Расчет сопротивления резистора

Расчёт резистора для светодиода, формулы и калькулятор

Часто при изготовлении разнообразных устройств возникает необходимость использовать светодиоды и светодиодные индикаторы. Подключение светодиода к источнику питания выполняется, как правило, через ограничивающий ток резистор (гасящий резистор). Ниже описаны принципы и формулы для расчета гасящего резистора, а также небольшой калькулятор для быстрого подсчета.

Расчет сопротивления резистора

Расчет гасящего резистора для светодиода

Первым делом разберемся как выполнить расчет сопротивления гасящего резистора, от чего оно зависит и какой мощности должен быть резистор для питания светодиода от источника питания.

Расчет сопротивления резистора

Рис. 1. Схема подключения светодиода к источнику питания через резистор.

Как видим из схемы, ток (I) через резистор и светодиод протекает один и от же. Напряжение на резисторе равно разнице напряжений питания и напряжения на светодиоде (VS-VL). Здесь нам нужно рассчитать сопротивление резистора (R), при котором через цепь будет протекать напряжение I, а на светодиоде будет напряжение VL.

Допустим что мы будем питать светодиод от батареи напряжением 5В. как правило такое питающее напряжение используется при питании микроконтроллерных схем и другой цифровой техники.

Вычислим значение напряжения на гасящем резисторе. для этого нам нужно знать падение напряжения на светодиоде, это можно выяснить по справочнику для конкретного светодиода.

Примерные значения падения напряжения для светодиодов (АЛ307 и другие маломощные в подобном корпусе):

  • красный - 1,8. 2В;
  • зеленый и желтый - 2. 2,4В;
  • белые и синие - 3. 3,5В.

Допустим что мы будем использовать синий светодиод. падение напряжения на нем - 3В.

Производим расчет напряжения на гасящем резисторе:

Uгрез = Uпит - Uсвет = 5В - 3В = 2В.

Для расчета сопротивления гасящего резистора нам нужно знать ток через светодиод. Номинальный ток конкретного типа светодиода можно узнать по справочнику. У большинства маломощных светодиодов (наподобии АЛ307) номинальный ток находится в пределах 10-25мА.

Допустим что для нашего светодиода номинальный ток для его достаточно яркого свечения составляет 20мА (0,02А). Получается что на резисторе будет гаситься напряжение 2В и проходить ток 20мА. Выполним расчет по формуле закона Ома:

R = U / I = 2В / 0,02А = 100 Ом.

В большинстве случаев подойдет маломощный резистор с мощностью 0,125-0,25Вт (МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25). Если же ток и напряжение падения на резисторе будет очень отличаться то не помешает произвести расчет мощности резистора :

P = U * I = 2В * 0,02А = 0,04 Вт.

Таким образом, 0,04 Вт явно меньше номинальной мощности даже для самого маломощного резистора МЛТ-0,125 (0,125 Вт).

Произведем расчет для красного светодиода (напряжение 2В, ток 15мА).

Uгрез = Uпит - Uсвет = 5В - 2В = 3В.

R = U / I = 3В / 0,015А = 200 Ом.

P = U * I = 3В * 0,015А = 0,045 Вт.

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Теперь вы знаете как по формулам рассчитать гасящий резистор для питания светодиода. Для облегчения расчетов написан несложный онлайн-калькулятор:

Форму прислал Михаил Иванов.

Заключение

При подключении светодиодов не нужно забывать что они имеют полярность. Для определения полярности светодиода можно использовать мультиметр в режиме прозвонки или же омметр.

Использование гасящих резисторов оправдано для питания маломощных светодиодов, при питании мощных светодиодов нужно использовать специальные LED-драйверы и стабилизаторы.

*****

Параллельное соединение резисторов: расчет сопротивления

Казалось бы параллельное соединение резисторов скучная и никому ненужная тема из школьного курса физики или институтского курса электротехники, но это не так. Соединять параллельно резисторы может потребоваться в случаях:

  • Для увеличения тока, протекающий ток будет делиться между параллельно соединенными резисторами.
  • Для увеличения рассеиваемой мощности.
  • Для «подгонки» сопротивления, при отсутствии нужного номинала.

Расчет сопротивления резистора

Расчет параллельного соединения одинаковых резисторов

Это самый простой случай. Чтобы определить сопротивление группы резисторов нужно разделить сопротивление одного резистора на количество параллельно включенных резисторов:
R=R1/n.
Максимальная мощность группы резисторов можно найти умножив мощность одного резистора на количество резисторов:
P=P1*n.

Параллельное соединение любых резисторов

В общем случае при параллельном соединении любых резисторов суммируются проводимости резисторов. Проводимость резистора это обратная величина к сопротивлению: G=1/R и измеряется в Сименсах.
G=G1+G2+…+Gn.

Тоже самое для сопротивлений:
1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn, отсюда:
R=1/(1/R1+1/R2+…+1/Rn).

