वोल्टेज की बूंदें और एलईडी के लिए वर्तमान?


11

मैंने ब्रेडबोर्ड पर निम्नलिखित सर्किट बनाया और बिजली की आपूर्ति के लिए Arduino Uno 3.3V आपूर्ति का उपयोग किया:

               330 ohms         .......
 ------------------^^^^---------| LED |-----
 |                              ```````    |
 |                                         |
(3.3V)                                     |
 |                                         |
 |                                         |
 -------------------------------------------

Arduino की वेबसाइट पर यह उल्लेख किया गया है कि 3.3V पिन में 0.05A करंट है। KVL के अनुसार इससे हमें 3.3V - (330 Ohms * 0.05A) मिलेगा - LED = 0 पर वोल्टेज गिरना

समीकरण के अनुसार एलईडी पर वोल्टेज ड्रॉप नकारात्मक होगा और इसलिए एलईडी को चालू नहीं करना चाहिए। हालांकि, ब्रेडबोर्ड पर एलईडी प्रकाश करता है ... क्यों? यह पूरी तरह से बुनियादी सिद्धांत के खिलाफ है ... क्या यह सामान्य है? या यह केवल इसलिए संभव है क्योंकि मैंने कहीं गलती की है? = हे


विषय पंक्ति में एलईडी के साथ "आर्डिनो अनो" को बदलने का कोई मौका?
क्रिस स्ट्रैटन

1
तुम लगभग वहां थे। स्पष्ट रूप से एलईडी रोशनी, इसलिए मान लें कि इसमें कुछ वोल्टेज ड्रॉप है, या इसे मापें, फिर वर्तमान के लिए हल करें
JustJeff

जवाबों:


18

समस्या यह है कि आप (अभी तक) :-) लागू करने के लिए सही मूल सिद्धांत को नहीं समझते हैं।

हालाँकि - इसे अपने आप से बाहर निकालने की कोशिश करने के लिए बधाई। इसे बनाए रखें और आप जल्द ही इसे सही तरीके से गणना करने के तरीके से परिचित हो जाएंगे।

वोल्टेज और करंट और रेजिस्टेंस को पानी की उपमा द्वारा यथोचित रूप से तैयार किया जा सकता है। वोल्टेज एक जलाशय में पंपिंग दबाव या "सिर" दबाव के समान है, वर्तमान प्रवाह के समान है और प्रतिरोध पानी के प्रवाह के लिए पाइप प्रतिरोध के समान है या हाइड्रोलिक मोटर द्वारा प्रस्तुत प्रवाह के प्रतिरोध के समान है।

तो अपने मॉडल के साथ "त्रुटि" मान रहा है कि अरुडिनो की वर्तमान रेटिंग वही थी जिसे क्या हुआ, जब वोल्टेज या पंपिंग दबाव होता है।

Arduino के 3v3 सर्किट एक 50 एमए रेटिंग इस अधिकतम वर्तमान कि है है, तो प्रवाह करने की अनुमति दी जानी चाहिए , और वर्तमान की मात्रा को चाहिए प्रवाह।

अपने ASCII कला सर्किट आरेख का उपयोग करना:

               330 ohms         .......
 ------------------^^^^---------| LED |-----
 |                              ```````    |
 |                                         |
(3.3V)                                     |
 |                                         |
 |                                         |
 -------------------------------------------

यहाँ प्रमुख समीकरण (ओम की विधि की एक व्यवस्था) है

  • मैं = वी / आर

यह कहता है कि वर्तमान में बढ़ते वोल्टेज के साथ वृद्धि होगी और बढ़ते प्रतिरोध के साथ घट जाएगी। चीजों को और अधिक रोचक बनाने के लिए यहां एक अतिरिक्त कारक है। एल ई डी लगभग एक निरंतर वोल्टेज "सिंक" की तरह काम करते हैं। यही है, जैसा कि वर्तमान में कुछ प्रारंभिक सीमा से ऊपर बढ़ा हुआ है वोल्टेज वर्तमान के साथ रैखिक रूप से नहीं बढ़ेगा - यह बढ़ेगा, लेकिन वर्तमान वृद्धि दर की तुलना में कम दर पर।

उस समीकरण को पुनः प्राप्त करना जो आपको मिलता है

  • आर = वी / आई

यह आपको दिए गए उपलब्ध वोल्टेज के साथ दिए गए वर्तमान को प्राप्त करने के लिए आवश्यक आवश्यक अवरोधक मूल्य की गणना करने की अनुमति देता है। इससे पहले कि हम इसे लागू कर सकते हैं एक "गोचा" है जिसे हमें समझने की आवश्यकता है।

जब उनके डिजाइन वर्तमान श्रेणियों में संचालित होते हैं, तो अधिकांश एल ई डी में वोल्टेज ड्रॉप की एक सीमित सीमा होती है। एक आधुनिक सफेद एलईडी, एलईडी के पार लगभग 2.8V "ड्रॉप" के साथ दृश्यमान रूप से प्रकाश का उत्सर्जन करना शुरू कर सकती है, 20A पर 3V3 (= 3.3 वोल्ट) की एक बूंद है (जो आमतौर पर 3 मिमी और 5 मिमी लीड वाले एल ई डी के लिए अधिकतम डिजाइन ओपेरेटिंग करंट है। ,) और एलईडी से अधिक 3V8 पर वर्तमान से बाहर जला। विशिष्ट आंकड़े अलग-अलग होंगे लेकिन यह कुछ विचार देता है। एक आधुनिक लाल एलईडी में 2.5 वी के रेटेड वर्तमान में एक आगे वोल्टेज ड्रॉपवैन संचालित हो सकता है और एक अवरक्त एलईडी 1.8 वी ठेठ पर काम कर सकता है। एलईडी करंट की गणना करते समय आप एलईडी के डेटशीट से ठेठ आगे वोल्टेज ड्रॉप का उपयोग करके शुरू कर सकते हैं।

विशिष्ट लाल एलईडी

यहाँ एक विशिष्ट आधुनिक लाल एलईडी के लिए डेटशीट है । यह एक Kingbright WP7113ID है। डिजीकाइ द्वारा बेची गई सबसे सस्ती इन-स्टॉक 5 एमएम लेड एलईडी खोजकर मैंने इसे चुना। 1 में यह 11 सेंट यू.एस.

डेटाशीट कहती है कि फॉरवर्ड वोल्टेज आम तौर पर 20 एमए पर 2.0 वी है इसलिए मैं उस आंकड़े का उपयोग करूंगा।

20 एमए पर ऑपरेशन

क्योंकि एलईडी में लगभग एक निरंतर वोल्टेज होता है, हमें उस वोल्टेज को उपलब्ध वोल्टेज से घटाना पड़ता है जो रोकनेवाला के माध्यम से "पंप" करेगा। हम सर्किट को 20 एमए देने के लिए डिज़ाइन करेंगे - एलईड ने अधिकतम मूल्य का मूल्यांकन किया। तो हमारा पूर्व सूत्र बन जाता है।

  • R = (V_supply - V_LED) / I

V_LED = 2v0 और Vsupply = 3V3 के लिए हम प्राप्त करते हैं

  • आर = (3.3 - 2.0) / .020 = 1.3 / .02 = 65 ओम।

68 ओह्म निकटतम मानक "E12" * अवरोधक मूल्य है।

रोकनेवाला भर में वोल्टेज ड्रॉप = 3.3 - 2.0 = 1.3 वी - ऊपर के रूप में। डेटा शीट में कहा गया है कि LED का Vf MAY 20 mA पर 2V5 जितना होगा। आइए देखें कि क्या होगा यदि हम 20 एमए पर Vf = 2.5V के साथ एक एलईडी का उपयोग करते हैं।

जैसा कि I = V / R = (Vsupply-VLED) / R से ऊपर है

यहाँ अब हम I = (3.3-2.5) / 68 = 0.8 / 68 = 0.00176A ~ = 12 mA का उपयोग करते हैं।

इसलिए हमने 20 एमए के लिए डिजाइन किया लेकिन इस मामले में लगभग 12 एमए मिला। इसी तरह, यदि एलईडी का Vf 20V पर 2.0V से कम था (जैसा कि हो सकता है) करंट 20A से अधिक होता। कुल मिलाकर एलईडी वर्तमान एलईएफ के वीएफ में उत्पादन भिन्नता के कारण 2: 1 तक भिन्न हो सकता है। यही कारण है कि "असली" एलईडी ड्राइव डिजाइन निरंतर वर्तमान स्रोतों का उपयोग करता है, या सर्किटरी एक निरंतर वर्तमान स्रोत का अनुमान लगाता है। लेकिन, यह एक और कहानी है।

330 ओम अवरोधक के साथ संचालन

अपने 330R रोकनेवाला के लिए।

एलईडी Vf = 2V0 के साथ। I_LED = V / R = (3.3-2V) / 330 = ~ 4 mA

एलईडी Vf = 2V5 के साथ। I_LED = V / R = (3.3-2.5V) / 330 = ~ 2.4 mA

डेटाशीट यह नहीं कहती है कि Vf न्यूनतम क्या है - केवल विशिष्ट और अधिकतम - लेकिन मान लें कि यह 1.8V है।

I_LED = V / R = (3.3-1.8) / 330 = 4.5 mA

तो एलईडी करंट एलईडी Vf के आधार पर 2.4 mA से 4 mA = 1: 1.666 अनुपात में भिन्न हो सकता है।

BUT डेटा शीट में VF 20 mA पर था। वर्तमान बूंदों के रूप में वीएफ "कुछ हद तक" गिर जाएगा। यहां इसके डेटाशीट से चुने गए एलईडी की विशेषताएं हैं।

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

हम देख सकते हैं कि Vf के बारे में 2 m पर 1.7V और 4 mA पर लगभग 1.78V है, इसलिए 1.8V का मान हमारे उद्देश्यों के लिए पर्याप्त है।


  • E12 - 5% सटीकता के साथ सबसे आम अवरोधक श्रृंखला - प्रति दशक 12 प्रतिरोधक।

पसंदीदा संख्या श्रृंखला - E12 की खोज करें, और फिर बाकी को भी पढ़ें :-)

E12 विशिष्ट - मूल्य और रंग कोड - अधिक केंद्रित लेकिन कम उपयोगी समग्र


5

आपको एलईडी वोल्टेज ड्रॉप के साथ शुरू करना होगा। यह वह है जो वर्तमान को निर्धारित करता है, न कि दूसरे तरीके से। कारण यह है कि एलईडी वोल्टेज कम या ज्यादा तय है, जबकि वर्तमान परिवर्तनशील होगा, और सर्किट की मांगों के अनुकूल होगा।
KVL वास्तव में आपको क्या चाहिए। यदि एलईडी वोल्टेज ड्रॉप 2 वी होगा तो प्रतिरोधक वोल्टेज 3.3 वी - 2 वी = 1.3 वी होगा, और इसलिए सर्किट में वर्तमान

मैं=1.3वी330Ω=4

इसलिए, यदि रोकनेवाला पर वोल्टेज ड्रॉप बहुत बड़ा होगा तो यह वर्तमान को कम करके स्वचालित रूप से कम मूल्य पर समायोजित कर देगा।

नोट: 50mA वह है जो पिन वितरित कर सकता है। यह वास्तविकता में क्या वितरित करता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि सर्किट द्वारा क्या पूछा गया है, और यह अधिक नहीं होना चाहिए। और हमारे मामले में यह बहुत कम है, इसलिए यह ठीक है।


अधिकांश स्थितियों के लिए उपरोक्त गणना, जो एक निश्चित एलईडी वोल्टेज ड्रॉप को दबाती है, पर्याप्त है, लेकिन कभी-कभी आप अधिक सटीक उत्तर चाहते हैं, जो चर आगे के वोल्टेज को ध्यान में रखता है। अधिकांश समय आपके पास वर्तमान बनाम आगे वोल्टेज के लिए एक समीकरण नहीं होगा, लेकिन केवल एक ग्राफ। इसका मतलब है कि आप इसे विश्लेषणात्मक रूप से हल नहीं कर सकते। हम देखेंगे कि रेखांकन को हल करना आसान है।

रेखीय रूप से एलईडी करंट का निर्धारण

Ω3वी100Ω
3वी-2वी100Ω


रोकनेवाला के मूल्य की गणना कैसे करें, यह जानने के लिए यह प्रश्न भी देखें ।


3

दो संभावनाएँ:

  • वर्तमान रेटिंग वह है जो सोर्सिंग डिवाइस को नुकसान / ओवरहिटिंग के बिना संभालने में सक्षम है, लेकिन कुछ ऐसा नहीं है जो खुद को सीमित करने के लिए उपाय करता है

  • एलईडी के पार वोल्टेज की गिरावट आपके विचार से अधिक है, इसलिए रोकनेवाला और इसके माध्यम से वोल्टेज ड्रॉप 50 एमए से कम है। एक यादृच्छिक एलईडी डेटा शीट जिसे मैंने अभी 1.85v के आगे वोल्टेज को सूचीबद्ध किया है - जो आपको रोकनेवाला में 1.45v की एक बूंद और 44 एमए की एक धारा देगा (जो दो बार होता है एलईडी के लिए अनुशंसित मुझे चुना गया है - आप एक बड़े अवरोधक पर विचार करना चाहते हैं - पुराने रेडियो झोंपड़ी किट एक 3v बैटरी की आपूर्ति के साथ 680 ओम का उपयोग करेंगे)

यदि आपके पास एक वाल्टमीटर है (या हो सकता है कि आर्डिनो का अपना एनालॉग इनपुट), तो आप रेसिस्टर और एलईडी के बीच नोड के वोल्टेज को माप सकते हैं और रोकने वाले और एलईडी पर संबंधित बूंदों को निर्धारित कर सकते हैं, और इस प्रकार ज्ञात प्रतिरोध के पार ड्रॉप से ​​करंट। ।


1

संक्षिप्त उत्तर:

वर्तमान 0.05 ए नहीं होगा क्योंकि आपूर्ति के लिए कल्पना 0.05 ए कहती है; जब एक बिजली की आपूर्ति कल्पना एक वर्तमान प्रदान करती है, तो बस वह अधिकतम है जिसे आपको इसे लेने की कोशिश करनी चाहिए। क्या आप वास्तव में वर्तमान के लिए प्राप्त कर रहे हैं लोड पर निर्भर करता है।

उस ने कहा, आप इस विशेष मामले के लिए कुछ अच्छे ग्राफ़ से मात्रात्मक उत्तर प्राप्त कर सकते हैं जो अन्य उत्तरों में दिए गए हैं।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.