Gromadząc niezależne obwody, początkujące szynki stoją przed potrzebą ustalenia jednego lub drugiego oporu, którego wielkość nie jest w standardowej serii lub pod ręką. Dlatego pożądana wartość impedancji jest wybierana przez równoległe lub szeregowe połączenie elementów. Do poprawnego obliczenia wartości równoważnej najłatwiej jest użyć kalkulatora oporu, ale możesz również wykonać obliczenia samodzielnie, używając prostych wzorów.

Przypisanie i określenie impedancji

Prawie żadne urządzenie elektroniczne nie może obejść się bez oporników w swoim obwodzie. Będąc elementami pasywnymi, mają one główny cel - ograniczenie ilości prądu w obwodzie elektrycznym. Oprócz ograniczenia prądu służą one jako dzielniki napięcia lub boczniki w urządzeniach pomiarowych.

Opór elektryczny to wielkość, która ma charakter fizyczny i charakteryzuje zdolność przewodnika do przepuszczania prądu elektrycznego. Zasada działania rezystora została opisana przez wybitnego eksperymentatora Ohma. Później na jego cześć jednostkę oporności elektrycznej nazwano Ohm. Naukowiec, przeprowadzając serię eksperymentów, ustalił związek między siłą prądu, napięciem i rezystancją w przewodniku. W rezultacie wyprowadzono prostą formułę znaną jako prawo Ohma: I = U / R, gdzie:

  • I - prąd przepływający przez przewodnik, mierzony w amperach;
  • U to napięcie przyłożone do przewodu, jednostką miary jest Volt;
  • R jest rezystancją przewodnika, mierzoną w omach.

Później urządzenia, które są używane tylko jako elementy rezystancyjne w obwodach elektrycznych, nazywane są rezystorami. Takie urządzenia, oprócz wartości rezystancji, charakteryzują się mocą obliczoną według następującego wzoru: P = I2 * R. Wynikową wartość mierzy się w watach.

W obwodach stosowane jest połączenie równoległe i szeregowe przewodów. W zależności od tego zmienia się również wartość impedancji odcinka obwodu. Rodzaj połączenia, jeśli nie jest używany do wybrania pożądanej wartości, po prostu charakteryzuje zastosowanie rezystorów w pierwszym przypadku jako ograniczników prądu, a w drugim - jako dzielników napięcia.

Na schematach rezystory są oznaczone w formie prostokąta i podpisane łacińską literą R. Następnie podaje się numer seryjny i wartość rezystancji. Na przykład R23 1k oznacza, że ​​rezystor numer 23 ma rezystancję jednego kilo omów. Paski pokazane wewnątrz prostokąta charakteryzują moc rozpraszaną na przewodniku.

Podstawowe prawo zachowania stanów energetycznych: energia nigdzie nie znika i nie pojawia się znikąd, a jedynie zmienia kształt. Dlatego, gdy prąd jest ograniczony, część energii zamienia się w ciepło. Jest to ta część, która nazywa się mocą rozpraszania rezystora, tj. Wielkością, którą oporność może wytrzymać bez zmiany jego parametrów.

Sam rezystor może mieć inną konstrukcję i wygląd . Na przykład, aby być drutem, ceramiką, miką itp. Jest oznaczony na trzy sposoby:

  1. System pasków kolorów. Każdy słupek odpowiada za określony czynnik. Dekodowanie pasków można pobrać z katalogów lub kalkulatorów online.
  2. Cyfry i litery Liczba bezpośrednio wskazuje wartość oporu, a litera wskazuje mnożnik. Na przykład 15M to piętnaście megaomów.
  3. Cyfrowe Zwykle stosuje się trzy liczby, pierwsza i druga wskazują wartość oporu, a ostatnia to mnożnik. Na przykład 103 to dziesięć kilo omów.

Dlatego widząc, które rezystory są zainstalowane w obwodzie, początkujący amator radiowy nie jest trudny do obliczenia całkowitej rezystancji, szczególnie za pomocą kalkulatora online do łączenia rezystorów równolegle lub szeregowo. Jeśli nie można odróżnić oznaczenia na obudowie, jego rezystancję można zmierzyć za pomocą multimetru. Ale doświadczeni inżynierowie elektrycy wiedzą, że w celu dokładnego pomiaru konieczne będzie odłączenie jednego wyjścia rezystancyjnego od obwodu. Wynika to właśnie z rodzaju połączenia przewodu.

Połączenie równoległe

Takie połączenie rezystorów uzyskuje się przez połączenie dwóch lub więcej urządzeń elektrycznych, w których jeden z ich wniosków jest ze sobą połączony i tworzy pierwszy wspólny punkt, podczas gdy inne, jak pierwszy, tworzą drugi wspólny punkt. W tym przypadku napięcie na wszystkich elementach jest takie samo, a siła prądu upływowego zależy od ich impedancji.

Wzór na równoległe połączenie rezystorów jest następujący:

R = (R1 * R2 * R3 … * Rх) / (R1 + R2 + R3 … + Rх), gdzie Rх jest numerem seryjnym rezystora.

Wynika z tego, że prąd przepływający przez każdy przewodnik znajduje się we wzorze: In = U / Rn.

Na tej podstawie, przy połączeniu równoległym, uzyskana impedancja dwóch lub więcej rezystorów będzie mniejsza niż najniższa wartość rezystancji w połączeniu. Ponadto, gdy tylko dwa rezystory o tej samej wartości nominalnej są połączone równolegle, można je zastąpić równoważnikiem równym jednej sekundzie wartości tej wartości nominalnej.

Możesz więc podłączyć sto rezystorów, a następnie równoważną rezystancję określa się jako setną wartości nominalnej. Na przykład niech będzie sekcja obwodu z dziesięcioma opornikami połączonymi równolegle ze sobą o wartości nominalnej 10 omów, wtedy całkowita rezystancja będzie wynosić dziesiątą, a mianowicie Rob = 10/10 = 1 Ohm.

Ważne jest, aby pamiętać, że przy takim połączeniu wartość prądu zostanie podzielona przez każdy element, dlatego rezystory mogą być również używane z mniejszą mocą niż w przypadku użycia równoważnika, zastępując wszystkie połączenia równoległe.

Przykład wyboru zamiany

Podczas opracowywania urządzenia konieczne było zastosowanie rezystora 6 omów w sekcji obwodu. Badając nominalny zakres standardowych wartości wytwarzanych przez przemysł, można zauważyć, że nie ma w nim rezystora 6 omów.

Aby uzyskać pożądaną wartość, musisz użyć równoległego włączenia dwóch elementów. W tym przypadku równoważna wartość rezystancji dla dwóch rezystorów jest następująca:

  • 1 / R = (1 / R1) + (1 / R2);
  • 1 / R = (R1 + R2) / (R1 * R2);
  • Re = (R1 * R2) / (R1 + R2).

Z rozwiązania wynika, że ​​jeśli R1 zbiega się w wartości nominalnej z R2, wówczas całkowita wartość rezystancji jest równa połowie wartości jednego z elementów. Dlatego przy wymaganej wartości nominalnej 6 omów wartość ta będzie wynosić: Rx = 2 * 6 = 12 omów. Aby zweryfikować wynik, zastąp otrzymaną odpowiedź wzorem: Re = (R1 * R2) / (R1 + R2) = (12 * 12) / (12 + 12) = 6 omów.

Zatem rozwiązaniem tego problemu będzie równoległe włączenie dwóch rezystorów o wartości rezystancji 12 omów.

Zadanie znalezienia ekwiwalentu

Niech powstanie obwód z trzema równolegle połączonymi rezystorami i aby go uprościć, konieczne jest zastąpienie ich jednym elementem. Wartości znamionowe przewodów wynoszą: R1 = 320 Ohm, R2 = 10 Ohm, R3 = 1 kOhm. Aby rozwiązać problem, stosuje się dobrze znaną formułę:

  • 1 / R = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3);
  • Req = (R1 * R2 * R3) / (R1 + R2 + R3).

Przed podaniem wartości we wzorze należy je wszystkie przenieść do międzynarodowego systemu jednostek (SI). Tak więc jeden kilo Ohm jest równy 1000 omów, podstawienie tej wartości daje odpowiedź: Re = (320 * 1 * 1000) / (320 + 10 + 1000) = 2406 Ohm lub 2, 4 kOhm, co odpowiada wartości z serii standardowej. Ta technika obliczeniowa jest stosowana dla dowolnej liczby rezystorów połączonych równolegle.

Włączanie sekwencyjne

Ten rodzaj połączenia implikuje rodzaj połączenia, gdy rezystory są połączone tylko jednym zaciskiem, tworząc łańcuch, podczas gdy między jego początkiem a końcem nie ma przewodności odpowiadającej trybowi zwarcia. Przy zastosowaniu połączenia szeregowego siła prądu będzie taka sama dla każdego przewodu, a różnica potencjałów w sekcji obwodu będzie równa sumie różnic potencjałów na zaciskach każdego z przewodów. Obliczenie całkowitej wartości impedancji w tym przypadku jest dość proste, ponieważ wszystkie wartości nominalne elementów zawartych w łańcuchu są po prostu sumowane: Rtotal = R1 + R2 + … + Rn.

Na przykład w obwodzie zastosowano łańcuch rezystancyjny składający się z pięciu rezystorów: R1 = 32 Ohm, R2 = 16 Ohm, R3 = 1 kOhm, R4 = 4, 7 kOhm, R5 = 1 Ohm. Po przeniesieniu wszystkich ocen do systemu międzynarodowego odpowiedź jest równa: Rtotal = 32 + 16 + 1000 + 4700 + 10 = 5758 Ohm lub 5, 75 kOhm, co odpowiada standardowej wartości 5, 6 kOhm.

Połączenie mieszane

W tym przypadku w sekcji obwodu zastosowano połączenie równoległego i szeregowego połączenia elementów. Takie połączenie jest często nazywane równolegle-szeregowym:

  • W połączeniu szeregowym całkowita impedancja elementów jest wprost proporcjonalna do sumy rezystancji każdego z oporników.
  • Gdy przewody są połączone równolegle, wartość odwrotna do sumy impedancji obwodu odpowiada sumie wartości odwrotnych do rezystancji elementów połączonych równolegle.

Stosując te zasady, które obowiązują dla dowolnej liczby podłączonych przewodów w obwodzie, określa się całkowitą wartość impedancji dla dowolnego rodzaju połączenia. Aby określić równoważną wartość rezystancji połączenia szeregowego równoległego, sekcja obwodu jest podzielona na małe grupy rezystorów równoległych lub szeregowo połączonych. Następnie stosuje się algorytm, który pomaga optymalnie obliczyć równoważną wartość:

Całkowita rezystancja wszystkich węzłów w obwodzie z równoległym połączeniem rezystorów jest określana:

  1. Gdy w tych węzłach znajdują się połączone szeregowo przewodniki, początkowo bierze się pod uwagę ich rezystancję.
  2. Po obliczeniu wartości równoważnych wartości obwód upraszcza szereg rezystorów równoważnych.
  3. Znaleziono końcową wartość całkowitego oporu.

Na przykład istnieje obwód, w którym konieczne jest określenie całkowitej rezystancji obwodu, podczas gdy rezystancja rezystorów R1 = R3 = R5 = R6 = 3 Ohm, a R2 = 20 Ohm i R4 = 24 Ohm. Rezystancje R3, R4 i R5 są połączone szeregowo, więc całkowita impedancja w tej sekcji obwodu wynosi: Rob1 = R3 + R4 + R5 = 30 omów.

Po zamianie R3, R4, R5 na Rob1 rezystor R3 zostanie podłączony równolegle z tą rezystancją. Dlatego impedancja w tej sekcji będzie równa:

Rob2 = (R2 * Rob1) / (R3 + Rob1) = (20 * 30) / (20 + 30) = 12 omów.

Rezystory R1 i R6 są połączone szeregowo z Rob2 szeregowo, co oznacza, że ​​odpowiednikiem całego obwodu jest: Req = Rob1 + Rob2 + R6 = 3 + 12 + 3 = 18 Ohm.

Tak więc, krok po kroku, obliczana jest równoważna wartość dowolnej złożoności obwodu . Dzięki dużej liczbie przewodów zawartych w obwodzie elektrycznym nie jest trudno popełnić błędy w obliczeniach, więc wszystkie operacje są wykonywane ostrożnie lub używane są kalkulatory online.

Obliczenia online na kalkulatorze

Utworzono wiele stron internetowych, które pozwalają znaleźć rezystancję równoległych rezystorów w ciągu kilku sekund, używając wzorów do obliczania połączenia równoległego w ich algorytmach obliczeniowych. Takie kalkulatory są dość przydatne dla projektantów amatorów radiowych lub specjalistów REA, jeśli istnieje trudność w wyborze żądanej wartości rezystora, aby zastąpić go w obwodzie urządzenia elektronicznego.

Wygląd aplikacji internetowych może różnić się od siebie, ale zasada działania jest taka sama. Ważnym faktem w pracy programów jest fakt, że ich algorytmy obliczeniowe wykorzystują różną dokładność w zaokrąglaniu wyniku, więc odpowiedź w niektórych programach może być nieco inna podczas porównywania.

Sama aplikacja jest zwykle komórką, w której wpisywana jest wartość rezystorów w międzynarodowym systemie pomiarowym. Po wypełnieniu wszystkich pól naciśnięty zostanie przycisk „Oblicz”, a odpowiedź zostanie uzyskana w komórce naprzeciwko. Odpowiedź jest obliczana w omach. W niektórych aplikacjach można rozszerzyć funkcjonalność; są to takie funkcje, jak automatyczne przesyłanie wartości rezystorów do układu SI, wyświetlanie najbliższej standardowej wartości rezystancji z szeregu nominalnego, w pobliżu otrzymanej odpowiedzi.

Odwrotne przejście może być również użyteczną funkcją, gdy wprowadzony zostanie równoważny opór, aw odpowiedzi podana jest kombinacja wartości znamionowych przewodu dla połączenia równoległego.

Zatem obliczenia za pomocą kalkulatorów online pomagają rozwiązać problem nie tylko szybko, ale także dokładnie, co często jest wykorzystywane nie tylko przez radioamatorów, ale także przez profesjonalistów.

Kategoria:

Technologia