Pri zhromažďovaní nezávislých obvodov sú šunky pre začiatočníkov konfrontované s potrebou preukázať jeden alebo druhý odpor, ktorého veľkosť nie je v štandardnej sérii ani po ruke. Preto je požadovaná hodnota impedancie vybraná paralelným alebo sériovým zapojením prvkov. Pre správny výpočet ekvivalentnej hodnoty je najjednoduchšie použiť kalkulačku odporu, ale výpočty môžete vykonať aj pomocou jednoduchých vzorcov.

Priradenie a stanovenie impedancie

Takmer žiadne elektronické zariadenie sa nezaobíde bez odporov vo svojom obvode. Ako pasívne prvky majú hlavný účel - obmedziť množstvo prúdu v elektrickom obvode. Okrem obmedzenia prúdu slúžia ako merače napätia ako deliče alebo skraty napätia.

Elektrický odpor je veličina, ktorá má fyzikálny charakter a charakterizuje schopnosť vodiča prejsť elektrickým prúdom. Princíp činnosti rezistora bol opísaný vynikajúcim experimentátorom Ohmom. Neskôr, na jeho počesť, sa jednotka elektrického odporu volala Ohm. Vedec, vykonávajúci sériu experimentov, zistil vzťah medzi prúdovou silou, napätím a odporom vo vodiči. Výsledkom bolo odvodenie jednoduchého vzorca známeho ako Ohmov zákon: I = U / R, kde:

  • I - prúd prechádzajúci vodičom, meraný v ampéroch;
  • U je napätie privedené na vodič, merná jednotka je volt;
  • R je odpor vodiča meraný v ohmoch.

Neskôr sa zariadenia, ktoré sa používajú iba ako odporové prvky v elektrických obvodoch, nazývajú rezistory. Takéto zariadenia sa okrem hodnoty odporu vyznačujú výkonom vypočítaným podľa nasledujúceho vzorca: P = I2 * R. Výsledná hodnota sa meria vo wattoch.

V obvodoch sa používa paralelné aj sériové pripojenie vodičov. V závislosti od toho sa mení aj hodnota impedancie časti obvodu. Druh pripojenia, ak sa nepoužíva na výber požadovanej hodnoty, charakterizuje použitie rezistorov iba v prvom prípade ako obmedzovače prúdu av druhom - ako deliče napätia.

Na obrázkoch sú odpory znázornené vo forme obdĺžnika a sú označené latinským písmenom R. Ďalej je uvedené sériové číslo a hodnota odporu. Napríklad R23 1k znamená, že číslo 23 rezistora má odpor jeden kilo ohm. Pruhy zobrazené vo vnútri obdĺžnika charakterizujú výkon rozptýlený na vodiči.

Základný zákon ochrany energie uvádza: energia nikde nezmizne a nevyzerá z ničoho nič, iba mení tvar. Preto, keď je prúd obmedzený, časť energie sa premení na teplo. Táto časť sa nazýva disipačná sila odporu, t.j. jeho veľkosť, ktorú odpor odolá bez zmeny jeho parametrov.

Samotný rezistor môže mať odlišný dizajn a vzhľad . Napríklad drôt, keramika, sľuda atď. Je označený tromi spôsobmi:

  1. Systém farebných prúžkov. Každý stĺpec je zodpovedný za špecifický faktor. Dekódovanie prúžkov je možné získať z adresárov alebo online kalkulačiek.
  2. Čísla a písmená. Číslo priamo označuje hodnotu odporu a písmeno označuje multiplikátor. Napríklad 15M je pätnásť megohmov.
  3. Digital. Zvyčajne sa používajú tri čísla, prvé a druhé označujú hodnotu odporu a posledné je multiplikátor. Napríklad 103 je 10 kilo ohmov.

Preto, keď vidíme, ktoré odpory sú nainštalované v obvode, nie je pre začínajúceho rádia amatérske ťažké vypočítať celkový odpor, najmä pomocou online kalkulačky na paralelné alebo sériové zapojenie odporov. Ak nie je možné rozlíšiť označenie na kryte, jeho odpor možno merať multimetrom. Ale skúsení elektrotechnici vedia, že na presné meranie budete musieť odpojiť jeden odporový výstup z obvodu. Je to presne kvôli typu pripojenia vodiča.

Paralelné pripojenie

Takéto spojenie rezistorov sa získa kombináciou dvoch alebo viacerých elektrických zariadení, v ktorých jeden z ich záverov je spolu spojený a tvoria prvý spoločný bod, zatiaľ čo iné, ako prvý, tvoria druhý spoločný bod. V tomto prípade je napätie vo všetkých prvkoch rovnaké a sila priechodného prúdu závisí od ich impedancie.

Vzorec pre paralelné pripojenie odporov je nasledujúci:

R = (R1 * R2 * R3 … * Rх) / (R1 + R2 + R3 … + Rх), kde Rх je sériové číslo odporu.

Z toho vyplýva, že prúd tečúci cez každý vodič sa nájde podľa vzorca: In = U / Rn.

Na základe toho bude pri paralelnom pripojení výsledná impedancia dvoch alebo viacerých odporov nižšia ako najnižšia hodnota odporu pri pripojení. Navyše, keď sú paralelne spojené iba dva odpory s rovnakou menovitou hodnotou, môžu byť nahradené ekvivalentom rovnajúcim sa jednej sekunde hodnoty tejto menovitej hodnoty.

Takže môžete pripojiť sto odporov, potom je ekvivalentný odpor definovaný ako stotina nominálnej hodnoty. Napríklad, nech je časť obvodu s desiatimi odpormi vzájomne paralelne zapojenými s nominálnou hodnotou 10 Ohmov, potom celkový odpor bude desatina, konkrétne Rob = 10/10 = 1 Ohm.

Je dôležité si uvedomiť, že pri takomto spojení bude aktuálna hodnota vydelená každým prvkom, preto sa môžu rezistory použiť aj s menším výkonom, ako keby sa použil ekvivalent, čím sa nahradí všetky paralelné zapojenia.

Príklad výberu výmeny

Pri vývoji zariadenia bolo potrebné v rezonančnej časti použiť odpor 6 ohmov. Pri štúdiu nominálneho rozsahu štandardných hodnôt produkovaných priemyslom je možné poznamenať, že v ňom nie je odpor 6 ohmov.

Na získanie požadovanej hodnoty musíte použiť paralelné zahrnutie dvoch prvkov. Ekvivalentná hodnota odporu pre dva odpory je v tomto prípade v tomto poradí:

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

Z riešenia je zrejmé, že ak R1 sa zhoduje v menovitej hodnote s R2, potom sa celková hodnota odporu rovná polovici hodnoty jedného z prvkov. Preto pri požadovanej nominálnej hodnote 6 Ohmov bude táto hodnota: Rx = 2 * 6 = 12 Ohmov. Na overenie výsledku nahraďte získanú odpoveď vo vzorci: Re = (R1 * R2) / (R1 + R2) = (12 * 12) / (12 + 12) = 6 Ohmov.

Riešením tohto problému bude teda paralelné začlenenie dvoch odporov s hodnotou odporu 12 Ohmov.

Úloha nájsť ekvivalent

Nech ide o obvod s tromi paralelne zapojenými odpormi a na zjednodušenie je potrebné ich nahradiť jedným prvkom. Hodnoty vodičov sú: R1 = 320 Ohm, R2 = 10 Ohm, R3 = 1 kOhm. Na vyriešenie problému sa používa známy vzorec:

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

Pred nahradením hodnôt vo vzorci sa všetky musia uviesť do medzinárodného systému jednotiek (SI). Takže jeden kilo Ohm sa rovná 1 000 Ohmov, nahradením tejto hodnoty sa získa odpoveď: Re = (320 * 1 * 1000) / (320 + 10 + 1000) = 2406 Ohmov alebo 2, 4 kOhm, čo práve zodpovedá hodnote zo štandardnej série. Táto technika výpočtu sa používa pre ľubovoľný počet paralelne zapojených odporov.

Postupné zaradenie

Tento typ pripojenia znamená typ pripojenia, keď sú rezistory prepojené iba jednou svorkou a tvoria reťaz, zatiaľ čo medzi jej začiatkom a koncom neexistuje vodivosť zodpovedajúca skratovému režimu. Pri použití sériového pripojenia bude prúdová sila rovnaká pre každý vodič a rozdiel potenciálov v úseku obvodu bude hodnota rovná súčtu rozdielov potenciálu na svorkách každého z vodičov. Výpočet hodnoty celkovej impedancie je v tomto prípade pomerne jednoduchý, preto sú všetky nominálne hodnoty prvkov obsiahnutých v reťazci jednoducho spočítané: Rtotal = R1 + R2 + … + Rn.

Napríklad v obvode sa používa odporový reťazec pozostávajúci z piatich odporov: R1 = 32 Ohm, R2 = 16 Ohm, R3 = 1 kOhm, R4 = 4, 7 kOhm, R5 = 1 Ohm. Po zavedení všetkých hodnotení do medzinárodného systému sa odpoveď rovná: Rtotal = 32 + 16 + 1000 + 4700 + 10 = 5758 Ohmov alebo 5, 75 kOhms, čo zodpovedá štandardnej hodnote 5, 6 kOhms.

Zmiešané pripojenie

V tomto prípade sa na úseku obvodu používa kombinácia paralelného a sériového zapojenia prvkov. Takéto spojenie sa často nazýva paralelné sériové pripojenie:

  • Pri sériovom zapojení je celková impedancia prvkov priamo úmerná súčtu odporov každého z odporov.
  • Ak sú vodiče zapojené paralelne, hodnota inverzná k súčtu impedancie obvodu zodpovedá súčtu hodnôt inverzných k odporom prvkov pripojených paralelne.

Pomocou týchto pravidiel, ktoré platia pre ľubovoľný počet pripojených vodičov v obvode, sa určí celková hodnota impedancie pre akýkoľvek typ pripojenia. Aby sa určila ekvivalentná hodnota odporu paralelného zapojenia, je obvodová časť rozdelená na malé skupiny paralelných alebo sériovo zapojených odporov. Potom sa použije algoritmus na optimalizáciu výpočtu ekvivalentnej hodnoty:

Celkový odpor všetkých uzlov v obvode s paralelným zapojením odporov je určený:

  1. Ak sú v týchto uzloch sériové vodiče, počíta sa ich odpor.
  2. Len čo sú vypočítané hodnoty ekvivalentných hodnôt, obvod sa zjednoduší na sériu ekvivalentných odporov.
  3. Konečná hodnota celkového odporu sa zistí.

Napríklad existuje obvod, v ktorom je potrebné určiť celkový odpor obvodu, zatiaľ čo odpor rezistorov R1 = R3 = R5 = R6 = 3 Ohmy a R2 = 20 Ohmov a R4 = 24 Ohmov. Odpory R3, R4 a R5 sú zapojené do série, takže celková impedancia v tejto časti obvodu je: Rob1 = R3 + R4 + R5 = 30 Ohmov.

Po nahradení R3, R4, R5 za Rob1 sa odpor R3 spojí paralelne s týmto odporom. Impedancia v tejto časti sa preto bude rovnať:

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

Odpory R1 a R6 sú zapojené do série s Rob2 v sérii, čo znamená, že ekvivalent celého obvodu je: Req = Rob1 + Rob2 + R6 = 3 + 12 + 3 = 18 Ohmov.

Postupne sa teda vypočítava ekvivalentná hodnota akejkoľvek zložitosti obvodu . S množstvom vodičov zahrnutých v elektrickom obvode nie je ťažké robiť chyby vo výpočtoch, takže všetky operácie sa vykonávajú opatrne alebo sa používajú kalkulačky online.

Online výpočet na kalkulačke

Bolo vytvorených veľa webových stránok, ktoré vám umožňujú nájsť odpor paralelných rezistorov za pár sekúnd pomocou vzorcov na výpočet paralelného pripojenia v ich výpočtových algoritmoch. Takéto kalkulačky sú veľmi užitočné pre rádiových amatérskych dizajnérov alebo pre odborníkov v odbore REA, ak je problém s výberom požadovaného odporu, ktorý sa má nahradiť v obvode elektronického zariadenia.

Vzhľad online aplikácií sa môže od seba líšiť, princíp fungovania je však rovnaký. Dôležitým faktom v práci programov je skutočnosť, že ich výpočtové algoritmy používajú rôznu presnosť pri zaokrúhľovaní výsledku, takže odpoveď v niektorých programoch sa môže pri porovnaní mierne líšiť.

Samotná aplikácia je obvykle bunka, do ktorej sa zadáva hodnota rezistorov v medzinárodnom meracom systéme. Po vyplnení všetkých polí sa stlačí tlačidlo „Vypočítať“ a odpoveď sa získa v opačnej bunke. Odpoveď sa vypočíta v ohmoch. V niektorých aplikáciách môže byť funkčnosť rozšírená, jedná sa o funkcie, ako je automatický prenos hodnôt rezistorov do systému SI, zobrazenie najbližšej štandardnej hodnoty odporu z nominálnej série v blízkosti prijatej odpovede.

Reverzný prechod môže byť tiež užitočnou funkciou, keď je zavedený ekvivalentný odpor a ako odozva je uvedená kombinácia vodičov pre paralelné pripojenie.

Výpočet pomocou online kalkulačiek teda pomáha vyriešiť problém nielen rýchlo, ale aj presne, ktorý často používajú nielen rádioamatéri, ale aj odborníci.

Kategórie:

Technológie