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:
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:
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:
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 2021 Все права защищены
