كيفية استخدام المقاومات مع LED و Zener و Transistor

كيفية استخدام المقاومات مع LED و Zener و Transistor

في هذا المنشور نتعلم كيفية استخدام المقاومات أثناء تصميم الدوائر الإلكترونية باستخدام مصابيح LED أو صمامات زينر أو الترانزستورات. يمكن أن تكون هذه المقالة مفيدة جدًا للهواة الجدد الذين عادةً ما يتم الخلط بينهم وبين قيم المقاوم لاستخدامها لمكون معين وللتطبيق المطلوب.



ما هو المقاوم

المقاوم هو مكون إلكتروني سلبي قد يبدو غير مثير للإعجاب في الدائرة الإلكترونية مقارنة بالمكونات الإلكترونية النشطة والمتقدمة الأخرى مثل BJTs و mosfets و ICs و LEDs إلخ.

ومع ذلك ، على عكس هذا الشعور ، تعتبر المقاومات من أهم الأجزاء في أي دائرة إلكترونية ، وقد يبدو تخيل ثنائي الفينيل متعدد الكلور بدون مقاومات غريبًا ومستحيلًا.





تُستخدم المقاومات أساسًا للتحكم في الجهد والتيار في الدائرة التي تصبح بالغة الأهمية لتشغيل مختلف المكونات النشطة والمتطورة.

على سبيل المثال ، قد يحتاج BJT مثل BC547 أو ما شابه ذلك إلى مقاومة محسوبة بشكل صحيح عبر قاعدته / باعثه من أجل العمل على النحو الأمثل والأمان.



إذا لم يتم اتباع ذلك ، فقد ينفجر الترانزستور ويتلف.

وبالمثل ، فقد رأينا كيف أصبحت المقاومات ضرورية جدًا في الدوائر التي تتضمن دوائر متكاملة مثل 555 أو 741 وما إلى ذلك.

في هذه المقالة سوف نتعلم كيفية حساب واستخدام المقاومات في الدوائر أثناء تصميم تكوين معين.

كيفية استخدام المقاومات لقيادة الترانزستورات (BJTs).

يتطلب الترانزستور وجود مقاومة عبر قاعدته وباعثه ، وهذه هي إحدى أهم العلاقات بين هذين المكونين.

يحتاج ترانزستور NPN (BJT) إلى كمية محددة من التيار للتدفق من قاعدته إلى سكة الباعث أو السكة الأرضية من أجل تنشيط (تمرير) تيار حمل أثقل من جامعه إلى الباعث.

يحتاج ترانزستور PNP (BJT) إلى كمية محددة من التيار للتدفق من الباعث أو السكة الموجبة إلى قاعدته من أجل تنشيط (تمرير) تيار حمل أثقل من باعثه إلى جامعه.

من أجل التحكم في تيار الحمل على النحو الأمثل ، يحتاج BJT إلى مقاومة أساسية محسوبة بشكل صحيح.

قد ترغب في الاطلاع على مثال مقال ذي صلة لـ صنع مرحلة سائق التتابع

يمكن رؤية صيغة حساب المقاوم الأساسي لـ BJT أدناه:

R = (لنا - 0.6). Hfe / تحميل الحالي ،

حيث R = المقاوم الأساسي للترانزستور ،
لنا = المصدر أو الجهد الزناد للمقاوم الأساسي ،
HFE = المكسب الحالي الأمامي للترانزستور.

ستوفر الصيغة أعلاه قيمة المقاوم الصحيحة لتشغيل الحمل عبر BJT في الدائرة.

على الرغم من أن الصيغة المذكورة أعلاه قد تبدو حاسمة وضرورية لتصميم دائرة باستخدام BJTs والمقاومات ، فإن النتائج في الواقع لا تحتاج إلى أن تكون دقيقة للغاية.

على سبيل المثال ، لنفترض أننا نريد قيادة مرحل بجهد 12 فولت باستخدام ترانزستور BC547 ، إذا كان تيار تشغيل المرحل حوالي 30 مللي أمبير ، من الصيغة أعلاه ، يمكننا حساب المقاوم الأساسي على النحو التالي:

R = (12 - 0.6). 200 / 0.040 = 57000 أوم أي ما يعادل 57 كيلو

يمكن افتراض أن القيمة المذكورة أعلاه مثالية للغاية بالنسبة للترانزستور بحيث يعمل الترانزستور على التتابع بأقصى قدر من الكفاءة ودون تبديد أو إهدار التيار الزائد.

ومع ذلك ، ستجد عمليًا أن أي قيمة تتراوح بين 10 كيلو و 60 كيلو تعمل بشكل جيد مع نفس التطبيق ، والعيب الهامشي الوحيد هو تبديد الترانزستور الذي قد يكون أكثر قليلاً ، وقد يكون حوالي 5 إلى 10 مللي أمبير ، وهذا لا يكاد يذكر ولا يهم الكل.

تشير المحادثة أعلاه إلى أنه على الرغم من أن حساب قيمة الترانزستور قد يكون موصى به ، إلا أنه ليس ضروريًا تمامًا ، لأن أي قيمة معقولة قد تؤدي المهمة نيابةً عنك بشكل جيد.

ولكن هذا قيل لنفترض في المثال أعلاه إذا اخترت المقاوم الأساسي أقل من 10 كيلو أو أعلى من 60 كيلو ، فمن المؤكد أنه سيبدأ في إحداث بعض الآثار السلبية على النتائج.

أقل من 10 كيلو ، سيبدأ الترانزستور في التسخين والتبدد بشكل كبير .. وفوق 60 كيلو بايت ستجد التتابع يتلعثم ولا ينطلق بإحكام.

مقاومات لقيادة Mosfets

في المثال أعلاه ، لاحظنا أن الترانزستور يعتمد بشكل أساسي على المقاوم المحسوب بشكل لائق عبر قاعدته لتنفيذ عملية التحميل بشكل صحيح.

هذا لأن قاعدة الترانزستور هي جهاز يعتمد على التيار ، حيث يتناسب تيار القاعدة بشكل مباشر مع تيار حمل المجمع.

إذا كان تيار الحمل أكبر ، فسيلزم أيضًا زيادة تيار القاعدة بشكل متناسب.

خلافا لهذا mosfets العملاء مختلفون تماما. هذه أجهزة تعتمد على الجهد ، مما يعني أن بوابة mosfet لا تعتمد على التيار بل على الجهد لإطلاق الحمل عبر مصرفها ومصدرها.

طالما أن الجهد الكهربي عند بوابته يزيد عن 9 فولت أو يقارب 9 فولت ، فإن mosfet سيطلق الحمل على النحو الأمثل بغض النظر عن تيار البوابة الذي يمكن أن يصل إلى 1mA.

بسبب الميزة المذكورة أعلاه ، لا يتطلب المقاوم بوابة mosfet أي حسابات حاسمة.

ومع ذلك ، يجب أن يكون المقاوم عند بوابة mosfet منخفضًا قدر الإمكان ولكن أكبر بكثير من قيمة الصفر ، أي ما بين 10 و 50 أوم.

على الرغم من أن mosfet لا يزال يعمل بشكل صحيح حتى إذا لم يتم إدخال أي مقاوم عند بوابته ، يوصى بشدة باستخدام قيمة منخفضة لمواجهة أو تقييد العابرين أو المسامير عبر بوابة / مصدر mosfet.

باستخدام المقاوم مع LED

تمامًا مثل BJT ، يعد استخدام المقاوم بمصباح LED أمرًا ضروريًا ويمكن القيام به باستخدام الصيغة التالية:

R = (جهد الإمداد - جهد LED الأمامي) / تيار LED

مرة أخرى ، نتائج الصيغة هي فقط للحصول على أفضل النتائج المطلقة من سطوع LED.

على سبيل المثال ، افترض أن لدينا LED بمواصفات 3.3 فولت و 20 مللي أمبير.

نريد أن نضيء هذا الصمام من مصدر 12V.

يخبرنا استخدام الصيغة أن:

R = 12 - 3.3 / 0.02 = 435 أوم

هذا يعني أن المقاومة 435 أوم ستكون مطلوبة للحصول على أكثر النتائج كفاءة من LED.

ومع ذلك ، من الناحية العملية ، ستجد أن أي قيمة بين 330 أوم و 1 كيلو من شأنها أن تقدم نتائج مرضية من LED ، لذلك فهي خبرة قليلة وبعض المعرفة العملية ويمكنك بسهولة تجاوز هذه العقبات حتى بدون أي حسابات.

استخدام المقاومات مع ثنائيات زينر

في كثير من الأحيان نجد أنه من الضروري تضمين مرحلة زينر ديود في دائرة إلكترونية ، على سبيل المثال في دوائر opamp حيث يتم استخدام opamp كمقارن ونعتزم استخدام الصمام الثنائي زينر لإصلاح الجهد المرجعي عبر أحد مدخلات أوبامب.

قد يتساءل المرء كيف يمكن حساب المقاوم زينر ؟؟

إنه ليس صعبًا على الإطلاق ، وهو مطابق تمامًا لما فعلناه من أجل LED في المناقشة السابقة.

هذا هو ببساطة استخدام الصيغة التالية:

R = (جهد الإمداد - جهد زينر) / تيار الحمل

لا داعي لذكر أن القواعد والمعلمات متطابقة كما تم تنفيذها لمصباح LED أعلاه ، فلن تتم مواجهة مشكلات حرجة إذا كان المقاوم زينر المحدد أقل قليلاً أو أعلى بكثير من القيمة المحسوبة.

كيفية استخدام المقاومات في Opamps

بشكل عام ، تم تصميم جميع الدوائر المتكاملة بمواصفات مقاومة المدخلات العالية ومواصفات مقاومة المخرجات المنخفضة.

بمعنى أن المدخلات محمية جيدًا من الداخل ولا تعتمد حاليًا على المعلمات التشغيلية ، ولكن على عكس ذلك ، ستكون مخرجات معظم الدوائر المتكاملة عرضة للدوائر الحالية والقصيرة.

لذلك ، قد لا يكون حساب المقاومات لمدخلات IC أمرًا بالغ الأهمية على الإطلاق ، ولكن أثناء تكوين الإخراج بحمل ، قد يصبح المقاوم حاسمًا وقد يحتاج إلى حسابه كما هو موضح في محادثاتنا أعلاه.

استخدام المقاومات كمستشعرات التيار

في الأمثلة المذكورة أعلاه ، خاصة بالنسبة لـ LeDs و BJTs ، رأينا كيف يمكن تكوين المقاومات كمحددات حالية. الآن دعنا نتعلم كيف يمكن استخدام المقاوم كمستشعرات تيار:

يمكنك أيضًا تعلم الشيء نفسه في هذا المثال المقالة الذي يشرح كيفية بناء وحدات الاستشعار الحالية

وفقًا لقانون أوم عند تمرير التيار عبر المقاوم ، يتطور مقدار متناسب من فرق الجهد عبر هذا المقاوم والذي يمكن حسابه باستخدام صيغة قانون أوم التالية:

V = RxI ، حيث V هو الجهد المتطور عبر المقاوم ، R هو المقاوم في أوم وأنا هو التيار الذي يمر عبر المقاوم في الأمبير.

لنفترض على سبيل المثال ، أن تيارًا مقداره 1 أمبير يتم تمريره عبر المقاوم 2 أوم ، وحل هذا في الصيغة أعلاه يعطي:

الخامس = 2 × 1 = 2 فولت ،

إذا انخفض التيار إلى 0.5 أمبير ، إذن

الخامس = 2 × 0.5 = 1 فولت

توضح التعبيرات أعلاه كيف يختلف فرق الجهد عبر المقاوم خطيًا وتناسبًا استجابةً للتيار المتدفق خلاله.

يتم تنفيذ خاصية المقاوم بشكل فعال في جميع الدوائر الحالية ذات الصلة بالقياس أو الحماية الحالية.

قد ترى الأمثلة التالية لدراسة الميزة المذكورة أعلاه للمقاومات ، فقد استخدمت كل هذه التصميمات مقاومًا محسوبًا لاستشعار المستويات الحالية المطلوبة لتطبيقات معينة.

دائرة محدد التيار العالمي LED عالية وات - ثابت ...

رخيصة الحالية التي تسيطر عليها 12 فولت شاحن بطارية الدائرة ...

LM317 كمنظم جهد متغير ومتغير ...

دائرة سائق الصمام الثنائي بالليزر - التحكم في التيار | محلي الصنع ...

اصنع تيارًا ثابتًا لمصباح فلود LED مائة وات ...

استخدام المقاومات كمقسم محتمل

لقد رأينا حتى الآن كيف يمكن تطبيق المقاومات في الدوائر للحد من التيار ، والآن دعونا نفحص كيف يمكن توصيل المقاومات للحصول على أي مستوى جهد مطلوب داخل الدائرة.

تتطلب العديد من الدوائر مستويات جهد دقيقة في نقاط محددة والتي تصبح مراجع مهمة للدائرة لتنفيذ الوظائف المقصودة.


بالنسبة لمثل هذه التطبيقات ، تُستخدم المقاومات المحسوبة في سلسلة لتحديد مستويات الجهد الدقيقة وتسمى أيضًا اختلافات الجهد وفقًا لمتطلبات الدائرة. يتم تحقيق مراجع الجهد المطلوبة عند تقاطع المقاومات المختارة (انظر الشكل أعلاه).

تسمى المقاومات المستخدمة لتحديد مستويات الجهد المحددة بشبكات المقسمات المحتملة.

يمكن رؤية الصيغة الخاصة بإيجاد المقاومات ومراجع الجهد أدناه ، على الرغم من أنه يمكن تحقيقها ببساطة باستخدام إعداد مسبق أو وعاء وقياس جهد مركزها الرئيسي باستخدام DMM.

صوت = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
هل لديك المزيد من الأسئلة؟ يرجى تدوين أفكارك من خلال تعليقاتك.




السابق: دائرة مؤشر البطارية الحالية - قطع الشحن المشغل حاليًا في المادة التالية: دارة ضوء الفرامل LED لدراجة نارية وسيارة