LED bipolar (două LEDuri în antiparalel). Conectarea la rețea (indicator de tensiune)

 

    Am găsit această schemă. Condensatorul pus în curent alternativ se comportă (aici) ca o rezistență, care lasă să treacă un anumit curent. Dar la conectarea la rețea, condensatorul absoarbe un vârf de curent, care în timp duce la distrugerea LEDului, de aceea se pun rezistențe (să micșoreze acel vârf). Eventual se poate pune un condensator electrolitic de tensiune mică și zeci de μF în paralel cu LEDul. Dioda D1 preia tensiunea inversă (semialternanțele negative) a rețelei.

   Această schemă era folosită mai demult, când LEDurile aveau randament slab: consumau mult curent ca să dea lumină slabă. O rezistență s-ar fi încălzit prea tare, așa că se foloseau condensatoare. Acum există LEDuri care consumă mult mai puțin curent ca să dea aceeași lumină, de aceea recomand următoarea schemă.

   O schemă mult mai ușor (simplu) de făcut este cu LED bipolar (două LEDuri în antiparalel: sunt 2 LEDuri în aceeași capsulă, conectate în paralel dar invers: anod 1 și catod 2; anod 2 și catod 1). Dacă este alimentat cu + și -, luminează într-o culoare, dacă este alimentat - și +, luminează în altă culoare (dacă LEDurile din el au culori diferite).

  LEDul arată ca un LED obișnuit, are doi pini. Un pin se conectează direct la sursa de curent alternativ, celălalt pin printr-o rezistență de limitare a curentului. Pe o semialternanță a curentului alternativ luminează un LED, pe cealaltă, celălalt LED din capsulă. Dacă sunt de culori verde + roșu, luminează împreună alburiu (în capsulă de culoare alb mat). Dacă cele două LEDuri din capsulă au aceeași culoare, luminează în acea culoare.
   Puteți pune și mai multe în serie și prin ele va trece același curent (de exemplu ca indicator de tensiune rețea, puse frontal și lateral pe cutia cu montajul electronic).

  Calculul rezistenței de limitare a curentului
Valoarea rezistenței: Pe rezistență am 220 V și aleg curentul prin LED 2 mA. R = U : I = 220 V : 2 mA = 110 KΩ. Aleg 100 KΩ sau 120 KΩ (valori standardizate, nu se fac de orice valori).
Puterea disipată pe rezistență: P = U² : R = 220 V x 220 V : 100.000 Ω = 0,484 W. Pun o rezistență de 0,5 W sau mai bine de 1 W (mai mărișoară).

Marcarea terminalelor (piciorușelor) la LED-uri

  Pinul minus - este mai scurt și are o teșitură (pe inelul de plastic).

Cum se înlocuiește becul (beculețul) ars la ecranul unei combine

   Am o combină mică Panasonic (cu sunet bun). Ecranul ei nu mai este iluminat pentru că beculețul s-a ars. Era un beculeț lung și subțire. Lumina trecea spre ecran printr-un filtru (plastic transparent) albastru. În locul lui am pus 3 LEDuri albe de 3mm (puteam să pun LEDuri albastre, pe astea le-am avut la îndemână), cu rezistență în serie, pentru limitarea curentului, vedeți aici cum se calculează valoarea rezistenței.
   Am măsurat tensiunea de alimentare a becului, este de 12 V. Pe un LED alb, la 20 mA (se vede după joncțiunea mai mare că este de curent mai mare, pentru iluminat) am 3,2 V. Deci pot pune 3 LEDuri în serie + o rezistență de limitare a curentului.
3 LED x 3,2 V = 9,6 V
Până la 12 V, pe rezistență va cădea 12 V - 9,6 V = 2,4 V.
Valoarea rezistenței: 2,4 V : 20 mA = 120 Ω

 

Am lipit cele 3 LEDuri în serie, iar primul și ultimul pin i-am lipit pe cablaj (unde a fost lipit becul).Ca să dea lumină uniformă, le-am ajustat poziția (le-am mișcat cu o pensetă).

Lumina este mai puternică (pe ecran) doar pe partea de lângă LEDuri, în rest este uniformă.

Cum conectez rezistențe sau condensatoare în serie sau în paralel, ca să obțin valoarea dorită

   Dacă vreau să măresc valoarea unei rezistențe, conectez în serie cu ea altă rezistență. (Vedeți aici un articol despre conectări serie și paralel).
Pentru mărirea valorii la condensatoare, conectez în paralel încă unul.
   De exemplu:
- Am o rezistență de 68 KΩ și vreau să obțin aproximativ 73 KΩ: pun în serie cu ea o rezistență de 4,7 KΩ (sunt valori standardizate în grupa de precizie 20 %, nu pot alege orice valoare).
- Am un condensator de 470 nF și vreau să obțin aproximativ 570 nF: conectez în paralel (practic lipesc peste terminalele lui, dacă nu am loc pot pune pe dedesubtul cablajului) un condensator de 100 nF. Atenție! Măsurați condensatoarele, mai ales cele vechi, ca să nu aveți surprize neplăcute! Iar cele electrolitice sunt cunoscute ca imprecise.

Ca să micșorez valoarea unei rezistențe, lipesc peste ea (în paralel) încă o rezistență. De exemplu, dacă vreau să o micșorez cam cu 10 %, lipesc peste ea una de 10 ori mai mare. Dacă vreau să o micșorez cam cu 20 %, lipesc în paralel una cam de 5 ori mai mare. De exemplu am 10 KΩ și vreau să obțin 9 KΩ : pun în paralel una de zece ori mai mare, 100 KΩ. Cu formula din imagine obțin (10 x 100) : (10 + 100) = 1000 : 110 = 9,09 KΩ.

Ca să micșorez valoarea unui condensator pot conecta unul în serie, dar nu prea se folosește metoda (se alege unul cu valoarea mai mică).

Cum se alimentează un LED. Calcularea rezistenței serie

LEDul este o diodă care emite lumină (de diferite culori sau albă, infraroșu IR, ultraviolet UV).
Nu se alimentează direct de la sursă (pentru că se arde repede), ci printr-o rezistență de limitare a curentului! (nu se alimentează în tensiune, ci cu curent).
LEDurile rotunde cu diametrul de 5 mm pot primi curent de maxim 20 mA, cele de 3 mm maxim 10 mA (dacă nu se specifică altfel). Cele albe pentru iluminat au curentul specificat.

Calculul rezistenței pusă în serie cu LED-ul
Pe LED apare o cădere de tensiune, în funcție de culoarea luminii. Pentru un curent de 20 mA, tensiunea este aproximativ:
roșu 1,9 V;  galben și portocaliu 2 V;  verde 2,1 V
albastru și alb 3,3 V
infraroșu (pentru telecomenzi, de exemplu) 1,7 V
ultraviolet (de exemplu pentru verificat bancnote) peste 4 V.

Am un LED roșu de 5 mm și vreau să îl alimentez de la 12 V cu un curent de 15 mA.

LEDul are o teșitură pe inelul de plastic la pinul minus - , care este mai scurt, ca să știu cum să îl conectez.

Calculul valorii rezistenței
Dacă fac calculele în V și mA, rezultatul iese în KΩ.
Tensiunea sursei 12 V se împarte (cade) pe LED 2 V și pe rezistență diferența 12 V - 2 V = 10 V.
Ca să am curent de 15 mA, calculez rezistența R = U pe rezistență : I necesar = 10 V : 15 mA = 0,667 KΩ = 667 Ω. Din tabelul valorilor (nu există orice valoare disponibilă) din această postare, aleg valoarea standardizată 680 Ω.

Calculul puterii disipată pe rezistență
Trecerea curentului electric prin rezistență o încălzește. Trebuie să calculăm puterea care se disipă pe rezistență și să alegem o rezistență cu putere mai mare (altfel se arde).
P = U pe rezistență x I = U² : R = I² x R
În cazul nostru P = 10 V x 15 mA = 150 mW = 0,15 W (putere foarte mică).

Marcarea rezistențelor cu cifre și litere

Pe rezistențe poate scrie valoarea lor, fiind folosite cifre și litere. Sunt folosite numai litere (fără simbolul Ω):
R este folosit în loc de Ω (sau poate lipsi)
K pentru KΩ
M pentru MΩ

Exemple:
390 sau 390R = 390 Ω
820K = 820 KΩ
47M = 47 MΩ
Aceste litere se pun în locul virgulei zecimale (unde este cazul):
2R7 = 2,7 Ω
1K5 = 1,5 KΩ
5M6 = 5,6 MΩ

Pentru marcarea valorii rezistențelor de dimensiuni mici (SMD) poate fi folosit un cod format din 3 sau 4 cifre: 2 sau 3 cifre semnificative și multiplicator (puterea lui 10), valoarea este dată în ohmi:
470 = 47 și nu mai pui nimic sau = 47 x 10⁰ = 47 x 1 = 47 Ω
332 = 33 x 10² = 33 x 100 sau = 33 și 2 de zero = 3300 Ω = 3,3 KΩ
3161 = 316 x 10¹ = 316 x 10 sau = 316 și un zero = 3160 Ω = 3,16 KΩ
184 = 18 x 10⁴ = 18 x 10.000 = 180.000 Ω = 180 KΩ
0R47 = 0,47 Ω

Există rezistențe de 0 (zero) Ω, marcate 0 sau 000, care sunt folosite ca treceri peste liniile cablajului.

Codul culorilor pentru marcarea rezistențelor

Dacă rezistența este marcată cu 3 inele (benzi) de culoare
Este în clasa de toleranță 20%.



Dacă rezistența este marcată cu 4 inele (benzi) de culoare
A patra culoare indică grupa de toleranță.


Dacă rezistența este marcată cu 5 inele (benzi) de culoare
Are o culoare în plus pentru încă o cifră (este cu 3 cifre în loc de două), pentru rezistențele de precizie mai ridicată.

Ca să nu faceți greșeli, le puteți măsura cu un aparat de măsură.
Prima culoare nu poate fi argintiu sau auriu.

Dacă rezistența este marcată cu 6 inele (benzi) de culoare
Ultima culoare (a șasea) indică coeficientul de temperatură, cu cât se modifică valoarea rezistenței cu variația temperaturii:
maro 100 părți pe milion (milionimi)
roșu 50 ppm
portocaliu 15 ppm
galben 25 ppm
R₀ este valoarea rezistenței la 20 °C
α este coeficientul de temperatură, t este variația de temperatură (față de temperatura pentru care a fost dată valoarea rezistenței)
R(t) = R₀(1 + αt)

Imaginea de sus dreapta: grupele de precizie. Pentru precizia de 20%, în fiecare decadă de valori există (puteți alege) doar 6 valori standardizate (de aici numele E-6). Nu puteți alege orice valoare. Cu cât crește precizia, cu atât există mai multe valori.

 Uneori, producătorii lasă un spațiu mic între inelele colorate care arată valoarea și inelul pentru precizie. Totuși, se vede clar de unde încep inelele colorate pentru cifre (în cazul acesta este și mai clar, pentru că cifrele nu pot începe cu auriu sau argintiu).


Vedeți aici câteva rezistențe montate pe un cablaj.
De exemplu cele două rezistențe din colțul din dreapata sus sunt marcate cu galben (4), mov (7), roșu (în acest caz, cu două inele pentru cifre, se citește direct în KΩ = 4,7 KΩ, sau x 100), auriu (precizia 5%):
4 7 x100 sau 4 7 00 = 4,7 KΩ, în clasa de precizie 5%.

Conectarea în serie și în paralel a rezistențelor și condensatoarelor

Rezistențe în serie
O rezistență se opune (parțial) trecerii curentului electric, (adică rezistă). Dacă conectăm în serie (una după alta) mai multe rezistențe, valoarea obținută va fi suma rezistențelor (mai multe se opun mai mult).

De exemplu R1 = 3 KΩ , R2 = 6 KΩ , R3 = 10 KΩ. Rezistența obținută prin înserierea lor Rs = 3 KΩ + 6 KΩ + 10 KΩ = 19 KΩ. Se calculează la fel, oricât de multe rezistențe ar fi (se face suma).

Rezistențe în paralel

Dacă sunt două rezistențe în paralel, se calculează cu formula din imagine.
Dacă sunt rezistențe de aceeași valoare, se împarte acea valoare la câte rezistențe sunt. Dacă am 5 rezistențe și fiecare are 10 KΩ, obțin 10 KΩ : 5 bucăți = 2 KΩ.
Dacă sunt două rezistențe de aceeași valoare, valoarea se împarte la 2 (înjumătățește). 18 KΩ și 18 KΩ = 9 KΩ.
Dacă sunt mai multe rezistențe de valori diferite în paralel (se adună în continuare inversele valorilor, dacă sunt mai multe rezistențe):


Condensatoare în paralel: se adună capacitățile (ca la rezistențe conectate în serie).
Condensatoare în serie: se calculează ca la rezistențe în paralel
Se observă că la condensatoare este invers decât la rezistențe.

Elemente de circuit. Condensatorul

Condensatorul este un dispozitiv electric pasiv ce înmagazinează energie sub forma unui câmp electric între două armături încărcate cu o sarcină electrică egală, dar de semn opus. Ca să crească valoarea, între armături este introdus un material izolator (dielectric).

Pentru frecvențele înalte (radio) sunt folosite condensatoare (ceramice etc) de valori foarte mici. Condensator ceramic: pe fețele unui disc ceramic se metalizează cele două armături, de care se lipesc două fire (pentru valori mai mari sunt multistrat). Ca să se obțină capacități mai mari, sunt făcute din două benzi de staniol izolate cu hârtie impregnată cu ulei și înfășurate (făcute sul), ca să nu ocupe mult loc. Există și alți dielectrici, de exemplu o bandă de poliester este metalizată pe ambele fețe, se mai pune o bandă izolatoare și se face sul. Pentru valori și mai mari sunt folosite condensatoarele electrolitice (valori mari în volume mici).
Unitatea de măsură a capacității este Faradul, notat F. Este prea mare, de aceea se folosesc submultipli: picofarad, notat pF (împărțit la o mie de miliarde, adică 10 la puterea 12); nanofarad nF  (împărțit la un miliard, adică 10 la puterea 9), microfarad μF (împărțit la un milion, adică 10 la puterea 6), milifarad (împărțit la o mie, adică 10 la puterea 3).
Se folosesc, după capacitatea lor:
- pF la frecvențe radio (nF)
- sute de nF și câțiva uF audio, la impedanțe mari (de exemplu intrări audio)
- sute și mii de μF audio, la impedanțe mici (ieșiri audio) și filtrarea alimentării.
În curent continuu înmagazinează energie electrică (se încarcă, mai ales valorile mari).
Lasă să treacă prin ele curentul alternativ (radio, audio), dar oprește curentul continuu. Cu cât au capacitatea mai mare, cu atât trece mai mult; de asemenea, cu cât frecvența este mai mare.
Vedeți aici (în engleză) despre tipuri și marcarea lor (folosind codul culorilor) și aici (tot în engleză) despre clasificarea lor.
Simbolizare în scheme:

   

Elemente de circuit. Rezistența

Rezistența este elementul de circuit care se opune (parțial) circulației curentului electric (micșorează curentul). Această opunere este direct proporțională cu valoarea rezistenței: cu cât este mai mare, cu atât se opune mai mult și invers.
Se măsoară în Ohmi, notați Ω. Multipli: kiloohm KΩ, megaohm MΩ.
Pe desen (în schemele electronice) se simbolizează cu un dreptunghi cu cele două fire.
De obicei este marcată cu dungi de culoare. Citim rezistența folosind codul culorilor.
Nu se fac de orice valoare. Se încadrează în anumite grupe de toleranțe. Căutați valoarea cea mai apropiată de cea calculată (de care aveți nevoie).
Despre codul culorilor (cu mai multe benzi) vedeți aici și aici. Am pus și eu în această postare.

desen

 
simbolul pentru rezistență folosit în SUA și Japonia

Legile lui Kirchhoff (pentru circuite electrice)

Sunt folosite în circuite electrice.
Prima lege a lui Kirchhoff, în nodul de rețea: Suma intensității curenților care intră în nod este egală cu suma curenților care ies din nod.

Putem asemăna circulația curentului cu curgerea apei prin țevi (furtune). Într-un nod unde se întâlnesc mai multe furtune, câtă apă intră, atâta iese. Dacă intră 6 litri, ies 6 litri.

A doua lege a lui Kirchhoff, în ochiul de rețea: Suma tensiunilor surselor este egală cu suma căderilor de tensiune pe elementele de circuit. Ce tensiune produc sursele (sursa), aceeași tensiune o voi găsi (în total) pe elemente. Dacă sursa are 12 V, pe elementele de circuit voi găsi în total 12 V.

Legea lui Ohm

Legea lui Ohm: Într-un circuit electric, intensitatea curentului este direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența.
Putem folosi triunghiul lui Ohm: IUR


Putem calcula o mărime, dacă le cunoaștem pe celelalte două. Avem variantele:

 Pe un element de circuit, tensiunea (căderea de tensiune) este egală cu intensitatea curentului înmulțită cu rezistența. De exemplu dacă I = 2 A și R = 3 Ω, U = 2 A x 3 Ω = 6 V


Dacă U = 12 V și R = 6 Ω, I = 12 V : 6 Ω = 2 A


Ce rezistență trebuie să pun ca să am curent 3 A, dacă sursa are 12 V?  R = 12 V : 3 A = 4 Ω.

Dacă fac calculele în V și mA, rezultatul iese în KΩ (așa se calculează mai repede în electronică, unde se folosesc curenți mici).