маленький - светодиод будет слабо светиться или не будет светиться вовсе. Мы выяснили, что ограничить ток в цепи можно с помощью обычного резистора (мы использовали резистор номиналом 100 Ом). Перерисуем нашу схему, заменив батарею источником питания:


      Для того, что бы правильно рассчитать ограничительный резистор - необходимо знать максимальный ток, который может протекать через светодиод, обозначим его Imax и падение напряжения на светодиоде, обозначим его UL. Это справочные данные и для разных светодиодов они могут быть разными.

Программа Tinkercad Circuits любезно сообщила нам, что максимальный ток через светодиод, который используется в этой программе не должен превышать 20 мА. Напряжение падения на светодиоде при максимальном токе составляет 2,07 В.

Очевидно, что выбранный нами резистор, номиналом 100 Ом, не совсем подходит, ток получается в два раза меньше допустимого, а светодиод светит тускло. Напряжение питания всей схемы U в нашем случае составляет 3 В, такое же как при питании от батареи составленной из двух полутора-вольтовых элементов.


Очевидно, что ток I проходящий через светодиод точно такой же как ток, проходящий через резистор, а напряжение:

U=UL+UR           [1]
где U - напряжение питания схемы, UL - напряжение на светодиоде, UR - напряжение на резисторе.

      Напряжение UL известно и составляет 2,07 В, ток в цепи I не должен превышать максимальный ток, который может протекать через светодиод. Примем его равным максимальному току I=Imax, но в реальных рассчетах желательно чтобы он не превышал номинальное справочное значение. .

Из формулы [1] следует:

UR=U-UL           [2]
где U - напряжение питания схемы, UL - напряжение на светодиоде, UR - напряжение на резисторе.


UR= 3В - 2.07В = 0.93 В

Т.е. падение напряжения на резисторе должно составлять 0.93В. Так ток через резистор должен быть 0,02А, то следуя закону Ома, получим:

R=UR/I           [3]
где U - напряжение питания схемы, UL - напряжение на светодиоде, UR - напряжение на резисторе.


R= 0.93В / 0.02 = 46.5 Ом.

Ближайшее большее значение из ряда номиналов резисторов - 47 Ом.


Подставим это значение в нашу схему:


Как видим, все прекрасно работает, светодиод светится ярко, а ток в цепи не превышает макимально допустимый.

Задание




      Рассчитайте сопротивление ограничительного резистора. При расчетах принять максимальный ток светодиода Imax=18 мА, падение напряжения на светодиоде UL=2В, напряжение батареи питания U=9В

После расчетов подберите ближайшее сопротивление из ряда сопротивлений и смоделируйте результат в Tinkercad Circuits



Copyright © R9AL 2020 Все права защищены


Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования