Как повысить напряжение блока питания с 5 до 12 Вольт

У каждого дома наверняка валяется не один блок питания (зарядка) от различных моделей сотовых телефонов. Все они имеют выходное напряжение 5 В. Естественно, применить такой источник в хозяйстве можно, то порой столько целей нет, сколько есть в наличии таких источников с одинаковым напряжением. А можно ли как-то изменить напряжение этого блока? Тогда было бы больше возможностей его использовать.

На самом деле сделать это довольно просто, так как все зарядки от телефонов плюс-минус имеют одинаковую схему.

Как изменить напряжение блока?

Выходное напряжение можно не только уменьшить, но у увеличь в пределах 3-15 В. И в крации сначала расскажу как. На плате каждого импульсного источника питания, преимущественно в центре, расположен трансформатор. Визуально он делит высоковольтную часть блока и низковольтную. Эти части гальванически развязаны, но имеют обратную связь через оптрон. На низковольтной части платы в цепи оптрона стоит стабилитрон, который как раз и отвечает за уровень выходного напряжения.

Если вам нужно понизить напряжение до 3 В, достаточно просто заменить стабилитрон и пользоваться, а вот если повысить, то тогда потребуется заменить выходной фильтрующий конденсатор на другой с более высоким напряжением.
Я думаю, концепция внесения изменений вам понятна. Перейдем к делу.

Детали

Для изменения напряжения, конкретно в этом источнике, понадобятся следующие наименования деталей:

• Стабилитрон 12 В.
  
• Конденсатор 470 мкФ 25 В.

Повышаем напряжение импульсного источника своими руками

Вскрываем корпус. Находим стабилитрон. Он всегда расположен в низковольтной части блока.

Также рядом расположен фильтрующий конденсатор.

Предварительно можно включить блок в сеть и проверить, но конечно это лучше сделать заранее, пока крышка закрыта.

Выпаиваем стабилитрон и конденсатор.


Вместо них впаиваем новые. Самое главное не ошибиться с полярностью.

Как все будет готово, можно проверять.

Получились немного завышенные значения. Можно попробовать подобрать стабилитрон на более низкое напряжение, но для этого блока и так сойдет. Так как там, где он будет использоваться, превышение на 1-2 Вольта совсем не критично.

Смотрите видео

Если у вас другой блок, скажем от ноутбука, и он построен по другой схеме, где используется микросхема-стабилизатор TTL431, и вы хотите поменять его напряжение, то читайте как это сделать тут — https://sdelaysam-svoimirukami.ru/6059-kak-izmenit-vyhodnoe-naprjazhenie-bloka-pitanija-noutbuka.html

Автомобильный преобразователь питания DC-DC 12 В на 5 В USB, 3 А, 15 Вт.

Появилась задача на природе заряжать различные гаджеты от USB. Для этого была приобретена солнечная панель, АКБ и контроллер заряда. На контроллере выход 12 В 10А. Осталось подобрать DC-DC преобразователь 12 В — 5 В. На просторах Али нашел обозреваемые.

По ссылке можно заказать 9 разных исполнений этого преобразователя.
Первые 8 отличаются разными разъемами USB. Все они DC-DC 7-20 В на 5 В, 3 А, 15 Вт.

Девятый поддерживает QC 3.0 DC -DC 6 -32V DC 5 -12V Max 3,4a 24W

Корпуса преобразователей одинаковые, герметично залитые эпоксидкой, разобрать их без повреждения не получится. Длина провода USB 34 см.

Я заказал обыкновенный с двумя USB разъемами и QC 3.0
Посылка приехала в Краснодар за 12 дней, трек отслеживался. Когда я заказывал отгрузка была только из Китая. Сейчас можно выбрать склад Китай или РФ. Упакован преобразователь в антистатический пакет и в пупырку.

Так как брал я преобразователи не для автомобиля проверять буду просто на столе от аккумулятора 12В 17А.

Сначала подключаю обыкновенный преобразователь
Без нагрузки 5.06В

Нагрузка 1 А напряжение просело до 4.79В

Нагрузка 2 А напряжение просело до 4.67В

Нагрузка 2 А напряжение просело до 4.67В и ко второму порту подключаю Ipad mini

Нагрузка1.85 А напряжение 4.72В это я подключаю только Ipad mini

К сожалению нагрузки, больше 2 А у меня нет и проверить выдержит ли порт 3А мне не чем.
В итоге преобразователь выдерживает по 2А на каждом порту хотя при этом довольно значительная просадка напряжения до 4.67 В. Корпус нагревается до 40 С при температуре в квартире +24С.

Перехожу к тестированию преобразователя QC 3.0, здесь всего один USB порт.
Без нагрузки 5.17В

Нагрузка 1 А напряжение просело до 4.95В

Нагрузка 2 А напряжение просело до 4.94В

Для сравнения подключил Ipad mini здесь он тянет 2.04А напряжение при этом 4.97В. Оставил на час заряжаться в таком режиме корпус преобразователя нагрелся до 37 С при температуре в квартире +24С.

Так же я подключал устройства QC 2.0 и QC 3.0. Оба телефона заряжаются и телефон пишет, что идет быстрая зарядка. Но по тестеру напряжение выше 5 в не поднимается. Хотя вроде как должно быть 9 и 12. Если подключаю эти телефоны к обыкновенному преобразователю, то они пишут, что идет медленная зарядка. Справедливости ради должен отметить, что тестер на комплектной QC 3.0 зарядке показывает те же 5В. И в описании к преобразователю написано, что для QC рекомендуется 24 В. Я считаю, что полноценно проверить QC у меня не получилось.

Пробовал проверить влияют ли преобразователи на радио. Радиоприёмник у меня только в смартфоне, наушники в качестве антенны. Если провод наушников вплотную с проводами USB на радиостанциях выше 104 МГц прием сильно снижается, но каких-то помех нет. На расстоянии около метра никакого влияния на радиоприем не отмечено.

Для себя сделал вывод, что обыкновенный преобразователь тест не прошел и выдает низкие результаты. А преобразователь с QC 3.0 неплохого качества и рекомендуется к покупке.

Всем спасибо за внимание. Удачных вам покупок.

Понижающий преобразователь напряжения с током до 10 (12) ампер

Не так давно я публиковал обзор модуля понижающего преобразователя с током до 20 ампер, но как тогда было сказано, это был уже второй, заказанный мной на Алиэкспресс. Ну а сегодня обзор того, что я получил примерно год назад вместо него при первом заказе.

Именно этот преобразователь я не заказывал, продавец что-то перепутал и прислал мне его вместо варианта на 20 ампер, заметил я это слишком поздно потому пришлось смириться. Но вот решил все таки его протестировать и попутно нашел ссылку именно на эту модель у того продавца, который его прислал.

Упаковка все такая же классическая, антистатический пакет, внутри компактный преобразователь, конструктивно плата с двумя радиаторами по бокам.

Характеристики со страницы товара (оригинал перевода)

Входное напряжение: 4,5-30 В Входное напряжение не должно превышать 30 в!
Выходное напряжение: 1,25-30 в непрерывный регулируемый
Выходной ток: 0-12 а 100 Вт для укрепления тепла до 200 Вт,
Рабочая температура:-40 ~ + 85 градусов
Рабочая частота: 300 кГц
Эффективность преобразования: максимум 95% (эффективность связана с входом, выходным напряжением, током, разницей в давлении)
Защита от короткого замыкания: есть (ограничение по току 14A), пожалуйста, старайтесь не замыкание
Защита от перегрева: есть (автоматическое выключение выхода ультра температура)
Защита обратного подключения на входе: нет, (например, если нужно, пожалуйста, серий диодов на входе)
Установка: 4 шт. 3 мм винты

Подключение: Соединительный терминал, без сварки, V-IN вход, V-OUT выход, с модулями корпуса для вывода сварочной линии
Размер модуля: Длина 60 мм Ширина 51 мм высота 22 мм

При беглом взгляде выглядит аккуратно, хотя как потом оказалось, это далеко от реальности.
Со стороны входа клемник, предохранитель на 15А и подстроечный резистор установки выходного напряжения. Регулировка тока здесь не предусмотрена.
Со стороны выхода такой же клемник как на входе, светодиод индикации выходного напряжения и место под подключение вентилятора.
Отмечу что клемники несколько слабоваты для заявленных 10 ампер, да и их общее качество оставляет желать лучшего, хотя работать будут.

По входу установлено два конденсатора, по выходу три, все имеют емкость 330мкФ и напряжение 35 вольт, хоть на них и написано какое-то название, но я такие называю просто безымянными.

Компоновка плотная, дроссель не закреплен и держится только за счет провода обмотки, впритирку стоят конденсаторы (видимо чтобы не замерзли). Уже когда осматривал внимательнее, то заметил что винт который прижимает диодную сборку, ржавый…

Преобразователь построен на базе ШИМ контроллера XL4016E1, на втором радиаторе установлена диодная сборка MBR2045CT.
Оба силовых компонента изолированы от радиаторов, кстати сами радиаторы прикручены к плате.

И вот здесь начинается самое интересное. Дело в том, что как оказалось, у данного чипа есть как минимум две версии даташита, одна старая версии 1.2 и новая, версии 1.3, при этом в старой заявлен максимальный ток в 8 ампер и наличие защиты от повышенного напряжения по входу, в новой данная защита не заявлена, зато ток нагрузки указан как 12 ампер, т.е. в полтора раза больше.

Скриншоты первого даташита я нашел в материалах к своему же обзору преобразователя с заявленным током 10А, второй скачал на сайте производителя чипа.
Думаю что обзор этой модели преобразователя многие помнят, хотя с момента публикации прошло более 4 лет.

При этом блок-схемы обоих чипов идентичны, но вот типовая схема отличается, если у старой версии был пример с выходным напряжением 5 вольт и током 8А при диапазоне входного напряжения 8-40 вольт, то у новой все сложнее, здесь заявлено:
1. В диапазоне питания 8-20 вольт и выходе 5 вольт допускается до 9А
2. В диапазоне 20-36 вольт и том же выходном напряжении можно нагружать уже до 12А
3. При этом типовой режим заявлен как 5 вольт 12 ампер при входном 8-36 вольт что не сходится с первым пунктом.

Кстати на правой схеме также указана диодная сборка MBR2045, так что производитель модуля видимо просто сделал все как указано у производителя.

Пайка средняя, но вот следы флюса на плате выглядят печально.

Но и здесь нашлись странности.
1. Почему-то контакты подключения вентилятора подписаны снизу как V_in и V_out.

2. Есть нераспаянный разъем и отсутствующие элементы для ШИМ управления преобразователем. Судя по включению они идут на второй контакт чипа (FB)

Для сравнения фото двух преобразователей, слева 20А, справа обозреваемый. При этом версия на 20А стоит всего в полтора раза дороже и помимо большей мощности имеет функцию ограничения тока.

Чтобы протестировать преобразователь использовал в качестве источника блок питания на базе RD6012 с выходным током до 12А.

Согласно описанию максимальное входное напряжение заявлено как 30 вольт, но при этом преобразователь у меня без проблем работал и при входном 36 вольт и мощности 150Вт.

1, 2. При входном 30 вольт и без нагрузки выходное напряжение регулируется в полном диапазоне и еще остается небольшой запас по ходу подстроечного резистора
3, 4. Изначально было выставлено 22 вольта на выходе, при этом ток потребления без нагрузки составил 4 и 5мА при входном 12 и 30 вольт соответственно

5, 6. Так как светодиод индикации подключен к выходу, то выставил на выходе минимальное напряжение и измерил ток еще раз, теперь он был 3 и 2.8мА.

Нагрузочные тесты и измерение КПД проводилось в комплекте с электронной нагрузкой EBC-A10H, соответственно максимальный ток нагрузки был 10А, а максимальная мощность 150Вт. Для уменьшения влияния контактов и проводов измерительные провода подключались прямо к плате преобразователя минуя клемник.

Нагрузочный тест при входном напряжении 12 вольт и выходном 5 вольт, заметен небольшой рос выходного напряжения при токах более 7А, до этого значения напряжение было стабильно. Хотя конечно назвать ростом увеличение напряжения на 30мВ это наверное слишком сильно.

При том же выходном, но входном 30 вольт ситуация несколько похуже, напряжение выросло уже на 0.18 вольта, не то чтобы совсем плохо, но разница явно есть.

Входное 24 вольта и выходное 12 вольт, здесь все было весьма неплохо, тоже был подъем, но всего на 0.12 вольта или 1%.

Также проверял и при входном 30 вольт, выходных 15 вольт и токе 10А, разницы с указанным выше не обнаружил.

А вот при соотношении 30 вольт входное и 24 выходное при токе 5А и более напряжение на выходе начинало снижаться. В итоге при токе 6.35А и мощности 150Вт разница составила 0.4 вольта.

Измерение КПД производилось в трех режимах, 12-5 вольт, 30-5 вольт и 24-12 вольт, самый высокий КПД получился при входном 24 и выходном 12 вольт, самый низкий при входном 30 вольт и выходном 5 вольт. По горизонтальной оси единица равна току нагрузки в 1 ампер.

Уже в процессе предварительных тестов я обратил внимание на заметный нагрев преобразователя, но тем не менее провел тест с термопрогревом.
В первом режиме на входе было 12 вольт, на выходе 5, тест проходил в три этапа: 20 минут при токе 5А, 20 минут при токе 7.5А и 5 минут при 10А. В последнем случае тест я остановил так как температура превысила значение в 110 градусов, самым горячим был дроссель, но не сказал бы что ШИМ контроллер от него сильно отставал, думаю также сказывалась близость дросселя и его радиатора.

При входном 24 вольта и выходном 12 вольт тест провел в двух режимах, 20 минут при токе 5А и 20 минут при 7.5А, выше ток не поднимал так как даже в этом режиме температура составила около 106-107 градусов.

Ну и под конец измерение размаха пульсаций по выходу. Измерение проводилось со связкой из конденсаторов 1 и 0.1мкФ подключенных параллельно щупу.

А вот здесь все оказалось очень даже неплохо, осциллограммы сняты в режиме: входное 12 вольт, выходное 5 вольт, нагрузка 0, 2.5, 5 и 10А. Даже в самом нагруженном режиме размах пульсаций составил 25мВ, а при токе 5А было не более 15мВ.

Также проверил в других режимах. Слева входное 30 вольт, выходное 5, токи 2.5, 5 и 10А, справа те же токи, но входное 24 вольта, а выходное 12.
Но даже при выходном 12 вольт и токе нагрузки 10А пульсации были около 30мВ что для платы без выходных фильтров также неплохо, думаю что добавление LC фильтра легко уменьшит их еще в несколько раз.

Выводы.
Да, как-то так получилось, что я не только не думал писать данный обзор, а и вообще покупать эту плату. Как можно видеть, было это не зря, так как преобразователь в общем-то ничем не выделяется и на мой взгляд проигрывает варианту на 20А.
Не понравилось низкое качество сборки, какая-то грязь на плате, ржавый винт, слабенькие клемники. Но при этом плата без проблем выдает ток до 10 ампер и имеет относительно низкий уровень пульсаций, так что вполне может быть востребована для некоторых вариантов применения.

Если коротко, то использовать можно, но лучше заплатить на пару долларов больше и купить плату на 20А.

Сколько энергии потребляет прибор на 12 Вольт? Блог на 12 Вольт

Автор Алистер 18 фев 2017 / Комментариев: 52

---

Есть так много новых приборов и устройств на 12 Вольт, которые регулярно добавляются к нашему ассортименту, что иногда бывает трудно угнаться за ними. Таким образом, этот список останется трогательным праздником, и я буду обновлять его по мере появления новых 12-вольтных устройств.

Потребляемый ток (в амперах) устройств с напряжением 12 В обычно указывается либо на этикетке самого оборудования, либо где-то в разделе технических характеристик руководства.Иногда вместо этого отображается потребляемая мощность (в ваттах), и в этом случае просто разделите ватты на 12 вольт, и вы получите ток в амперах.

Итак, почему нас волнует, сколько потребляет наше оборудование на 12 Вольт?

Общее ежедневное потребление энергии

Я упомянул об этом заранее, так как это самая важная цифра, которую мы можем использовать для определения размера системы на 12 Вольт. Это также отправная точка для статей о том, сколько солнечной энергии? и сколько батареи?

Работа солнечной батареи — вернуть то, что я извлек из своих батарей, а работа батареи — накапливать солнечную энергию, чтобы я мог использовать ее в любое время дня и ночи.Поэтому, чтобы рассчитать, какая емкость солнечной батареи и батареи мне понадобится, я сначала должен определить, сколько энергии я буду использовать. Давайте посмотрим на простой пример.

Пример

Для систем кемпинга и автодомов на 12 В я предпочитаю работать в ампер-часах и в ампер-часах, а затем выяснять, как выглядит типичное дневное использование. Мы также будем использовать это позже, чтобы вычислить размеры нашей батареи и солнечных батарей. Допустим, у нас есть простой случай:

• кемпинговый холодильник объемом 40 литров
• телевизор 12 Вольт
• полоса светодиодных фонарей

Используя приведенную ниже таблицу, мы можем увидеть, что холодильник будет основным виновником, около 35 Ач / день при среднем использовании.Однако для нашей солнечной энергии мы будем использовать наихудшие зимние часы, и, чтобы соответствовать этому, мы собираемся использовать 25 Ач / день для холодильника. Таким образом, и солнечная энергия, и холодильник будут иметь цифры, отражающие зимние условия. (см. заголовок ниже о холодильниках).

Тогда, если мы используем телевизор в течение 5 часов, это добавит еще (5 часов x 3 ампер) = 15 Ач / день. А если наши светодиодные ленты используются 5 часов в день, то это (5 часов x 1 ампер) = 5 Ач / день.

Итак, в этом примере для типичного 24-часового дня мы будем использовать 25 + 15 + 5 = 45 Ач / день.Мы будем использовать эту цифру 45Ah в день в качестве примера как для How much Solar? и сколько батареи?

Настройка общего ежедневного использования

Это дневное значение может быть изменено в соответствии с нашими индивидуальными потребностями, изменив цифры в соответствии с требованиями и добавив к общему количеству другие устройства на 12 Вольт. Например, если я использую свой телевизор только 2 часа вместо 5 часов, как указано в таблице, то вклад телевизора теперь будет (2 часа x 3 Ампер) = 6 Ач в день. В этом случае я буду экономить 9 Ач каждый день по сравнению с 15 Ач в таблице.

Список устройств на 12 Вольт

Следующие заголовки расположены в алфавитном порядке, и каждое устройство и его типичное потребление тока обсуждаются, а затем обобщаются в таблице в конце. У этих «типичных» цифр всегда есть вариации, поэтому обсуждение призвано помочь нам адаптировать их к нашей конкретной ситуации — а для холодильников обсуждение становится немного длиннее, поскольку их потребление энергии имеет тенденцию довольно сильно варьироваться. Из таблицы также легко понять, почему мы уделяем особое внимание компрессорным холодильникам на 12 В — они потребляют больше всего энергии.

Аппараты CPAP

Большинство новых моделей будут работать либо напрямую от 12 Вольт, либо у них есть адаптер на 12 В, который подключается к розетке для сигарет. Они будут нормально работать и от инвертора, но обратная сторона этого — потери мощности, а это означает, что мы не сможем полностью разряжать нашу батарею на 12 Вольт, поэтому по возможности лучше избегать инвертора. Получить фактические данные о потребляемой мощности на этих машинах непросто — в большинстве случаев вы получите указанную максимальную мощность или ток.Одна вещь, которая одинакова для различных производителей и моделей, заключается в том, что выключение увлажнителя снижает потребляемый ток до половины или даже меньше. После значительного изучения различных марок и моделей выяснилось, что лучшая оценка для аппаратов CPAP — это ежедневный расход от 15 до 30 ампер-часов. Это предполагает предполагаемое использование 8 часов в день и то, что увлажнитель выключен.

Обновление : Кажется, есть и очень эффективные — всего 6 Ач для хорошего ночного сна! Взгляните на информацию в комментарии Hilto ниже — возможно, стоит провести некоторое исследование…

Электрические одеяла

Теперь это один из способов эффективно согреть вещи, и, поскольку системы на 12 В имеют ограниченную мощность, которую они могут обеспечить, это отличный вариант.Вы думаете, что большинство розничных продавцов и интернет-магазинов продают их, не так ли? — Да, я бы тоже, но оказывается, мы ошибаемся. Помимо магазинов eBay, которые иногда могут быть чем-то вроде русской рулетки, я могу найти только один австралийский магазин, который продает электрические одеяла на 12 Вольт, и они тоже немного дорогие. Но когда дело доходит до того, с чем я сплю (так сказать), я хочу быть в максимальной безопасности, поэтому я предпочитаю платить за это спокойствие [1]. Типичное потребление тока варьируется от 3 до 6 ампер, поэтому при использовании модели на 3 ампера в качестве подогреваемого одеяла в течение 2 часов за ночь потребуется всего 6 Ач (2 часа x 3 А = 6 Ач).На некоторых моделях также можно оставить более низкую настройку на ночь.

Пропустить электрическое одеяло на 240 В через инвертор — вариант, но не лучший. Во-первых, я не очень хочу, чтобы моя кровать была подключена к напряжению 240 В — дома я выключаю электрическое одеяло перед тем, как лечь в постель. А во-вторых, внедрение инвертора только увеличивает наши потери — как раз того, чего мы пытались избежать!

Итак, я предпочел бы использовать более эффективные и безопасные версии на 12 Вольт, но теперь, когда вы знаете все «если» и «но», перейдем к вам.

Вентиляторы

В вентиляторах

12 В, разработанных примерно за последние 5 лет, будут использоваться очень эффективные и тихие бесщеточные двигатели постоянного тока. Эти вентиляторы перемещают большое количество воздуха и являются единственной практичной альтернативой кондиционеру на 240 В [2]. Они имеют небольшую цену, но есть хорошо зарекомендовавшие себя бренды, и их продают самые хорошие розничные торговцы. Их текущее потребление составляет менее половины ампер при напряжении 12 В, поэтому даже если оставить его включенным на 8 часов, у нашей батареи будет всего 4 Ач (8 часов x 0.5А = 4Ач). У лучших также есть таймер, который можно настроить на автоматическое выключение вентилятора через определенное время.

Холодильники

Здесь мы говорим о компрессорных холодильниках на 12 Вольт, и это один из самых сложных моментов, с точки зрения потребляемой мощности. Но поскольку это также самый высокий уровень потребляемой мощности в большинстве систем на 12 В, очень важно, чтобы мы поняли это правильно. (В статье о холодильниках есть дополнительная информация о некомпрессорных холодильниках, работающих на газе, и о маленьких охладителях / обогревателях).

Производители холодильников стремятся использовать такие условия испытаний, которые позволяют представить их продукцию в наилучшем свете. Поэтому тесты при температуре холодильника 5 ° C и температуре окружающей среды ниже 30 ° C являются довольно распространенными. Тем не менее, это очень редко те температуры, с которыми сталкиваются среднестатистические туристы, — если вы не любите теплое пиво и путешествуете только в середине весны и середине осени. В тестах также не указывается, как часто холодильник открывается и закрывается — может быть, они просто держат его закрытым во время тестирования, чтобы минимизировать потребление тока — кто знает?

Тесты нагрудных холодильников

В любом случае, цифры в таблице основаны на реальных тестах, которые я провел с типичными походными холодильниками на 12 В, доступными в Австралии.Мы использовали одновременно холодильники серии Engel и Waeco-CFX. Они тестировались в течение нескольких месяцев, в том числе в летних условиях при температуре окружающей среды выше 35 ° C, а заданная внутренняя температура составляла -5 ° C [3]. Мы провели два типа тестов — холодильники оставлены закрытыми и холодильники, загружаемые каждые 24 часа с водой комнатной температуры до 12 литров, — это дало нам целый ряд показателей энергопотребления, которые имитируют то, как американские туристы обычно используют холодильники. реальная жизнь.

Конечно, цифры не идеальны — никогда не бывает тестов, и ситуация у всех будет отличаться — но это дает нам набор реальных цифр, с которыми можно работать.Между прочим, с точки зрения энергопотребления между двумя брендами было очень мало различий — одни выиграли в одни дни, другие выиграли в другой раз, но в среднем они были на удивление стабильными.

Когда мы залили холодильники полными 12 литрами воды комнатной температуры, как и следовало ожидать, потребление выросло. Кроме того, в течение долгих выходных холодильники будут предоставлены сами себе, а ко второму дню потребление энергии резко снизится. Это минимальные и максимальные значения в таблице.Так что, если вы замораживаете свой летний улов каждый день, ожидайте большего. Если вы отдыхаете в кемпинге в более прохладные месяцы и просто хотите, чтобы молоко и овощи оставались свежими, более низкая цифра будет более вероятной.

Существует ряд брендов, и, за исключением Engel, они, как правило, используют компрессор Secop (Danfoss), так что с этой точки зрения их использование будет очень похожим. Другой важный фактор, влияющий на эффективность холодильника, — это изоляция. Лучшая изоляция означает, что мы меньше теряем во внешнюю атмосферу, поэтому мы используем меньше энергии.Например, если вы сравните домашний холодильник на 240 В с кемпинговым холодильником на 12 В, разницу в толщине изоляции довольно легко увидеть. То же самое верно, если вы сравните линейки CF и CFX от Waeco — CFX имеет гораздо более толстую изоляцию, и поэтому серия CF потребляет на целую треть больше энергии, чем цифры в таблице. Кроме того, в холодильниках National Luna изоляция нагнетается под высоким давлением, поэтому она очень плотная, занимает меньше места и очень эффективно сохраняет внутреннюю прохладу.

Вертикальные компрессорные холодильники (12 В)

Холодильники с вертикальным компрессором обычно имеют объем от 80 литров и выше, вплоть до 220 литров, а большие холодильники обычно имеют отдельную дверцу морозильной камеры.Engel также выпускает 80-литровую морозильную камеру с компрессором немного большего размера, который можно использовать вместе с их опцией, рассчитанной только на 80-литровый холодильник.

Очевидно, что стойки

потребляют больше энергии, чем сундуки того же размера, особенно если дверь открывается часто, но стойки гораздо удобнее в домах на колесах и их можно встраивать. С точки зрения энергопотребления в большинстве стоек используется большой компрессор BD-50 12 В, поэтому их потребление зависит от количества используемого холодильного газа, которое увеличивается с размером холодильника.Для вертикальной стойки на 110 литров мы можем рассчитывать на использование около 90 Ач в день при напряжении 12 В, а для больших размеров — до 125 Ач в день и выше, особенно если он усердно работает.

Холодильники и Solar — сбалансированная установка

Со всеми компрессорными холодильниками на 12 Вольт, если мы используем солнечную энергию для пополнения наших батарей, то на нашей стороне тоже есть немного Матери-Природы. Летом холодильник работает тяжелее, но у нас также больше солнечной энергии. То же самое и зимой — у нас меньше солнца, но холодильник довольно легко сохраняет прохладу, поэтому у нас есть хорошо сбалансированная система.

Инверторы

Мощность, которую инвертор будет использовать от системы 12 В, определяется мощностью подключенного нами оборудования 240 В. В статье об инверторах мы разработали быструю и простую формулу для расчета тока на стороне 12 В — мы просто делим мощность на 10, поэтому отбрасываем ноль. Итак, если у нас есть ноутбук, работающий от 240 В через инвертор, а его блок питания рассчитан на 80 Вт, то мы будем потреблять около 8 А от системы 12 В.Таким образом, 5-часовая сессия на ноутбуке потребляет 40 Ач от нашей батареи (5 часов x 8 А = 40 Ач) — довольно значительный объем. Есть статья об инверторах, в которой более подробно рассказывается об этих голодных зверьках, а краткая версия заключается в том, что использование инвертора лучше всего сводить к минимуму.

Чайники

Все, что связано с нагревом, всегда представляет собой проблему для устройств, работающих на 12 Вольт — у нас не так много напряжения, поэтому для увеличения мощности (Ватт) нам нужно увеличить ток (Ватты = Вольт x Ампер).И тогда проблема в том, что выше 15 А или около того мы начинаем растягивать нашу дружбу с помощью нескольких вещей — вилок, кабелей, розеток, а также наших батарей.

Waeco производит очень хороший чайник на 12 В, который немного расширяет большинство из этих параметров, но все равно работает довольно хорошо, учитывая, с чем он сталкивается. Компромисс заключается в том, что для кипячения требуется 3 стакана (750 мл) и около получаса. Так что, если вы надеялись на быструю чашку чая, припарковавшись у дороги, то, вероятно, стоит остановиться на газе.С другой стороны, я обнаружил, что утром, если я нажимаю кнопку включения, когда просыпаюсь, к тому времени, когда я умываюсь и выясняю, в каком направлении встать, чайник уже закипает для утренней чашки чая. В любом случае, есть еще один вариант на 12 Вольт, который потребляет около 15 А в течение ½ часа, поэтому его потребление энергии составляет около 7,5 А · ч, чтобы вскипятить полный чайник из 3 чашек.

Освещение

Много лет назад меня впечатлили забавные на вид диоды, которые излучали красное свечение, если через них пропускали ток.Как только я увидел их, я понял, что это будущее освещения. Старые лампы накаливания производили 98% тепла и всего 2% полезного света. Это сделало их легкой мишенью для победы над ними, но они оставались лучшим вариантом более ста лет. Галогенные лампы были намного лучше, но вскоре их заменили светодиодные лампы. Люминесцентные лампы остаются такими же эффективными, как и светодиоды, и в некоторых приложениях они по-прежнему являются лучшим вариантом при подключении к эффективному балласту на 12 В.

Но светодиодное освещение полностью изменило внутреннее и внешнее освещение для кемпингов и домов на колесах всех форм и размеров, и в настоящее время является наиболее часто используемой технологией для систем на 12 Вольт.Светодиоды потребляют около одной пятой мощности по сравнению с лампой накаливания (светящиеся червяки). Поэтому заманчиво не принимать во внимание любое энергопотребление от светодиодного освещения как «одну десятую от общего количества неисправностей», но часто это не так. Например, гибкая светодиодная лента длиной 1,2 метра потребляет около 1,5 ампер, и за 5 часов использования вечером этот свет вернет нашу батарею обратно на 7,5 Ач (5 часов x 1,5 А = 7,5 Ач). Теперь даже с небольшой батареей на 100 Ач это не так уж много, но если одновременно работает несколько других лампочек, то все может начаться складываться, даже если они светодиодные.

Светодиодные сменные глобусы

Если у вас есть осветительные приборы со старыми галогеновыми лампами на 12 В, их можно легко заменить на светодиодные, которые обычно обеспечивают лучший свет и, безусловно, потребляют меньше тока. Эти сменные светодиоды бывают разных форм и размеров, поэтому, прежде чем отправиться к местному продавцу, возможно, сделайте снимок или внимательно отметьте, как лампа входит в фитинг — сбоку, сзади — а также пространство доступна для замены лампы.А еще лучше, если вы сможете взять с собой весь осветительный прибор, тогда вы сможете просмотреть варианты, чтобы найти тот, который подходит лучше всего.

Микроволновые печи

В статье об инверторах мы говорим о микроволновых печах и рассчитали потребляемый ток 110 А при напряжении 12 В для микроволновой печи мощностью 850 Вт. Если бы это работало всего 5 минут, это потребовало бы 9,2 Ач из наших батарей (5 минут / 60 x 110 А = 9,2 Ач), то есть на 50% больше энергии, чем у нашей 12-вольтовой духовки ниже. Что еще более важно, 6 ампер духовки 12 Вольт не проблема для наших батарей глубокого цикла, но 110 ампер — эй, а не на моих батареях, спасибо!

Духовки

Да, духовки на 12 В — если вы еще не встречали печь Travel Buddy австралийского производства, посмотрите вокруг — и поговорите с парнями на дороге — они вам скажут! Во время работы он потребляет около 6 ампер и имеет таймер, который выключает духовку, чтобы она не разряжала аккумулятор.Время приготовления варьируется в зависимости от того, размороженные или замороженные продукты, но обычно 60-90 минут. Итак, если мы используем духовку в течение одного часа в день, это будет потреблять всего 6 Ач от нашей батареи (1 час x 6 А = 6 Ач).

Насосы — Вода

Самый распространенный водяной насос, используемый в автоприцепах, караванах, автодомах и т.д., — это нагнетательный насос Shurflo 4009 12 Вольт. Он работает от реле давления, которое отключает его при закрытии крана. Эти насосы потребляют около 5 ампер, и время их работы обычно довольно короткое, учитывая, что нам приходится носить воду с собой, когда мы выходим из лагеря.Насосы могут подавать около 10 литров в минуту, поэтому они с радостью опорожнят 100-литровый бак от полного до пустого всего за 10 минут — ура! Так что даже если мы переусердствуем и скажем, что у нас будет помпа на 5 минут в день, это будет потреблять менее получаса — очень и очень мало — краткий ответ (5 мин / 60 x 5 А = 0,42 Ач) . Кроме того, наполовину открытый кран поможет сократить расход воды, но не сильно повлияет на текущий расход.

Перекачивающие насосы — вода и дизельное топливо

Существуют также так называемые перекачивающие насосы, которые обычно представляют собой погружные насосы на 12 В с комплектом проводов питания, чтобы они могли работать от батареи 12 В.Эти насосы могут использоваться для перекачки дизельного топлива из канистры в топливный бак или для перекачки воды из ручья в цистерну каравана и т. Д. Как правило, они не являются самовсасывающими, поэтому они не могут всасывать жидкость в трубу, но как только в них будет жидкость, они могут протолкнуть эту жидкость на много метров в высоту со скоростью от 15 до 30 литров в минуту. Так что 20-литровую канистру можно будет сделать за пару минут. Они также потребляют около 5 А при напряжении 12 В, и из-за очень короткого времени работы использование энергии обычно не является проблемой.

Трюмные насосы

Хорошо, по этому поводу лучшее, что я могу сделать, это сказать, что он варьируется — очень сильно. Каждая ситуация настолько отличается от другой, что просто невозможно оценить энергию, которую трюмные насосы потребляют от батареи. Единственный верный способ определить, сколько насос потребляет, — это измерить его для вашей ситуации.

Если у вас есть доступ к измерителю мощности постоянного тока [4], то вы можете напрямую измерить ежедневные ампер-часы, а также получить среднее значение за несколько хороших дней, чтобы учесть изменения погоды и т. Д.

Измерение также может быть таким же простым, как определение времени, необходимого для частичного разряда батареи — так что полностью зарядите батарею 12 В и дайте ей поработать несколько дней, а затем посмотрите, сколько времени осталось от батареи. Например, если для работы трюмной помпы подключена батарея емкостью 100 Ач, и через 3 дня она опустится до 70% своей емкости [5], то она израсходовала около 30% емкости батареи. Таким образом, 30% за 3 дня — это около 10% заряда батареи каждый день, поэтому насос использует около 10 Ач в день (10% от 100 Ач = 10 Ач).

телевизор

Светодиодные телевизоры

существуют уже давно, и вся Австралия тоже использует цифровое телевидение, поэтому сейчас существует целый ряд телевизоров, которые вполне могут работать от 12 вольт. Типичный 24-дюймовый телевизор потребляет около 3 ампер от источника питания 12 В, поэтому, если он работает около 5 часов в день, он потребляет 15 ампер-часов от нашей батареи 12 В (3 А x 5 часов = 15 Ач). Посмотрите на заднюю часть телевизора или в руководство, чтобы увидеть, сколько тянет ваша фактическая модель, так как некоторые из самых больших могут иметь ток 5 ампер и выше.

[1] На веб-сайте австралийского поставщика есть несколько довольно убедительных изображений, показывающих, как что-то может пойти не так. Поставляемые ими одеяла произведены в США, что является довольно хорошим показателем качества.

[2] Есть кондиционеры на 12/24 В, но они потребляют огромные токи — 30 ампер и выше.

[3] Это так называемая температура «ледяного пива», но вещи в нижней части холодильника могут начать замерзать.

[4] Солнечные регуляторы Plasmatronics также могут измерять ампер-часы, запустив насос с клемм нагрузки (убедитесь, что насос потребляет меньше, чем могут выдержать клеммы нагрузки).

[5] В таблице в конце «Батареи: их особенности и характеристики» напряжение батареи сравнивается с ее оставшейся емкостью.

Преобразование милливольт в вольт (мВ в В)

Введите ниже напряжение в милливольтах, чтобы преобразовать значение в вольты.

Как преобразовать милливольты в вольты

Чтобы преобразовать измерение милливольт в измерение вольт, разделите напряжение на коэффициент преобразования.Один вольт равен 1000 милливольт, поэтому используйте эту простую формулу для преобразования:

вольт = милливольт ÷ 1,000

Напряжение в вольтах равно делению милливольт на 1000.

Например, вот как преобразовать 5000 милливольт в вольт, используя формулу выше.

5000 мВ = (5000 ÷ 1000) = 5 В

Милливольты и вольты — это единицы измерения напряжения.Продолжайте читать, чтобы узнать больше о каждой единице измерения.

Один милливольт равен 1/1000 вольт, что представляет собой разность потенциалов, при которой один ампер тока перемещается на один ом сопротивления.

Милливольт — это величина, кратная вольт, которая является производной единицей измерения напряжения в системе СИ. В метрической системе «милли» является префиксом для 10 ^-3 .Милливольты могут быть сокращены как мВ ; например, 1 милливольт можно записать как 1 мВ.

Напряжение — это измерение электродвижущей силы и разности электрических потенциалов между двумя точками проводника. ^[1] Один вольт равен разности потенциалов, которая сместит один ампер тока на один ом сопротивления.

Вольт — производная единица измерения напряжения в системе СИ в метрической системе.Вольт можно обозначить как V ; например, 1 вольт можно записать как 1 В.

Закон Ома гласит, что ток между двумя точками на проводнике пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Используя закон Ома, можно выразить разность потенциалов в вольтах как выражение, используя ток и сопротивление.

V _V = I _A × R _Ом

Разность потенциалов в вольтах равна величине тока в амперах, умноженной на сопротивление в омах.

Как добавить к вашему ebike фары 12 В без преобразователя постоянного тока

Каждый, кто катается на электрическом велосипеде по ночам, знает, как важно иметь хорошее освещение для электровелосипеда. Они не только помогают увидеть препятствия на дороге, но и делают вас более заметными для отвлеченных водителей. В дополнение к очевидной функции безопасности электрических велосипедных фонарей, они также могут добавить немного забавного стиля и индивидуализации вашему электровелосипеду.

К счастью для водителей электровелосипедов во всем мире, есть тысячи ярких, но недорогих светодиодных фонарей.К сожалению, для большинства из них либо требуются собственные батареи, либо они работают от 12 В постоянного тока.

Обычные велосипедные фонари с питанием от батареек AA — не лучший вариант для электровелосипедов. Они требуют замены батарей каждые несколько недель или месяцев, они редко хорошо закрываются, что часто приводит к коррозии батарей, и они часто поставляются с дешевыми креплениями, которые ломаются, когда они стареют и становятся хрупкими. Кроме того, они почти всегда представляют собой «видимые» огни, а не «видящие» огни, а это означает, что они лучше позволяют машинам видеть вас, чем освещать дорогу перед вами.

Ненавижу эти дешевые велосипедные фонари

Некоторые фонари для велосипедов или электровелосипедов поставляются с собственными небольшими перезаряжаемыми батареями и обладают достаточной мощностью, чтобы «видеть» огни, фактически освещая дорогу и препятствия на расстоянии. Однако удобство отказа от замены батарей сводится на нет из-за разочарования, связанного с необходимостью не забывать заряжать батарею фонаря с помощью отдельного зарядного устройства каждые несколько дней. Некоторым людям это доставляет больше хлопот, чем другим. Однажды я рассмотрел довольно хороший вариант, но я просто больше не использую эти типы фонарей, потому что у них так много недостатков.

Я предпочитаю фары, которые питаются от основного аккумулятора моего велосипеда. Единственный дешевый фонарь на батарейках, который я регулярно использую, — это тот, который установлен на задней части моего шлема, и обычно только при езде по более быстрым дорогам с интенсивным автомобильным движением. Менее чем за 1,50 доллара я могу мириться с тем, что задний фонарь моего шлема иногда умирает на мне.

Задняя часть моего шлема — единственное место, где мне нужен щелкающий свет

Когда дело доходит до моих основных фар для электровелосипеда, я использую только огни, которые питаются от аккумулятора моего электровелосипеда.Фонари Ebike с питанием от основной батареи имеют массу преимуществ:

• Нет батарей для замены
• Отдельное зарядное устройство не требуется
• Пока у вашего электровелосипеда осталась батарея, фары всегда будут работать
• Они обычно дешевле (я покажу вам несколько отличных дешевых ниже)
• МНОЖЕСТВО дополнительных опций; Вы не ограничены маленькими изящными велосипедными фонарями
• Более качественные и яркие фары для автомобилей

Честно говоря, есть один главный недостаток фонарей для электровелосипедов, которые питаются от аккумулятора электровелосипеда: они потребляют часть вашего аккумулятора и, таким образом, сокращают ваш диапазон.Однако для большинства источников света это вызовет крошечный удар, которого вы никогда не почувствуете. Мой байк потребляет около 700 Вт для круиза на максимальной скорости, но все мои мощные фары вместе тянут менее 20 Вт. Это означает, что мои фонари потребляют около 2,8% заряда батареи. Другими словами, мой общий запас хода электровелосипеда будет на 2,8% меньше, если все мои фары будут включены. Я редко разрезаю его так близко, но если бы я когда-либо делал, у меня есть мои фары на нескольких переключателях, поэтому я могу питать только свои передние и задние ходовые огни (менее 1 Вт), а не свою гигантскую фару (примерно 18 Вт), если я необходимо для экономии энергии, оставаясь видимым.Подробнее об этом ниже, включая изображения и диаграммы.

Я рекомендую каждому водителю электровелосипеда использовать фонари для электровелосипеда с питанием от основной батареи по той простой причине, что вы никогда не попадете в ситуацию, когда у вас погаснет свет, и вам придется ехать с автомобилями в темноте. Для меня это просто вопрос безопасности.

Фонари Ebike — три основных варианта

Есть три способа запитать фары вашего электровелосипеда от аккумулятора:

1. Фонари Ebike со встроенным DC-DC преобразователем
2. Используйте отдельный преобразователь постоянного тока 12 В, а затем автомобильные фары на 12 В
3. Используйте автомобильные фонари на 12 В напрямую от аккумулятора, последовательно для достижения надлежащего напряжения

Для первых двух вариантов требуется преобразователь напряжения той или иной формы либо в самих светильниках (что делает их более дорогими и менее надежными), либо в виде отдельного блока.Вот почему я предпочитаю третий вариант, который позволяет вам просто использовать лампы 12 В без какой-либо другой электроники. Я покажу вам, как использовать все три варианта ниже, и вы можете выбрать наиболее подходящий для вас метод.

Вариант 1 — Фары Ebike со встроенным DC-DC преобразователем

Этот вариант, наверное, самый простой, но не самый дешевый и надежный. Фонари Ebike со встроенным преобразователем DC-DC предназначены для установки на ebike и получения энергии от батареи в диапазоне напряжений, обычно около 12-80 В, но вы должны проверять каждый свет, чтобы убедиться, что ваша батарея находится в пределах своего диапазона.

Мои самые любимые фары для электровелосипедов с DC-DC преобразователями поставляются компанией Grin Technology (широко известной как ebikes.ca) в Канаде. Они разработали свою линию Electrolights на собственном производстве и сами производят светильники по очень высоким стандартам. Они на 100% водонепроницаемы, сверхпрочные (они утверждают, что вы можете переехать на машине или побить молотком, хотя я не планирую проверять это на своей шахте) и могут принимать любое напряжение от 15 до 100 В постоянного тока. . Grin Technologies предлагает передний фонарь за 70 долларов и задний фонарь за 60 долларов.Grin также продает свой CycleLumenator, который представляет собой сверхяркую фару на 1000 люмен, но за 145 долларов я ее еще не тестировал.

Grin Technologies предлагает фары для электровелосипедов высочайшего качества, хотя, как вы видели, за это высокое качество и первоклассное обслуживание приходится платить. Я считаю, что это того стоит, но если у вас ограниченный бюджет или вам нужен более дешевый преобразователь постоянного тока в постоянный свет, с которым можно поиграться, прежде чем начинать модернизацию в будущем, есть несколько других вариантов.

Я использовал этот светильник для электровелосипеда мощностью 18 Вт, который работает от напряжения 12-80 В (я использую его при 52 В).Это яркий свет, и это определенно «видящий» свет, а не просто свет «быть видимым». Изначально я установил его под слишком большим углом и, очевидно, ослеплял водителей на несколько часов, пока кто-то не закричал на меня. Ой.

Моя основная передняя фара для электровелосипеда

Я просто установил шахту на вынос руля с помощью кабельных стяжек, но вы можете прикрутить ее к любой части рамы с помощью самореза.

Переход на другой уровень: обеспечение разговора 3,3 В с 5 В

Если ваше знакомство с цифровой электроникой произошло больше лет назад, чем вы могли бы упомянуть, скорее всего, вы сделали это с логикой TTL 5 В.Выше 2 В, но обычно довольно близко к 5 В — это логическая 1, ниже 0,8 В — логический 0. Если вы были заядлым читателем электронных учебников, вы, возможно, читали о различных уровнях напряжения, которые допускаются воротами КМОП серии 4000, но есть вероятность, что даже с ними вы все равно использовали бы знакомые 5 вольт.

Это счастливое состояние никогда не сталкиваться ни с чем, кроме логики 5V в качестве любителя, не сохранилось. В последние десятилетия требования более высокой скорости и меньшей мощности дали нам последовательные семейства устройств с более низким напряжением, и теперь мы обычно также сталкиваемся с тремя.Устройства с напряжением 3В, а иногда и более низким. Когда этим различным семействам необходимо сосуществовать, например, при взаимодействии с текущим набором плат микроконтроллеров, необходимо проявлять осторожность, чтобы избежать повреждения кремния. Требуются некоторые средства управления переходом между напряжениями, поэтому мы собираемся взглянуть на мир переключателей уровня, схем, которые мы используем для сопряжения этих различных семейств логики напряжения.

Вам вообще нужен регулятор уровня?

Может показаться странным начинать трактат о сдвиге уровней таким образом, но первый вопрос к дизайнеру при создании 3.Часть 3V говорит о том, что часть 5V должна быть такой: Мне вообще нужен переключатель уровня?

Если часть 3,3 В является выходом, а часть 5 В — входом, то часть с низким напряжением вряд ли может повредить часть с высоким напряжением перенапряжением. И вы вряд ли столкнетесь с логическим входом, который может потребовать такой большой ток, что повредит ваш выход (если вы это сделаете, используйте буфер!). Если вам повезет, диапазоны логических напряжений двух устройств могут даже совпадать. Например, логика TTL 3,3 В разделяет пороги 0,8 В и 2 В для переходов логического 0 и логической 1 с логикой TTL 5 В, поэтому значение 3.Выход 3 В TTL может управлять входом 5 В TTL без какого-либо дополнительного оборудования.

В другом направлении, управляя входом 3,3 В от выхода 5 В, можно ожидать, что потребуется схема сдвига уровня, и во многих случаях вы окажетесь правы. Но, прежде чем обращаться к переключателю, стоит взглянуть на подробные характеристики вашего входа 3,3 В. Многие устройства спроектированы так, чтобы быть устойчивыми к 5В, и вам может повезти, если вы обнаружите, что ваша схема может использовать один и избежать дополнительных схем.Например, серия 74LVC содержит ряд версий с допустимым напряжением 3,3 В для многих микросхем 74-й серии.

CMOS и TTL: предостережение о смене уровня

Сравнение логических порогов TTL и CMOS с выходом 3,3 В. Примечание по применению NXP 240 (PDF).

При прямом управлении логикой, которую вы обычно используете при 5 В с выхода 3,3 В, есть одна предостерегающая история, на которую следует обратить внимание, — личное признание неисправности электроники. Логика CMOS определяет свои логические пороги в процентах от напряжения питания, что при питании 5 В ставит порог логической 1 на 70% намного выше 3.Логика 3 В 1. Некоторые КМОП-микросхемы, такие как аналоговый переключатель 74HC4053, который я использовал в проекте Raspberry Pi, не совсем соответствуют этому стандарту и будут работать с выходом TTL 3,3 В, поэтому меня убаюкивало ложное чувство безопасности, и я потянулся к еще одна деталь 74HC для подключения к моему Raspberry Pi с новым дизайном. Как и следовало ожидать, это не сработало, и, конечно же, я зря потратил время на поиски чего-либо еще, кроме неправильного выбора детали. Если в этой истории есть мораль, то следует всегда внимательно читать техническое описание и использовать TTL-совместимые части, такие как в данном случае 74HCT, когда они доступны.

Если входы вашего устройства 3,3 В не допускают 5 В, а входы 5 В не имеют пороговых значений, совместимых с 3,3 В, то, к сожалению, вы не сможете соединить их по уровням напряжения без схемы переключения. Вам доступно множество вариантов, включая целый ряд специализированных устройств переключения уровней, таких как эти от TI, но, помимо личных предпочтений, некоторые из них будут зависеть от вашего приложения. Будет ли это повышать, понижать или вам нужен двунаправленный переключатель уровня? Если вы решите не использовать в своей конструкции выделенную деталь или резистор, устойчивый к 5 В, вот несколько из множества альтернатив.

Понижающие манетки

Простой резистивный дауншифтер.

Самая простая из возможных понижающих схем — резистивный делитель. Подключите выход 5 В к цепочке резисторов, из которых вы подключаете логический вход 3,3 В. Цепь, состоящая из резисторов 2,2 кОм и 3,3 кОм, должна выдавать выходное напряжение 3 В от приложенного входа 5 В. Он не сохраняет характеристики разветвления выхода 3,3 В, и вам необходимо знать о любых емкостях, которые также могут присутствовать в любой логике, подключенной к нему, и о влиянии, которое они могут иметь вместе с резисторами на быстрое время нарастания, но его должно хватить для большинства простых задач по понижению уровня, с которыми сталкивается любитель.Существуют варианты этой схемы, в которых вместо резистора используются диоды для достижения требуемого падения напряжения.

Если делитель не подходит для вашего приложения, и вы по-прежнему избегаете специального переключателя, посмотрите ниже на странице двунаправленных переключателей.

Манетки повышающие

Схема повышения логического уровня диода. Из примечания к приложению Microchip DS41285A (PDF).

Для перехода от логики 3,3 В к логике 5 В и при условии, что вы не в безопасности в пределах пороговых значений TTL, как описано выше, так что вы можете обойтись без переключателя, вам потребуется что-то немного более сложное, чем резистивный делитель из предыдущего раздела.В простейшей схеме используется пара диодов с осторожным смещением и выбором последовательного резистора, как показано на схеме справа. В примечании к применению, в котором он содержится, рекомендуется, чтобы резистор был значительно меньше входного импеданса затвора 5 В, чтобы он не входил в состав резистивного делителя, сопротивление которого влияет на выходное напряжение.

Схема повышения логического уровня инвертирующего полевого МОП-транзистора. И снова из приложения Microchip заметка DS41285A.

Более очевидная схема использует полевой МОП-транзистор или биполярный транзистор в качестве переключателя, управляющего затвором или базой с 3.Логика 3 В и получение логического выхода 5 В со стока или коллектора. Это очень похоже на использование затвора с выходом с открытым коллектором в том же приложении. Это простая и надежная схема, но нужно учитывать, что она инвертирует логический уровень 3,3 В.

Двунаправленные переключатели уровня

Двунаправленный переключатель уровня MOSFET.

Обе схемы из предыдущих двух разделов подходят только для однонаправленных логических линий, но не для двунаправленной шины.Как и прежде, существует множество готовых переключателей уровня шины от ряда производителей полупроводников на выбор, но если они не подходят для вашей конструкции, то удобную альтернативу можно сделать с помощью полевого МОП-транзистора и пары резисторов. Также стоит отметить, что его необязательно использовать на двунаправленной шине, он может служить универсальным переключателем уровня за 2N7000 или аналогичный, действительно, это личный фаворит для этого приложения. Вы можете легко купить эту схему на коммутационной плате у нескольких поставщиков электроники, если собрать ее самостоятельно не привлекает.Для получения дополнительной информации о его работе прочтите примечание по применению Philips AN97055 (PDF), в котором рассматривается его использование на шине I ² C.

Это может вызвать беспокойство, когда вам сначала нужно убедиться, что разные логические уровни безопасно сопряжены. Не повредит ли моя 5V Arduino этому датчику 3.3V? Мы надеемся, что после прочтения этой статьи вы почувствуете себя увереннее, и мы снабдили вас всем необходимым, чтобы разобраться в теме. Мы не рассмотрели все возможные методы, но если вы прочитаете некоторые из прилагаемых примечаний к приложению, а затем выполните поиск в Интернете для реального использования, они должны заполнить все пробелы.

Так что это за ерунда про несколько шин на 12 вольт?

---

Так что это за ерунда про несколько шин на 12 вольт?

Если вы уделяли много внимания современным источникам питания (2006 г.), то вы наверное заметил, что у большинства из них больше одной шины на 12 вольт. А Обычный двухконтурный блок питания ATX12V имеет две шины 12 В: 12V1 и 12В2. Согласно ATX стандартно, 12 В 2 — это шина 12 В, которая питает ЦП и предоставляется на 4 пин 12 вольт кабель.12V1 — это шина 12 В, используемая во всех других кабели питания и мощности все, кроме процессора. Некоторые материнские платы не соответствуют стандарту ATX на что питается от 12В1 и 12В2. Источники питания EPS могут иметь до четырех Шины на 12 вольт и разные комбинации шин, питающих устройства.

Если блоку питания требуется более 5 Вольт, они просто устанавливают шину большей емкости. который может подавать больше тока. Так почему вы видите блоки питания с двумя, три, а то и четыре планки по 12 вольт? Почему бы просто не поставить одну большую шину на 12 вольт который может обеспечить больше энергии? Ну, это потребует некоторых объяснений.

Раньше я разрабатывал встроенную электронику, которая представляет собой небольшие компьютеры, управляющие различные виды машин. Я все еще время от времени создаю хобби-проекты, так что У меня есть множество блоков питания. Конечно, большинство из них «настоящие» блоки питания — не блоки питания для ПК. Хорошо, технически мощность ПК поставки на самом деле настоящие, но поскольку они идут с такими неполными спецификации трудно понять, что они действительно могут сделать. Реальные источники питания точно расскажу, на что способен БП: диапазон входного напряжения, минимум и максимальный ток, регулировка нагрузки, пульсации на выходе, снижение номинальных значений температуры кривые, ограничения по напряжению и току.Вы называете это, они это определяют. И когда говорят, что 12 вольт при 40 ампер при 50 ° C, они не шутят. По крайней мере, как пока вы избегаете дрянных. Если у блока питания несколько выходов, то они объясните все зависимости между ними. Итак, если вам нужно увеличить рейка до 10 ампер, чтобы получить 20 ампер из другой рейки, они всегда говорят вам в спецификации. Они сообщают вам, есть ли среди комбинаций ограничение общей мощности рельсов. Если это действительно хороший БП, то там есть нет зависимости. Они просто работают как независимые рельсы.Характеристики очень тщательно, потому что вам нужно знать эти вещи, чтобы выбрать правильный блок питания.

А еще есть блоки питания для ПК. Большинство блоков питания для ПК, даже много хороших, было бы более правдиво, если бы они перестали ссылаться на «спецификации» и использовали термин «маркетинговый обман». Я не буду здесь углубляться в эту тему потому что это будет включать страницы и страницы ругательств. И если ты смотришь для блока питания ПК, который не имеет зависимости между рельсами, сохраните сновидение.У них есть зависимости. Они просто редко говорят вам, что это такое. Если вы получите хороший блок питания, он может действительно соответствовать неопределенным и неполным спецификации на этикетке. Если у вас плохой блок питания, тогда номинальная мощность лейбл лучше всего можно описать как произведение художественной литературы. Блоки питания ПК на самом деле есть реальные спецификации. Они их просто не публикуют. Так когда вы покупаете блок питания для ПК, трудно понять, что у вас на самом деле. В следствии, части остальной части этой страницы должны быть основаны на предположениях.Было бы будьте любезны дать вам окончательные ответы, но это трудно сделать, когда вы точно не знаю, с каким БП вы имеете дело.

Чтобы понять беспорядок в 12-вольтовой шине, вам сначала нужно знать о три разных типа блоков питания. Не читайте просто о типе Блок питания, который, по вашему мнению, у вас есть. Есть довольно хороший шанс, что то, что вы думаете у вас есть и то, что у вас есть на самом деле — две разные вещи.

Одиночный блок питания на шину 12 В

Один блок питания на шину 12 В имеет только одну выходную цепь, которая генерирует 12 вольт.К нему подключены все различные разъемы, на которые подается 12 вольт. один выход. Такой блок питания будет отлично работать с современным компьютером, поскольку пока он может доставить мощность. Это правда, даже если материнская плата требует дополнительных 4-контактный или 8-контактный 12-вольтовый процессор разъем или если ваша видеокарта требует 6-контактный PCI-Express разъем. Если в вашем одиночном блоке питания на 12 В на шину есть все эти дополнительные разъемы и достаточная мощность, тогда все будет работать правильно.

Несколько независимых шин на 12 В PSU

Блок питания с несколькими независимыми шинами на 12 В имеет более одной шины на 12 В.Каждый шины на 12 вольт имеет свою отдельную схему. Каждый из 12 вольт Разъемы питания на кабелях БП подключены к одной из планок на 12 В. Поскольку это просто блок питания для ПК, а не «настоящий», производители часто не чувствуют себя обязанными говорить вам, какой разъем к какому рельс.

Одна из причин использования нескольких отдельных шин на 12 вольт — это улучшить нагрузку. регулирование и шум на рельсах. Когда вы подключаете активную нагрузку к шина напряжения вы, как правило, получаете шумную шину, которая много прыгает.Это не очень хорошее плоское напряжение. Различается. Чем больше активных нагрузок вы подключаете к ругай все еще грязнее. Итак, сборка блока питания с независимыми шинами на 12 вольт улучшает «чистоту» питания на каждой рейке. Обычно это только сделано, если у вас есть схемы, которые крайне требовательны к качеству его шины напряжения, потому что отдельные шины стоят больше денег, чем одна шина.

Кстати, на случай, если у вас возникнет соблазн подключить независимые шины на 12 вольт вместе (я видел в Интернете людей, которые думают, что это хорошая идея), не делай этого.Ваши 12-вольтовые шины могут иметь разные представления о том, какое напряжение они должны встать на рельсы. Один может немного отличаться от еще один. В конце концов, это отдельные рельсы, и у них своя схема. который контролирует напряжение. Они обязательно будут немного отличаться. И если они просто немного отличается, тогда вы можете потреблять много тока, когда вы их подключаете вместе, потому что каждая из выходных цепей пытается вызвать напряжение на одни и те же провода на другое значение. Это вызывает либо хорошее упорядоченное завершение работы от защиты от перегрузки по току или от дыма и искр.Есть некоторая сила расходные материалы, у которых есть переключатели, которые позволяют соединять рельсы вместе. однажды вы правильно установили переключатель, их можно подключить.

Многоканальные шины с ограничением по току 12 В на базе одинарного блока питания

Этот тип блока питания имеет только один набор схем внутри блока питания, который генерирует 12 вольт. Но он разделен на отдельные 12-вольтовые выходы, каждый из которых имеет их собственная схема ограничения тока. Если любой из 12-вольтных выходов превышает его текущий предел, тогда блок питания отключается.Например, у вас может быть двойной рельсовый источник питания, который имеет одну внутреннюю шину 12 В, которая может подавать 30 усилители. Затем внутри блока питания он разделен на две отдельные направляющие, каждая из которых имеет ограничение в 20 ампер. Если вы попытаетесь получить более 20 ампер от любого из Рэйл 12 вольт потом БП с выключением. Если вы попытаетесь нарисовать более 30 ампер полного тока от обоих рельсов, тогда он также отключится (при условии, что внутренняя шина 12 В также имеет ограничитель тока).

Такой вид БП существует из-за стандартов безопасности.В IED 60950 стандарт ограничивает проводку до 240 ВА (вольт-амперы). При 12 вольт это означает, что провод может выдерживать максимум 20 ампер. Стандарт существует для постарайтесь ограничить количество тока, протекающего при коротком замыкании, до БП отключается. Это может снизить вероятность того, что короткое замыкание вызовет огонь или уничтожить что-нибудь. Так что, если вашему блоку питания требуется более 20 ампер на 12 вольт и соблюдайте стандарты безопасности, тогда необходимо иметь более одного Шина 12 вольт.

Так что это за БП на самом деле?

Можно подумать, что ответ на этот вопрос прост.Имена три типа блоков питания немного длинноваты, поэтому сократим их до одиночных 12, независимые 12 и ограниченные по току 12. Если только характеристики вашего БП заявите, что у вас одна шина на 12 вольт, тогда вы знаете, какая из трех у тебя есть. Но если в спецификациях указано, что у вас две или более шины на 12 вольт тогда все становится сложнее.

Если посмотреть официальный БП ATX12V руководство по дизайну, тогда вы найдете формулировка, в которой говорится, что никакая шина не может обеспечить мощность более 240 ВА.Это означает что шина 12 вольт ограничена до 20 ампер. Никогда не говорится, что блок питания должен имеют независимые шины на 12 вольт. Независимые шины на 12 вольт будут разрешены пока они ограничены до 20 ампер, но они не требуются. Это важно, потому что независимые 12 — это самые дорогие блоки питания для построить. Более дешевый способ соответствовать спецификации ATX12V — производить ограниченный ток 12с. Это экономит деньги, поскольку отдельные рельсовые выходы базируются на едином внутреннем Шина 12 вольт. А что касается компонентов ПК, они очень стараются сохранить затраты на минимум.В результате маловероятно, что ваш multi 12 вольт рейка БП фактически независимый 12с. Независимый дизайн 12s тот, у которого самые чистые 12-вольтовые шины, но ПК, кажется, нормально работают без их. Большинство нагрузок на шинах 12 В — это двигатели или постоянный / постоянный ток. конвертеры, и никто из них не особо разборчив в качестве своих входные напряжения.

Некоторые люди, проводящие тестирование источников питания, сообщают о стабильных успехах в соединение отдельных шин на 12 В.Как я упоминал ранее, это очень вероятно, что выполнение этого с независимым 12-секундным блоком питания приведет к короткому и выключите источник питания. Но соединяя рельсы с током ограниченный 12-секундный блок питания будет работать нормально, так как на самом деле там только один 12 вольт регулятор. Тот факт, что подключение 12 вольт-рейки настоятельно предполагают, что они на самом деле ограничены током 12 с а не независимые 12. Более того, обзоры БП на XbitLabs действительно открывается вверх по блокам питания, чтобы взглянуть на внутреннюю конструкцию.Практически все на ПК Блоки питания, которые я когда-либо видел в обзоре, были с одним главным трансформатором конструкции, что означает, что они не имеют независимых шин на 12 В. В на самом деле, я видел в общей сложности один блок питания у которого фактически были независимые шины на 12 вольт. Этот блок питания кажется на самом деле это серверный блок питания, адаптированный для использования в ПК. Могут быть и другие независимые блоки питания 12, но если они есть, они крайне редки. И учитывая экономичную природу ПК рынок, вы, вероятно, никогда не столкнетесь с одним.

Итак, теперь вы можете предположить, что ваш 12-вольтный сетевой блок питания ограничено 12 сек. Если бы все было так просто. Intel сохраняет сеть страницу со списком блоков питания, соответствующих минимальным требованиям. В этот список включено большое количество источников питания, описанных как «** Блок питания не соответствовал требованиям 240 ВА во время теста OCP». OCP стенды для защиты от перегрузки по току. Intel считает, что эти блоки питания соответствуют требованиям минимальные требования, но они не соответствуют пределу тока 20 А на каждые 12 вольт рейка.Intel, похоже, довольно небрежно относится к ограничению в 240 ВА. Если проверив спецификации производителя на некоторые из этих блоков питания, вы обнаружите, что заявленные максимальные токи на их 12-вольтовых шинах значительно ниже 20 ампер несмотря на то, что их доставили минимум 20. Так что доверять Максимальный номинальный ток на их шинах 12 В. Некоторые могут доставить больше, чем в их характеристиках заявлено без отключения максимальной токовой защиты.

Текущие ограниченные 12s более дорогие в производстве, чем одиночные 12, которые обеспечить такую ​​же общую мощность 12 вольт.Вдобавок ко всему, многие силы Производители считают, что ограничение тока на шине до 240 ВА не привел к какому-либо значительному улучшению безопасности блока питания в реальном мире. потом вы также должны учитывать сложности с балансировкой нагрузки вызвано наличием ограниченных по току рельсов. Все это вызывает подозрение, что многие блоки питания, претендующие на иметь несколько шин на 12 вольт, на самом деле это один 12 блоков питания, несмотря на то, как они продается. Согласно результатам тестирования Intel, многие блоки питания могут подавать намного больше тока на одну шину 12 В, чем их заявленные спецификации и даже более 20 ампер.Это понятно что производители блоков питания будут продолжать продавать их как блоки питания с несколькими шинами на 12 В. так как многие думают, что многопозиционные блоки питания на 12 В на шину лучше одиночных Блоки питания на шину на 12 В.

Люди, которые проводят тщательные испытания источников питания, довольно много писали о эта тема. Можете почитать их мнение о том, что это за рейки на 12 вольт внутри вашего источника питания Вот, Вот, Вот, Вот, и внизу эта страница. 12-вольтные шины, которые есть в вашем источнике питания, могут влияет на его работу в мощных компьютерах, поэтому, к сожалению, эта тема так неясна.Информация есть, но ее непросто находить. Должно быть легко узнать, какие у вас 12-вольтовые шины, но это не произойдет, пока производители блоков питания не начнут выпускать настоящие спецификации.

Так какой блок питания лучший?

При создании мощной машины с большим количеством оборудования люди часто сказали, что им надо получить мульти-рейку БП на 12 вольт. Стандартное рассуждение: что многоканальные блоки питания на 12 шин обеспечивают большую мощность при 12 вольт, чем одиночные 12 вольт железнодорожные БП.Но это не очень хороший совет. Они пытаются вам сказать что более новые компьютеры создают большую нагрузку на шину 12 вольт и что вам следует обязательно приобретите блок питания, обеспечивающий достаточный ток на 12 вольт. Как вы можете смотрите на этой странице, самая большая нагрузка на блоке питания со временем сместилось с 5 вольт на 12 вольт, так что вам нужно Будьте осторожны, чтобы выбрать правильный блок питания. Но вам не обязательно брать мульти 12 рейка БП, чтобы получить большую мощность на 12 вольт. Как вы видели выше, многие блоки питания, которые претендуют на звание нескольких блоков питания с шиной на 12 В, на самом деле являются одиночными 12 железнодорожные БП.Они просто продаются как мульти-12, потому что люди думают, что мульти-12 лучше. Настоящая проблема заключается в том, обеспечивает ли блок питания достаточно общий ток на 12 вольтах (как и на других рельсах) а не то ли имеет несколько шин на 12 В.

Помните, что независимые блоки питания 12s практически невозможно находить. Таким образом, у вас есть только два варианта: источник питания с одним внутренним напряжением 12 В. шина с ограничителями тока для каждой внешней шины (ограничение тока 12 с), или блок питания с одной внутренней шиной 12 В без ограничителей тока (a одиночный 12).Вы в итоге получится источник питания только с одной внутренней шиной на 12 В. Твой Единственный реальный выбор — получить ли шины с ограничением по току на 12 В. Плохие новости это то маркетинговые спецификации предположительно мульти-блоков питания на шину 12 В не скажу вам, настоящие ли ограничители тока или нет.

Дело в том, что если вы собираете компьютер высокого класса, блоки питания с с ограничителями тока справиться проще, чем с источниками питания с током ограничители.Предположим, вы собираете компьютер, который при полной загрузке имеет процессор, потребляющий 9 ампер при 12 вольт, и две видеокарты, потребляющие 10 усилителей на штуку при 12. Это одни из самых мощных компонентов, используемых в качестве 2006 года, но люди однозначно строят такие машины. Плюс у вас также есть жесткие диски и прочее, что добавляет еще 4 ампер при 12 вольт. Если у вас есть один 12-контактный блок питания, тогда вы должны убедиться, что он может выдержать 12 вольт, всего 33 ампера. Но если у вас есть двойной 12-контактный блок питания с 20 ампер на каждой шине 12 В, тогда вы также должны убедиться, что вы не превышайте 20 ампер на каждой шине.Если вы превысите 20 ампер на шине, то Блок питания отключится, даже если он поддерживает более 33 ампер. Вы можно увидеть сложности решения проблемы «балансировки рельсов» на эта страница. Если вы строите не мощный компьютер, то маловероятно, что вы приблизитесь к всего 20 ампер при 12 вольт. В этом случае вам не о чем беспокоиться об ограничениях на отдельные рельсы. Только мощные компьютеры потреблять много 12-вольтного тока, что может вызвать проблемы.

Предполагая, что два блока питания имеют одинаковую общую емкость 12 В, вам лучше от получения одного блока питания на 12-вольтовую рейку, чем от многополюсного блока питания на 12 шт. Электрический ток Ограничители в 12-шинных блоках питания, по-видимому, не улучшают безопасность, но они могут сделать вашу жизнь невыносимой при сборке мощного компьютера. В одиночные блоки питания на 12 В на шину вызывают меньше проблем. К сожалению, большинство БП с партии на 12 В продаются как блоки питания на 12 шин, даже если они фактически представляют собой одинарные 12-рельсовые блоки питания.Intel Страница может помочь идентифицировать блоки питания, у которых нет предела 240 ВА. Надеюсь, что в будущем вся эта игра с ограничениями по току в 20 ампер будет просто исчезнет, ​​и жизнь на 12 вольт снова станет простой. А пока твоя лучший вариант — попытаться найти блок питания без ограничителей тока, если вы собираетесь построить мощный компьютер. Если вы не можете избежать ограничителей тока, то готовы провести балансировку рельсов.

---

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Добавлено в избранное Любимый 108

Основы электроэнергетики

Приступая к изучению мира электричества и электроники, важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления.Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования. Поначалу эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их «видеть». Невооруженным глазом нельзя увидеть энергию, протекающую по проводу, или напряжение батареи, стоящей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергии, происходящим от облаков к земле, а является реакцией в воздухе на энергию, проходящую через нее. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать, что происходит с зарядом в системе.Однако не бойтесь, это руководство даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении, а также о том, как они соотносятся друг с другом.

Георг Ом

Рассмотрено в этом учебном пособии

• Как электрический заряд соотносится с напряжением, током и сопротивлением.
• Что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
• Что такое закон Ома и как его использовать для понимания электричества.
• Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Электрический заряд

Электричество — это движение электронов. Электроны создают заряд, который мы можем использовать для работы. Ваша лампочка, стереосистема, телефон и т. Д. — все используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

Три основных принципа этого руководства можно объяснить с помощью электронов или, более конкретно, заряда, который они создают:

• Напряжение — разница заряда между двумя точками.
• Текущий — это скорость начисления.
• Сопротивление — это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока).

Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь представляет собой замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.

Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество.Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением. Итак, начнем с напряжения и продолжим.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка заряжена больше, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциальной энергии между двумя точками, которая будет передавать один джоуль энергии на каждый кулон заряда, который проходит через нее (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено).Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение представлено в уравнениях и схемах буквой «V».

При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. По этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлено давлением воды , а ток представлен потоком воды . Для этой аналогии запомните:

• Вода = Заряд
• Давление = Напряжение
• Расход = Текущий

Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.На дне этого бака есть шланг.

Давление на конце шланга может представлять напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше уровень заряда, тем больше давление измеряется на конце шланга.

Мы можем представить этот резервуар как батарею, место, где мы накапливаем определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы сливаем из нашего бака определенное количество жидкости, давление, создаваемое на конце шланга, падает. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет из-за разряда батареек.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

Текущий

Мы можем представить себе количество воды, протекающей по шлангу из бака, как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей по шлангу за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Ампер в уравнениях обозначается буквой «I».

Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряда) в баке с помощью более узкого шланга.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через бак. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга — это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:

.

• Вода = заряд (измеряется в кулонах)
• Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
• Расход = ток (измеряется в амперах, или, для краткости, «амперах»)
• Ширина шланга = сопротивление

Сопротивление

Снова рассмотрим наши два резервуара для воды, один с узкой трубой, а другой с широкой трубой.

Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу столько же объема, сколько более широкую, при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, даже если вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой.

В электрических терминах это представлено двумя цепями с одинаковым напряжением и разным сопротивлением. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему количеству заряда, то есть в цепи с более высоким сопротивлением протекает меньший ток.18 электронов. На схемах это значение обычно обозначается греческой буквой «& ohm;», которая называется омега и произносится как «ом».

Закон Ома

Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом разработал формулу:

Где

• В = Напряжение в вольтах
• I = ток в амперах
• R = Сопротивление в Ом

Это называется законом Ома.Скажем, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

Допустим, это наш резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 В, а «узость» (сопротивление потоку) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам ток (ток) в 1 ампер.

Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на бак с узким шлангом. Поскольку шланг более узкий, его сопротивление потоку выше.Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом составляет

.

а какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 А:

Значит, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы видим, что если мы знаем два значения закона Ома, мы можем решить третье.Продемонстрируем это на эксперименте.

Эксперимент по закону Ома

Для этого эксперимента мы хотим использовать батарею на 9 В для питания светодиода. Светодиоды хрупкие и могут пропускать через них только определенное количество тока, прежде чем они перегорят. В документации к светодиоду всегда будет «текущий рейтинг». Это максимальное количество тока, которое может пройти через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.

Необходимые материалы

Для проведения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам потребуется:

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды — это так называемые «неомические» устройства.Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V = IR. Светодиод вызывает в цепи то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину протекающего через нее тока. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрегаем токовыми характеристиками светодиода и выбираем номинал резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.

В этом примере у нас есть батарея на 9 В и красный светодиод с номинальным током 20 мА, или 0.020 ампер. Чтобы быть в безопасности, мы бы предпочли не управлять максимальным током светодиода, а его рекомендуемым током, который указан в его техническом описании как 18 мА или 0,018 ампер. Если просто подключить светодиод непосредственно к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:

следовательно:

, а поскольку сопротивления еще нет:

Деление на ноль дает бесконечный ток! Ну, на практике не бесконечно, но столько тока, сколько может доставить аккумулятор. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через светодиод проходил такой большой ток, нам понадобится резистор.Наша схема должна выглядеть так:

Мы можем использовать закон Ома точно так же, чтобы определить значение резистора, которое даст нам желаемое значение тока:

следовательно:

вставляем наши значения:

решение для сопротивления:

Итак, нам нужно сопротивление резистора около 500 Ом, чтобы ток, проходящий через светодиод, не превышал максимально допустимый.

500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор 560 Ом.Вот как выглядит наше устройство вместе.

Успех! Мы выбрали номинал резистора, который достаточно высок, чтобы ток через светодиод не превышал его максимального номинала, но достаточно низкий, чтобы ток был достаточным, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.

Этот пример светодиодного / токоограничивающего резистора является обычным явлением в хобби-электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего по цепи. Другой пример такой реализации — светодиодные платы LilyPad.

При такой настройке вместо того, чтобы выбирать резистор для светодиода, резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без необходимости добавлять резистор вручную.

Ограничение тока до или после светодиода?

Чтобы немного усложнить задачу, вы можете разместить токоограничивающий резистор по обе стороны от светодиода, и он будет работать точно так же!

Многие люди, впервые изучающие электронику, борются с идеей, что резистор, ограничивающий ток, может находиться по обе стороны от светодиода, и схема по-прежнему будет работать как обычно.

Представьте себе реку в непрерывной петле, бесконечную, круглую, текущую реку. Если бы мы построили в нем плотину, то перестала бы течь вся река, а не только одна сторона. А теперь представьте, что мы помещаем водяное колесо в реку, которое замедляет течение реки. Неважно, где в круге находится водяное колесо, оно все равно замедлит поток на всей реке .

Это чрезмерное упрощение, поскольку токоограничивающий резистор нельзя размещать где-либо в цепи ; он может быть размещен на с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.

Чтобы получить более научный ответ, обратимся к закону напряжения Кирхгофа. Именно из-за этого закона резистор, ограничивающий ток, может располагаться по обе стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и некоторых практических задач с использованием KVL посетите этот веб-сайт.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны понять концепции напряжения, тока, сопротивления и их взаимосвязь.