Программирование Arduino урок 17 — закон Ома

Всем привет. Если, мы оглянемся назад и подытожим проделанную нами работу, то можем с уверенностью сказать следующее: проработан значительный объём теоретической информации, который подкрепляется выполнением практических (пускай и учебных) задач.

Плату Ардуино можно запрограммировать таким образом, чтобы она считывала значения напряжений из внешней схемы и выполняла, на основании полученных данных, какую-либо работу. Например, включала свет в помещении или измерив температуру/давление вкл/выкл дополнительную аппаратуру.

Сегодняшняя статья будет посвящена закону Ома, который имеет следующий вид:

напряжение (В) = ток (А) * сопротивление (Ом).

Обратим наше внимание на первую схему:

Для того, чтобы используемые в цепи элементы не вышли из строя, нужно ограничивать ток, который будет через них идти.

Схема состоит из источника питания и резистора. Напряжение источника – 5В, величина сопротивления резистора 220 Ом. На основании имеющихся данных, мы может рассчитать ток, который течёт в цепи.

  • напряжение (В) = ток (А) * сопротивление (Ом).
  • 5 (В) = Х (А) * 220 (Ом).
  • Х (А) = 5 (В) / 220 (Ом)
  • Х (А) = 0,0227 А = 22,7 мА

Переходим к немного более сложной схеме, которую мы уже использовали в одном из предыдущих уроков, а именно схема со светодиодом.

Но какой же ток будет протекать в такой схеме? На каждом элементе схемы происходит падение напряжения, это связано с тем, что радиоэлементы имеют свои внутренние сопротивления.

Суммарное падение напряжения = напряжение питания.

Особенность диодов кроется в том, что они находятся «как бы в выключенном состоянии», пока напряжение приложенное к выводам меньше определенной величины. Поэтому величина падения напряжения на диоде относительно постоянная.

У красных светодиодов падение напряжение составляет около 2,2В.

  • Напряжение питание = Падение напряжение на резисторе + падение напряжение на светодиоде
  • 5В = Падение напряжение на резисторе + 2,2 В
  • Падение напряжение на резисторе = 2,8 В.

Теперь рассчитываем ток:

  • 2,8 = I * R
  • I = 2,8 / R => 2,8 / 220 = 0.012 A

Такое значение тока безопасно для светодиода. Как по мне, лучше не доводить значение тока до предельной величины, а оставлять небольшой запас.

Видоизменим схему, заменив пару «резистор-светодиод» на два резистора с номиналами сопротивлений 1к и 9к Ом.

Рассмотрим альтернативную схему, в которой установлен 10к резистор.

Величина тока: 5В/10к = 0,0005 А = 0,5 мА

Такой же ток будет протекать и в схеме с 2 резисторами, суммарное сопротивление которых равно 10к. Для расчёта падения напряжения на резисторах воспользуемся законом Ома:

  • для 1к: напряжение = 0,0005А * 1000 Ом = 0,5 В;
  • для 9к: напряжение = 0,0005А * 9000 Ом = 4,5В

Рассмотрим ещё один пример схемы с двумя резисторами по 5к каждый. Падение напряжение в данном случае будет составлять 2,5В на каждом резисторе.

Как вы помните, падение напряжения на резисторе с номиналом сопротивления 9к составило 4,5В, а на резисторе 1к = 0,5В…

Такие пары резисторов называются делителями напряжения. Но из-за постоянной величины сопротивления такие делители не универсальны. Более продвинутый вариант – потенциометры, вращая ручки которых пользователь изменяем баланс сопротивлений.

Потенциометр имеет три вывода. Сопротивление между крайними вывода – постоянная величина. Сопротивление же между крайним и центральным выводом задаётся вращением регулятора.

Например: сопротивления потенциометра 10к. Вывернув регулятор в крайнее положение, мы получим сопротивление равное 10к (между центральный и крайним выводом). Повернув регулятор на половину, получим сопротивление в 5к.

Сопротивление общее = сопротивление первого плеча + сопротивление второго плеча.

Что же касается формулы расчета падения напряжения, то она имеет следующий вид:

В_вых = (Ом_2/Ом_1) * В_вх,
где, Ом_2 = сопротивление второго плеча; Ом_1 = сопротивление первого плеча.

Вращая регулятор, мы изменяем величину выходного напряжения.

Используя в своих проектах потенциометры, вы сможете уйти от необходимости задания значений переменных в коде программ и устанавливать их при помощи вращения регулятора потенциометра.

На этом всё, продолжение следует…

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


About alexlevchenko

Ценю в людях честность и открытость. Люблю мастерить разные самоделки. Нравится переводить статьи, ведь кроме того, что узнаешь что-то новое - ещё и даришь другим возможность окунуться в мир самоделок.

Добавить комментарий

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

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *