Диод и его использование при подключении концевиков

Ещё один элемент, который так же, как и реле, часто используется в установке автосигнализаций — диод.

Диод (от ди- и -од из слова электрод) — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть, имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

У нас при установке автосигнализаций тоже применяются полупроводниковые диоды.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

 

Полупроводниковые диоды — очень простые устройства. Кроме оценки силы тока диода, есть три основных вещи, которые вы должны держать в уме:
1. Катод (сторона с полосой)
2. Анод (сторона без полосы)
3. Диод пропускает «-» от катода к аноду (не пропускает «+») и «+» от анода к катоду (не пропускает «-»).

Подключение концевиков дверей с помощью диодов

Немного про использование диодов при подключении автосигнализации к электропроводке автомобиля написано в статье Поиск концевиков.

Встречаются автомобили, у которых нет общей точки концевиков дверей, т.е. все концевики развязаны. Для каждой двери свой концевик. Например, Honda некоторые, Ford, GM и т.д.

При подключении автосигнализации в таких автомобилях можно подцепиться к плафону в салоне и запрограммировать функцию вежливой подсветки, можно тупо все провода концевиков связать вместе.

Первый способ не всегда может пройти. Почему, написано в статье Поиск концевиков.

Второй способ может подойти, если при таком виде подключения не нарушится функциональность некоторых приборов автомобиля. Если у вас на автомобиле на приборной панели показывается открытие каждой двери отдельно — такой способ не подойдёт. Если после установки автосигнализации у вас при открытии любой двери, а не только водительской, начинает пищать зуммер, указывающий об оставленном ключе в замке зажигания, значит, был применён вышеприведенный способ подключения концевиков.

В таких автомобилях при подключении автосигнализации правильнее всего использовать диоды.

Ниже приведены примеры подключения автосигнализации с использованием диодов к отрицательным и положительным концевикам дверей.

Подключение отрицательных концевиков к автосигнализации при помощи диодов

Подключение положительных концевиков к автосигнализации при помощи диодов

Эти же схемы используются при подключении двух датчиков к одному входу (например, удара и наклонного).

Диоды могут использоваться и при установке хитрушек (смотрите в Cхемах хитрушек) и при других обстоятельствах (смотрите Подключение центрального замка в Toyota Harrier).

Добавим диод и улучшим электросхему автомобиля.

Приветствую всех любителей постоянно что-то улучшать в своей машине своими руками, в этой небольшой статье мы рассмотрим на что способен обыкновенный диод, и что даст нам его главная способность —  проводить электрический ток только в одном направлении. Многие водители знают, что диоды установлены в выпрямителях генераторов (диодный мост ), и выпрямляют переменный ток от генератора в постоянный ток для заряда батареи. Но не многие знают, что германиевый или кремниевый диод, можно использовать на машине не только для этого.

Если знать, куда добавить (припаять) в электросхеме автомобиля диод, то этим можно добиться некоторых полезных свойств в электрооборудовании машины. Например на машинах прошлых лет выпуска, можно сделать так, что при включении насоса омывателя стекла, дворники сами включатся при этом. Нужно просто добавить диод и подключить моторчик насоса, как показано на схеме № 1.

 

 

А при опускании водителем кнопки Вк 1, насос отключается, но при этом дворники остановятся только после завершения цикла и при возвращении на своё место (внизу стекла). Ну а диод в этой схеме нужен для того, чтобы насос не включался, когда будут работать дворники, при включенной заводской кнопке Вк 2 (например во время дождя, когда насос не нужен).

На схеме 1 моторчик стеклообывателя это М1, а М2 — это моторчик дворников. Вк 1 — это кнопка включения омывателя, а Вк 2 это выключатель дворников (стеклоочистителей). Ну а VD — это диод КД 202, который можно наглядно увидеть на самом верхнем фото.

Полезные свойства диода можно использовать и в схемах зажигания. Например на катушке зажигания (типа Б 117) не установлено добавочное сопротивление (резистор). И конечно же у жигулёвского стартера нет дополнительных контактов в тяговом реле.

Ну а если установить на машину катушку типа Б-115, и подключить диод, как показано на схеме № 2, то он обеспечит поступление напряжения на первичную обмотку, когда будет работать стартер.

Благодаря этому, можно не бояться перегреть катушку зажигания и разрядить аккумулятор, как бывает при заводской схеме, если оставить ключ зажигания включенным.

На схеме №2 показано как подключить катушку зажигания Б 115, вместо катушки Б 117. Буква П на схеме — это прерыватель, а буквы VD означают диод КД 202Р.

 

 

Ещё диод можно добавить в заводскую электросхему включения фар и звукового сигнала, как показано на схеме №3. Добавление диода в схему, обеспечит включение фар как только вы нажмёте на звуковой сигнал. Но благодаря диоду, звуковой сигнал не будет звучать, если вы включите фары. В этой схеме можно использовать даже маломощные кремниевые диоды, например КД 209 (так как силовые функции здесь возложены на реле света и сигнала).

На схеме №3 показано как совместно включить фары и звуковой сигнал. Буквы Зс — это звуковой сигнал, Р1 — это реле сигнала, а Р2 — это реле дальнего света фар. Ну а буквы Вк1 означают кнопку включчения звукового сигнала, а буквы Вк2 — это включатель дальнего света.

 

 

 

 

 

Диод можно подключить и в цепь регулятора напряжения, а для чего это нужно? Для начала напомню, что при протекании тока через диод в прямом направлении, падение напряжения на этом диоде практически не зависит от величины этого тока и составляет примерно 0, 7 вольта (для кремниевого диода) или 0,4 вольта (для германиевого диода).

И поэтому, если вы подключите диод (как на схеме № 4) в цепь питания реле-регулятора напряжения (Я112), которое устанавливается на генераторах большинства отечественных автомобилей, то вы повысите напряжение генератора на вашей машине тоже на о,4 или на 0,7 вольта (в зависимости от типа диода). А чуть повысить напряжение бывает полезно в зимний период, или при каждодневных коротких поездках на работу, когда батарея постоянно недозаряжается.

Ну а чтобы в любой момент вернуть величину напряжения в заводское состояние, например летом или когда вы отправляетесь в дальнюю поездку, то нужно подключить тумблер Вк (зима — лето), с помощью которого в любой момент вы сможете выключить влияние диода на работу генератора.

В схемах можно использовать кремниевые диоды, например: КД 202, КД 203, КД 213, Д 231, Д 232, Д 214, Д 215, Д 242, Д 243, Д 245, Д 246, Д 247.

Так же подойдут и германиевые диоды, но их поменьше, например: Д 304 или Д 305.

Надеюсь данная статья поможет кому то улучшить заводскую электросхему своего автомобиля, с помощью такой полезной мелочи как диод; удачи всем.

 

Как выбрать обратный диод для реле?

Вопрос: Какой размер обратного диода мне нужен для индуктивной нагрузки?

Мой ответ: диоды обратного хода имеют размеры в зависимости от рассеиваемой мощности

P=1/10(I2)RP=1/10(I2)р

P: мощность рассеивается в обратном диоде

I: постоянный ток, протекающий через индуктор (обратный диод не проводит)

R: сопротивление обратного диода в проводимости

Доказательство:

Диод обратного хода будет поддерживаться при постоянной температуре; Диоды имеют постоянное сопротивление в проводимости, когда поддерживается при постоянной температуре.

(если температура меняется, сопротивление диодов тоже)

Теперь проводящий диод ведет себя как резистор, поэтому возникает вопрос: сколько энергии мне нужно, чтобы рассеять внутреннее сопротивление моего диода?

T= L/RT=L/р

E= ( 1 / 2)L(I2)E=(1/2)L(я2)п= E/ Тямепзнак равноЕ/Tяме

5 ( L / R )5(L/р)( 1 / 2 ) L ( я2)(1/2)L(я2)

P= ( ( 1 / 2 ) L ( я2) R ) / ( 5 л )пзнак равно((1/2)L(я2)р)/(5L) Здесь L отменяет и п= 1 / 10 ( я2) Rпзнак равно1/10(я2)р, Мы знаем, что R — это сопротивление диода в проводимости, а I — ток, протекающий через диод во время разряда. Но каков ток диода во время разряда?

Рассмотрим схему как таковую:

^{смоделировать эту схему — схема, созданная с использованием CircuitLab}

R1 — внутреннее сопротивление L1, а R2 — наше зарядное сопротивление. D1 действует как обратный диод, а R3 — сопротивление D1 в проводимости.

Если переключатель замкнут и мы ждем вечно, через цепь протекает ток 10 мА, а индуктор накапливает энергию 50 мкДж (50 мкДж).

Используя теорию сохранения энергии:

Если переключатель разомкнут, индуктор меняет полярность, пытаясь поддерживать ток 10 мА. Обратный диод смещен в проводимость, и энергия 50 мкДж рассеивается через сопротивление диода в5 ( L / R ) = 500 м с5(L/р)знак равно500мs, Мощность, рассеиваемая в диоде, составляет 50 мкДж / 500 мс = 100 мкВт (100 мкВт).

( 1 / 10 ) ( 10 м2) ( 10 о ч м ы ) = 100 мкм W(1/10)(10мA2)(10очасмs)знак равно100μW

Таким образом, чтобы ответить на последний вопрос: ток диода во время разряда можно считать равным току зарядки в установившемся режиме 10 мА при использовании уравнения: п= 1 / 10 ( я2) Rпзнак равно1/10(я2)р, Хотя ток во время индуктивного разряда фактически уменьшается в геометрической прогрессии и не является постоянным значением 10 мА, это упрощение позволит быстро рассчитать требуемую мощность диода в цепи, зная начальные условия.

Желаем удачи в ваших проектах и ​​никогда не используйте технологии в злых целях.

Какой диод поставить на лампочку 220 вольт

Расскажем вам о том, как подключить обычную лампу накаливания через диод. Такую лампочку можно использовать, например, для освещения коридоров, подъездов или любых других помещений, в которых не требуется очень яркий свет. В этом процессе возникает вопрос: какой диод нужно купить, чтобы поставить на лампочку 220 вольт.  Это зависит от мощности лампочки, ниже в статье приведен пример диода для лампы на 100 ватт, даны формулы для расчета параметров диода.

Увлекательные электронные вещицы продаются в этом китайском магазине.

Для начала немножко теории. Отнюдь не секрет, что для передачи напряжения на большие расстояния без потерь, используется переменный ток, которым питаются наши лампочки. Чобы понять, что такое переменный ток, достаточно обратить внимание на график зависимости напряжения от времени для переменного тока. Как вы могли заметить, ток меняет свое направление с некоторой частотой. Если исключить один период колебаний, то можно уменьшить их амплитуду вдвое, что на практике даст нам понижение питающего напряжения в 2 раза и, свою очередь, позволит лампочке работает намного дольше, чем обычно, а также защитит лампочку от скачков напряжения и снизит риск для перегорания в момент включения.

Такая лампа не привлечет к себе внимание тех, кто ворует энергосберегающие а также обычные лампочки на лестничных площадках.

Самым простым способом отсечки полупериода колебаний сетевого напряжения является установка последовательно с нагрузкой полупроводникового диода, который будет пропускать ток только в одном направлении. В нашем случае необходимо подбирать диод по трем основным параметрам: максимальный прямой ток, максимальный прямой ток в импульсе и максимальное обратное напряжение.

Максимальный прямой ток можно найти, разделив мощность лампочки на величину питающего напряжения. Максимальный прямой ток в импульсе должен быть минимум в 20 раз больше максимального прямого тока, чтобы диод не выбило при включении лампочки. Значение максимального обратного напряжения должно быть в 3 корня из двух раз больше питающего напряжения.

В нашем случае, поскольку диод будет ставится внутрь дополнительного накладного цоколя, не стоит забывать, что его длина должна быть меньше его длины. Например, в данном случае используется диод 1N5399, который стоит около 8 центов. Он идеально подходит по всем параметрам для 220 вольтовой лампы накаливания мощностью 100 Ватт.