Расчет сопротивления резистора

Ещё можно рассчитать суммарное сопротивление, разделив произведение двух сопротивлений на их сумму:
R=(R1*R2)/(R1+R2).

Калькулятор двух параллельно включенных резисторов

Введите все сопротивления (все сопротивления должны быть либо в Омах, либо в кОмах…) и получите результирующее сопротивление, сопротивление будет в тех единицах в которых подставляли значени для расчета.(Если нужно ввести дробные величины, то нужно использовать десятичную точку, а не запятую.)

Интересный можно сделать вывод: величина сопротивления группы параллельно включенных резисторов всегда ниже величины сопротивления любого из резисторов.

Запись опубликована 20.10.2014 автором в рубрике Электроника для начинающих.

Навигация по записям

*****

  • Произошла ошибка; возможно, лента недоступна. Повторите попытку позже.

расчет резистора

Сочиняя собственную схему, приходится делать расчет резистора по сопротивлению и мощности. Кстати, в обиходе часто отождествляют резистор и сопротивление, что в корне неверно. Один является элементом электрической нагрузки, другой — параметр, физическая величина.
Расчет любого резистора не обойдется без применения закона Ома. поэтому надо знать его как таблицу умножения. И на все случаи расчет не сделать, попробую только задать направление, ведущее к желаемому результату.
Например, в 14-вольтовое зарядное устройство решили внедрить светодиод в качестве индикатора включения, а для него потребуется гасящий резистор, иначе сгорит. В ящике завалялся какой-то красный светодиод. О нем можно все узнать в справочниках Интернета, но если лень искать, исследуем сами.
Подключаем эту штучку к двум вольтам и замеряем амперы цепи. Получилось, допустим, 10mA. (Это данные из справочника для АЛ-307). Если качество свечения устраивает, делаем расчет требуемого резистора.Расчет сопротивления резистора
Представим цепочку в виде двух последовательных резисторов. Второй резистор — наш индикатор (R2) с дифференциальным сопротивлением (величина, меняющаяся в зависимости от приложенного напряжения) R2=U/I=2V/0,01A=200(Ом). Расчет производится в одной системе единиц, то есть всему быть в амперах, вольтах и омах .
С первым будем разбираться. При 14V необходимо сохранить прежний режим для АЛ-307. Как? Ток останется тем же при условии: 10mA=14V/(R1+R2). Неизвестен только расчетный компонент. Вычисляем, исходя из предыдущей формулы: R1=14V/10mA-R2=14V/0,01A-200Oм=1200Ом. Искомый R1=1,2кОм .
Теперь надо произвести расчет мощности резистора, чтобы он без проблем отдавал тепло, не перегреваясь.
Как известно, Р=I 2 R1=00,1A*0,01A*1200Ом=0,12Вт. Пришли к выводу, что впаять можно даже самый маленький.
Подобная система расчета гасящего резистора применяется во всех случаях, кроме шунтирования. Прежде всего это относится к шунтированию амперметров. Допустим, имеется 100-миллиамперный измерительный механизм (ИМ), нужен одноамперный.Расчет сопротивления резистора Параллельно ему подключается шунт в 10 раз меньшего R, чем ИМ. Беда в том, что значения R составляют десятые и сотые доли Ома, поэтому с расчетом ничего не выйдет. Просто берется кусок нихрома (иногда и меди), сечение и длина которого экспериментальным путем подгоняется до тех пор, пока показания стрелки измерительного механизма не увеличатся ровно десятикратно.

Добавить комментарий Отменить ответ

*****

Параллельное соединение резисторов. Калькулятор для расчета

Параллельное соединение резисторов — одно из двух видов электрических соединений, когда оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов. Зачастую резисторы соединяют последовательно или параллельно для того, чтобы создать более сложные электронные схемы.

Схема параллельного соединения резисторов показан на рисунке ниже. При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению:

Формула параллельного соединения резисторов

Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:

Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно закону Ома. можно найти по формуле:

Параллельное соединение резисторов — расчет

При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.

Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:

Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом.
Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:

Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.

Пример расчета №2

Найти общее сопротивление R из трех параллельно соединенных резисторов:

Общее сопротивление R рассчитывается по формуле:

Этот метод расчета может быть использованы для расчета любого количества отдельных сопротивлений соединенных параллельно.

Один важный момент, который необходимо запомнить при расчете параллельно соединенных резисторов – это то, что общее сопротивление всегда будет меньше, чем значение наименьшего сопротивления в этой комбинации.

Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов

Более сложные соединения резисторов могут быть рассчитаны путем систематической группировки резисторов. На рисунке ниже необходимо посчитать общее сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов:

Для простоты расчета, сначала сгруппируем резисторы по параллельному и последовательному типу соединения.
Резисторы R2 и R3 соединены последовательно (группа 2). Они в свою очередь соединены параллельно с резистором R1 (группа 1).

Последовательное соединение резисторов группы 2 вычисляется как сумма сопротивлений R2 и R3:

В результате мы упрощаем схему в виде двух параллельных резисторов. Теперь общее сопротивление всей схемы можно посчитать следующим образом:

Расчет более сложных соединений резисторов можно выполнить используя законы Кирхгофа.

Ток, протекающий в цепи параллельно соединенных резисторах

Общий ток I протекающий в цепи параллельных резисторов равняется сумме отдельных токов, протекающих во всех параллельных ветвях, причем ток в отдельно взятой ветви не обязательно должен быть равен току в соседних ветвях.

Несмотря на параллельное соединение, к каждому резистору приложено одно и то же напряжение. А поскольку величина сопротивлений в параллельной цепи может быть разной, то и величина протекающего тока через каждый резистор тоже будет отличаться (по определению закона Ома).

Рассмотрим это на примере двух параллельно соединенных резисторов. Ток, который течет через каждый из резисторов ( I1 и I2 ) будет отличаться друг от друга поскольку сопротивления резисторов R1 и R2 не равны.
Однако мы знаем, что ток, который поступает в цепь в точке «А» должен выйти из цепи в точке «B» .

Первое правило Кирхгофа гласит: «Общий ток, выходящий из цепи равен току входящий в цепь».

Таким образом, протекающий общий ток в цепи можно определить как:

Затем с помощью закона Ома можно вычислить ток, который протекает через каждый резистор:

Ток, протекающий в R1 = U ÷ R1 = 12 ÷ 22 кОм = 0,545 мА

Ток, протекающий в R 2 = U ÷ R2 = 12 ÷ 47 кОм = 0,255 мА

Таким образом, общий ток будет равен:

I = 0,545 мА + 0,255 мА = 0,8 мА

Это также можно проверить, используя закон Ома:

I = U ÷ R = 12 В ÷ 15 кОм = 0,8 мА (то же самое)

где 15кОм — это общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов (22 кОм и 47 кОм)

И в завершении хочется отметить, что большинство современных резисторов маркируются цветными полосками и назначение ее можно узнать здесь .

Параллельное соединение резисторов — онлайн калькулятор

Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных параллельно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором:

Подведем итог

Когда два или более резистора соединены так, что оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов, то говорят, что они соединены между собой параллельно. Напряжение на каждом резисторе внутри параллельной комбинации одинаковое, но токи, протекающие через них, могут отличаться друг от друга, в зависимости от величины сопротивлений каждого резистора.

Эквивалентное или полное сопротивление параллельной комбинации всегда будет меньше минимального сопротивления резистора входящего в параллельное соединение.

Расчет сопротивления резистора

*****

Расчет сопротивления для светодиодов

Светодиод. являясь полупроводниковым прибором отличается нелинейностью вольт-амперной характеристики (ВАХ); зависимость тока от напряжения носит экспоненциальный характер. Даже небольшое превышение напряжения питания может вызвать появление тока, способного вывести светодиод (далее СД) из строя.

Поэтому, для ограничения тока в качестве гасящего балласта применяют обычный резистор, от правильного расчета сопротивления которого зависит работа светодиода и срок его службы.

При питающем напряжении, превышающем рабочий диапазон напряжения СД может попросту сгореть, при заниженном - либо светиться “вполнакала”, либо совсем не включится.

Калькулятор расчета сопротивления резисторов для светодиодов

Калькулятор может быть использован для расчета сопротивления резистора для одного или нескольких, соединенных последовательно светодиодов (!). Номинал сопротивления резистора выбирается из ближайшего большего значения стандартного ряда.

При расчете на предложенном калькуляторе используются такие исходные данные как количество СД в цепи и схема их включения, а также прямое напряжение, ток СД и значение питающего напряжения.

Для определения прямого напряжения а тока СД в случае отсутствия технической документации прямое напряжение может быть определено исходя из цвета свечения диода (см. табл. ниже). Следует обратить внимание, что приведенные в таблице значения прямого напряжения будут верны для СД, рассчитанных на 20 mA.

Расчет сопротивления резистора

Для более мощных светодиодов рекомендуем воспользоваться значениями прямого напряжения, взятыми из технической документации СД.

Схемы подключения светодиодов

Если для последовательного подключения нескольких светодиодов к источнику питания для ограничения тока достаточно одного резистора, то при параллельном подключении следуем избегать использования одного гасящего резистора (см. схемы).

Расчет сопротивления резистора

Связано это с тем, что из-за даже небольшой разности собственных сопротивлений СД для корректной работы каждого требуется индивидуальное значение напряжения.

В противном случае один или несколько светодиодов будут светиться заметно ярче остальных, потребляя, соответственно больше тока, что чревато ускорением процесса деградации кристаллов диодов и быстрым выходом их из строя.

Поэтому, при параллельном подключении для каждого СД следует предусмотреть свой токоограничивающий резистор.

Говоря о подключении СД нельзя не упомянуть об обязательности соблюдения полярности подключения: к аноду диода должен подключаться “плюсовой”, к катоду - “минусовой” проводники от источника питания.

Информация

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *