Једноставне технике напона и струје и напона - аутор Јамес Х. Реинхолм

Постоји много врста склопова претварача у напон и струју у напон, а већина њих користи комбинацију опампа и транзистора да би постигла висок ниво тачности. Али када висока тачност није потребна, једноставан претварач ове врсте може се направити помоћу само једног или два отпорника.

Отпорник као претварач напона у струју

Било који отпорник Р који је повезан преко извора напајања В може се сматрати претварачем напона у струју, јер струја зависи од напона по Охмовом закону - формула за коју је И = В / Р.

Ако је један крај отпорника одспојен, а друга компонента Д спојена на одвојени терминал за напајање и отпорник тако да су Р и Д у низу у мрежи, струјни круг се и даље понаша као претварач напона у струју ако пад напона падне преко компоненте Д је врло мали или релативно константан.

Ова компонента може бити диода, ЛЕД или ценер диода, или чак отпор мале вредности. Дијаграм испод приказује ове могуће комбинације. Отпорник Р се такође може сматрати отпором ограничавања струје за додату компоненту Д.

Струја која пролази кроз Д одређује се једноставном формулом: И = (В - ВД) / Р, где је ВД пад напона на додатој компоненти.

За константне вредности ВД и Р, струја зависи само од В. За унапред пристрасне диоде ВД износи око 0,3 - 0,35 волта за германијум и 0,6 - 0,7 волта за силицијумске диоде и релативно је константна у широком опсегу струја. ЛЕД диоде су сличне диодама, осим што су израђене од посебних материјала који емитују светлост.

Како ЛЕД раде са отпорницима

Имају преднапон преднапона који је мало већи од уобичајених диода и може бити од око 1,4 волта до преко 3 волта, у зависности од боје. ЛЕД диоде ефикасно раде на око 10 мА до 40 мА, а отпор за ограничавање струје је готово увек повезан на један од ЛЕД терминала како би се спречила оштећења услед велике струје.

Постоје мале промене у падовима напона диода и ЛЕД диода за различите нивое струје, али то се обично може занемарити у прорачуну. Зенер диоде су различите по томе што су повезане са обрнутим пристрасношћу.

Ово поставља фиксни пад напона ВД на ценер диоди који може бити од 2В до око 300В, у зависности од типа. Да би било који од ових уређаја могао да ради, напон напајања мора бити већи од пада напона ВД.

Било која вредност отпорника би функционисала све док је његова вредност довољно ниска да дозволи проток довољне струје, док је истовремено довољна да спречи да вишак струје тече. Обично је негде у овом серијском колу уметнута склопна компонента која укључује или искључује ЛЕД итд. То може бити транзистор, ФЕТ или излазни ступањ опампера.

ЛЕД и отпорник у батеријским лампама

ЛЕД батеријска лампа се у основи састоји од батерије, прекидача, ЛЕД-а и отпорника за ограничавање струје који су сви повезани у серију. Понекад се круг за ограничавање струје састоји од два отпорника у низу у серији преко извора напајања, уместо уређаја типа отпорник и диода.

Други отпорник РД има много мању вредност од отпорника за ограничавање струје, Р, и често се назива отпорник за „шант“ или „осећај“.

Коло се и даље може сматрати претварачем напона у струју, јер се горња формула сада може свести на И = В / Р, јер је ВД занемарљив у поређењу са В.

Струја ће сада зависити само од напона, пошто је Р константна. Овакав круг се често може наћи у разним круговима сензора, као што су сензори температуре и притиска, где у уређају са малим отпором тече дефинисана количина струје.

Напон на овом уређају се обично појачава како би се измерила било каква промена како се отпор сензора мења у различитим условима. Овај напон може да очита и мултиметар ако има довољну осетљивост.

Ако се формула И = В / Р преокрене да би постала напонска функција В = И Р, једноставно коло серије два отпорника може се сматрати и претварачем струје у напон.

Отпор за ограничавање струје и даље има вредност много већу од осећајног отпора и овај осећајни отпор је довољно мали да на било који значајан начин не утиче на рад кола.

Коришћење отпорника за очитавање струје

Струја се претвара у напон чињеницом да се мали напон ВД на отпорнику отвора може детектовати мултиметром, или се може појачати и применити као сигнал у А / Д претварач.

Овај измерени напон указује на проток струје са Омовом формулом закона В = И Р. На пример, ако 0,001 А тече кроз 1 охм, очитавање напона је 0,001 В.

Конверзија је једноставна за отпор од 1 ома, али ако је ова вредност превисока, може се користити друга вредност - попут 0,01 ома, а напон се лако може наћи помоћу В = И Р.

Стварна вредност отпора отпора у овој расправи није битна. Може бити од 0,1 охма до 10 охма, све док је отпор за ограничавање струје много већи. У апликацијама са јаком струјом, вредност отпорника на осећај треба да буде веома мала како би се спречило прекомерно расипање снаге.

Чак и са вредношћу око 0,001 ома, на њему се може осетити разумни напон због великог протока струје. У оваквим случајевима сензорски отпор се обично назива „схунт“ отпорник.

Ова врста кола се често користи за мерење струје, на пример, једносмерног мотора. Једноставна је ствар употреба мултиметра за мерење наизменичног или једносмерног напона у било којој тачки електронског кола, на пример на матичној плочи рачунара. На мултиметру је постављена одговарајућа скала напона, црна сонда повезана са тачком уземљења, а црвена сонда повезана са контролном тачком.

Напон се затим очитава директно. Надамо се да је импеданса улазног кола сонде довољно велика да ни на који начин не утиче на рад кола. Улазна импеданција сонде требало би да има врло велики серијски отпор заједно са врло малом капацитивности шанта.

Мерење напона струје у сложеним круговима

Мерење АЦ или ДЦ једносмерне струје у било којој тачки кола уместо напона постаје мало незгодније и можда ће требати мало прилагодити коло да би се то прилагодило. Можда би било могуће прекинути ожичење кола на месту где се жели мерење протока струје, а затим на две контактне тачке уметнути сензорни отпорник мале вредности.

Поново, вредност овог отпора треба да буде довољно мала да не утиче на рад кола. Затим се мултиметарске сонде могу повезати преко овог осјетничког отпорника помоћу одговарајуће скале напона, а напон отпорника би се приказао.

Ово се може претворити у струју која протиче кроз испитну тачку дељењем вредности осетног отпора, као у формули И = В / Р.

У неким случајевима осећајни отпор може бити трајно задржан у колу ако струју на одређеној тачки испитивања треба често мерити.

Коришћење ДММ за проверу струје

Вероватно би било много лакше измерити проток струје помоћу мултиметра директно, уместо да морамо да користимо осећајни отпор. Дакле, након пресецања жице на месту које треба мерити, отпорник осећаја може се изоставити и каблови мултиметра се прикључе директно на две контактне тачке.

На мултиметру ће се приказати индикација тренутног протока ако се постави одговарајућа скала струје наизменичног или једносмерног напона. Увек је важно поставити исправну скалу напона или струје на мултиметар пре него што прикључите било коју сонду или ризикујете да објавите очитавање нуле.

Када се тренутна скала постави на мултиметар, улазна импеданса улазних сонди постаје врло мала, слично отпору отпора.

Улаз сонде мултиметра може се сматрати осећајним или „ранжираним“ отпорником, тако да се сам мултиметар може укључити уместо РД отпорника у горњи дијаграм. Надамо се да је улазна импеданса мултиметра довољно мала да ни на који начин не утиче на рад кола.

Једноставне технике претварања струје у напон и напона у струју о којима се говори у овом чланку нису толико прецизне као оне засноване на транзистору или појачалу, али за многе примене ће радити сасвим у реду. Такође је могуће извршити друге врсте једноставних претворби помоћу серијског кола приказаног горе.

На пример, квадратни таласни улаз може се претворити у таласни облик зуба пиле (интегратор) заменом Д компоненте са кондензатором.

Једино ограничење је да временска константа РЦ треба да буде велика у односу на период квадратног таласног сигнала.