Для того, чтобы сделать вечную лампочку, нам понадобится:

Старая лампочка или цоколь.
Новая лампочка мощностью до 100 Вт.
Диод.
Паяльник мощностью не менее 20 Вт.
Припой.
Бокорезы или кусачки.
Плоскогубцы.
Молоток.
Целлофановый пакет.
Игла или разогнутая скрепка.

Как подключить лампочку через диод

Нам нужно взять диод, откусить у него одну из ножек, припаять его к контакту на цоколе лампы. Для удобства работы лампу можно оставить на это время в упаковке, чтобы она держалась на столе.

Далее готовим второй накладной цоколь из старой лампочки. Если цоколь погнулся, используем плоскогубцы. Дальше на необходимо ее пристроить к основному цоколю, припаяв второй контакт диода к накладному цоколю точнее, к его центральному контакту.

Кстати, если вы решили сделать лампочку вечной и вам не так уж интересно сделать отдельную лампочку эксклюзивной, более простым выходом будет не трогать ее, а просто прикрутить диод в провода внутри выключателя. Делается это намного быстрее и проще.

Лайфхаки с электричеством в другой статье.

Подключение светодиода к 12 вольтам в машине (расчет сопротивления) (видео)

 Светодиоды — это современные, экономичные, надежные радиоэлементы, применяемые для световой индикации. Мы думаем об этом знает каждый и все! Именно исходя из этого опыта, столь высоко желание применить именно светодиоды, для конструирования самых различных электрических схем, как в бытовой электронике, так и для автомобиля. Но здесь возникают определенный трудности. Ведь самые распространенные светодиоды имеют напряжение питания 3…3,3 вольта, а бортовое напряжение автомобиля в номинале 12 вольт, при этом порой поднимается и до 14 вольт. Само собой здесь всплывает закономерное умозаключение, что для подключения светодиодов к 12 вольтовой сети машины, необходимо будет понизить напряжение. Именно этой теме, подключению светодиода к бортовой сети автомобиля и понижению напряжения, будет посвящена статья.

Два основных принципа о том как можно подключить светодиод к 12 вольтам или понизить напряжение на нагрузке

 Прежде, чем перейти к конкретным схемам и их описаниям, хотелось бы сказать о двух принципиально разных, но возможных вариантах подключения светодиода к 12 вольтовой сети.

  Первый, это когда напряжение падает за счет того, что последовательно светодиоду подключается дополнительное сопротивление потребителя, в качестве которого выступает микросхема-стабилизатор напряжения. В этом случае определенная часть напряжения теряется в микросхеме, превращаясь в тепло. А значит вторая, оставшаяся, достается непосредственно нашему потребителю — светодиоду. Из-за этого он и не сгорает, так как не все суммарное напряжение проходит через него, а только часть. Плюсом применения микросхемы является тот факт, что она способна в автоматическом режиме поддерживать заданное напряжение. Однако есть и минусы. У вас не получиться снизить напряжение ниже уровня, на которое она рассчитана. Второе. Так как микросхема обладает определенным КПД, то падение относительно входа и выхода будет отличаться на 1-1,5 вольта в меньшую сторону. Также для применения микросхемы вам необходимо будет применить хороший рассеивающий радиатор, установленный на ней. Ведь по сути тепло выделяемое от микросхемы, это и есть невостребованные нами потери. То есть то, что мы отсекли от большего потенциала, чтобы получить меньший.

 Второй вариант питания светодиода, когда напряжение ограничивается за счет резистора. Это сродни тому, если бы большую водопроводную трубы взяли бы и сузили. При этом поток (расход и давление) снизились бы в разы. В этом случае до светодиода доходит лишь часть напряжения. А значит, он также может работать без опасности быть сожженным. Минусом применения резистора будет то, что он также имеет свой КПД, то есть также тратит невостребованное напряжение в тепло. В этом случае бывает трудно установить резистор на радиатор.  В итоге, он не всегда подойдет для включения в цепь. Также минусом будет являться и то обстоятельство, что резистор не поддерживает автоматического удержания напряжение в заданном пределе. При падении напряжения в общей цепи, он подаст настолько же меньшее напряжение и на светодиод. Соответственно обратная ситуация произойдет при повышении напряжения в общей цепи.

 Конечно, тот и другой вариант не идеальны, так при работе от портативных источников энергии каждый из них будет тратить часть полезной энергии на тепло. А это актуально! Но что сделать, таков уж принцип их работы. В этом случае источник питания будет тратить часть своей энергии не на полезное действие, а на тепло. Здесь панацеей является использование широтно-импульсной модуляции, но это значительно усложняет схему… Поэтому мы все же остановимся на первых двух вариантах, которые и рассмотрим на практике.

Подключение светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

Начнем, как и в абзаце выше, с варианта подключения светодиода к напряжению в 12 вольт через резистор. Для того чтобы вам лучше было понять как же происходит падение напряжение, мы приведем несколько вариантов. Когда к 12 вольтам подключено 3 светодиода, 2 и 1.

Подключение 1 светодиода через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

 Итак, у нас есть светодиод. Его напряжение питания 3,3 вольта. То есть если бы мы взяли источник питания в 3,3 вольта и подключили к нему светодиод, то все было бы замечательно. Но в нашем случае наблюдается повышенное напряжение, которое не трудно посчитать по формуле.  14,5-3,3= 11,2 вольта. То есть нам необходимо первоначально снизить напряжение на 11,2 вольта, а затем лишь подать напряжение на светодиод.  Для того чтобы нам рассчитать сопротивление, необходимо знать какой ток протекает в цепи, то есть ток потребляемый светодиодом. В среднем это около 0,02 А. При желании можете посмотреть номинальный ток в даташите к светодиоду. В итоге, по закону Ома получается. R=11,2/0,02=560 Ом. Сопротивление резистора рассчитано. Ну, а уж схему нарисовать и того проще.

Мощность резистора рассчитывается по формуле  P=UI=11.2*0,02=0,224 Вт. Берем ближайший согласно стандартного типоряда.

Подключение 2 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

По аналогии с предыдущим примером все высчитывается также, но с одним условием. Так как светодиода уже два, то падение напряжения на них будет 6,6 вольта, а оставшиеся 14,5-6,6=7,9 вольта останутся резистору. Исходя из этого, схема будет следующей.

Так как ток в цепи не изменился, то мощность резистора остается без изменений.

Подключение 3 светодиодов через сопротивление к 12 вольтам в машине (через резистор)

И еще один вариант, когда практически все напряжение гасится светодиодами. А значит, резистор по своему номиналу будет еще меньше. Всего 240 Ом. Схема подключения 3 светодиодов к бортовой сети машины прилагается.

Напоследок нам лишь осталось сказать, что при расчетах было использовано напряжение не 12, а 14,5 вольт. Именно такое повышенное напряжение обычно возникает в электросети машины, когда она заведена.
 Также не трудно прикинуть, что при подключении 4 светодиодов, вам и вовсе не потребуется применение какого либо резистора, ведь на каждый из светодиодов придется по 3,6 вольта, что вполне допустимо.

Подключение светодиода через стабилизатор напряжения к 12 вольтам в машине (через микросхему)

 Теперь перейдем к стабилизированной схеме питания светодиодов от 12 вольт. Здесь, как мы уже и говорили, существует схема, которая регулирует собственное внутреннее сопротивление. Таким образом, питание светодиода будет осуществляться устойчиво, независимо от скачков напряжения бортовой сети.  К сожалению минусом применения микросхемы является тот факт, что минимальное стабилизированное напряжение, которое возможно добиться будет 5 вольт. Именно с таким напряжением можно встретить наиболее широко известные микросхемы – стабилизаторы КР142 ЕН 5Б или иностранный аналог L7805 или L7805CV. Здесь разница лишь в производителе и номинальном рабочем токе от 1 до 1,5 А.

 Так вот, оставшееся напряжение с 5 до 3,3 вольт придется гасить все по тому же примеру что и в предыдущих случаях, то есть с помощью применения резистора. Однако снизить напряжение резистором на 1,7 вольта это уже не столь критично как на 8-9 вольт. Стабилизация напряжения в этом случае все же будет наблюдаться! Приводим схему подключения микросхемы стабилизатора.
Как видите, она очень простая. Реализовать ее может каждый. Не сложнее чем припаять тот же резистор. Единственное условие это установка радиатора, который будет отводить тепло от микросхемы. Его установить нужно обязательно. На схеме написано что микросхема может питать 10 цепочек со светодиодом, на самом деле этот параметр занижен. По факту, если через светодиод проходит около 0,02 А, то она может обеспечивать питанием до 50 светодиодов. Если вам необходимо обеспечить питание большего количества, то используйте вторую такую же независимую схему. Использование двух микросхем подключенных параллельно не правильно. Так как их характеристики немного, да будут отличаться друг от друга, из-за индивидуальных особенностей. В итоге, у одной из микросхем будет шанс перегореть намного быстрее, так как режимы работы у нее будут иные — завышенные.
 О применение аналогичных микросхем мы уже рассказывали в статье «Зарядное устройство на 5 вольт в машине». Кстати, если вы все же решитесь выполнить питание для светодиода на ШИМ, хотя это вряд ли того стоит, то эта статья также раскроет вам все секреты реализации такого проекта.

Подводя итог о подключение светодиода к 12 вольтам в машине своими руками

 Подводя итог о подключении светодиода к 12 вольтовой сети можно сказать о простоте выполнения схемотехники. Как со случаем где применяется резистор, так и с микросхемой – стабилизатором. Все это легко и просто. По крайней мере, это самое простое, что может вам встретиться в электронике. Так что осилить подключение светодиода к бортовой сети машины в 12 вольт  должен каждый и наверняка. Если уж и это не «по зубам», то за более сложное и вовсе браться не следует.

Видео по подключению светодиода к сети в автомобиле

… а теперь чтобы вам было легче прикинуть какой номинал сопротивления нужен и какой мощностью для вашего конкретного случая, можете воспользоваться калькулятором подбора резистора

Возобновляемый источник энергии — солнечная энергия от Гелиос Хаус

Опубликовано 23 мая 2020

Ни для кого не секрет, что, при производстве солнечных батарей, а также при их монтаже, используют диоды. Тем не менее, у большинства пользователей нет четкого понимания о том, какую роль эти диоды выполняют и зачем они вообще нужны.
Мы постараемся пролить свет на этот сложный вопрос и сформулируем основные правила применения диодов при монтаже солнечных электростанций.

По большей части солнечные батареи состоят из некоторого количества солнечных ячеек. Простейшая эквивалентная схема солнечной ячейки выглядит следующим образом:
  
Рис. 1 Эквивалентная схема фотоэлектрической ячейки

Здесь Rп – последовательное сопротивление фотоэлектрической ячейки, Rш – шунтовое (параллельное) сопротивление фотоэлектрической ячейки.
Обычно в солнечной панели все элементы соединяются последовательно, что может приводить к проблеме «черного пятна». Рассмотрим схему солнечной батареи. Нагрузку обозначим как Rн.
  
Рис.2 Схема солнечной батареи

Если затеняется один из элементов, исчезает его ЭДС, а активное сопротивление растет по мере затенения. Нетрудно догадаться, что на затененной ячейке выделится большая часть мощности солнечной батареи, от чего ячейка может перегреться и выйти из строя, а вместе с ней и вся солнечная панель.
Для предотвращения этого нежелательного эффекта каждую фотоэлектрическую ячейку нужно шунтировать диодом.

Рис. 3 Схема фотоэлектрической панели с шунтирующими диодами.

Если солнечная ячейка освещена, шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки, и ток через него не идет, солнечная батарея работает в обычном режиме. При затенении исчезает ЭДС, диод открывается и весть ток идет мимо ячейки, не повреждая её. Таким образом, фотоэлектрическая ячейка, равно как и вся солнечная батарея, не выходит из строя.

Конечно, шунтировать каждую ячейку очень сложно и дорого, поэтому обычно диоды подключают к некоторой группе ячеек. В зависимости от мощности и конструкции солнечной батареи, в монтажной коробке может быть различное количество шунтирующих диодов.

Теперь, наверняка, понятно, зачем нужны шунтирующие диоды, также совершенно ясно, что ставить их отдельно не нужно, они уже есть внутри солнечных батарей. Могут встречаться солнечные батареи и без шунтирующих диодов, однако это большая редкость.

Блокирующие диоды для солнечных панелей

Помимо шунтирующих диодов широко применяются и блокирующие. Зачем они нужны? Рассмотрим параллельное соединение двух солнечных батарей. Для наглядности изобразим их как диоды.
                   
Рис.4 Параллельное соединение двух солнечных батарей.

При затенении одной из солнечных батарей, даже частичном, возникнет довольно неприятная картина: затененный модуль станет нагрузкой для освещенного, возникнет противоток и дополнительный нагрев. Ситуация усугубляется, если сопротивление нагрузки велико, а это запросто может быть, если аккумулятор заряжен. В предельном случае имеет место просто короткое замыкание освещенной панели через затененную.
Тем не менее, если солнечных батарей две, то все не так страшно, в цепи будет течь ток короткого замыкания одной солнечной батареи, который, как известно, не так велик, чтобы как-то повредить панель.
                
Рис.5 Параллельное соединение трех солнечных батарей.

Другое дело, если параллельно соединено много солнечных батарей, больше двух. Тогда, при затенении, в цепи может протекать сумма нескольких токов короткого замыкания и затененный солнечный модуль запросто может выйти из строя. В данном случае, чтобы исключить противоток, следует установить блокирующий диод для каждой параллельной цепочки, будь это одна солнечная батарея или несколько, соединенных последовательно.

             

Рис. 6 Применение блокирующих диодов при параллельном соединении солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели тот единственный случай, когда действительно нужно дополнительно устанавливать блокирующие диоды.
Подключается диод при помощи МС4 коннекторов. Прелесть в том, что подключить его в неверном направлении просто невозможно, так как МС4 + и – разные и они просто не подойдут, если направление неверное. Диоды характеризуются предельным током, от 5 до 30 А. Больше 30А вряд ли получится встретить, так как это максимальный ток для МС4 коннектора.

Намеренное затенение солнечных батарей

Затенение солнечных батарей является большой проблемой, однако иногда оно создается намеренно. Довольно популярна идея установки солнечных батарей на разные стороны света, допустим, на восток и на запад. Идея, действительна, хорошая. Пожертвовав суммарной дневной выработкой, мы улучшаем распределение этой выработки в течении дня, то есть увеличиваем утреннюю и вечернюю часть. Таким образом, аккумулятор меньше циклируется и живет дольше. Использовать в подобных системах следует два независимых трекера, то есть два солнечных контроллера, что вполне логично, солнечные массивы освещены по-разному и каждый имеет свою рабочую точку.
Пример такой электростанции мы уже разбирали в обзоре «Установка солнечных батарей на разные скаты крыши».
Тем не менее, очень часто, по большей части из экономии, оба солнечных массива подключают к одному контроллеру. Якобы второй контроллер вообще не нужен, а влияние солнечных батарей друг на друга можно исключить при помощи диодов. Применяется даже термин – «развязывающие» диоды. Действительно, блокирующие диоды в данной ситуации просто необходимы, и скорее уже как противопожарная мера. Тем не менее, в течение дня один из солнечных массивов постоянно блокирован диодом, работает только самый освещенный. По сути, солнечные батареи мешают работать друг другу и толку от такой системы совсем не много.
Итак, имея солнечные батареи в разных условиях, это могут быть просто разные солнечные панели, разная ориентация по сторонам света, или разный угол установки — используйте отдельные контроллеры заряда. Диоды вам не помогут сохранить выработку. Вообще, как мы выяснили, диоды нужно ставить лишь в одном случае, когда параллельно соединены три и более солнечных батареи или группы солнечных батарей.

Вам могут быть интересны:
Монтаж солнечной электростанции своими руками
Инвертор для солнечной электростанции. Что внутри?
Защита солнечных батарей. Устройства защиты и предохранители фотоэлектрической системы

Для чего ставится диод параллельно катушке, обмотке реле в цепи постоянного тока. Как диод может защитить всю схему.

 

 

 

Тема: простая защита электронной схемы с катушками реле от ЭДС индукции.

 

На электронных схемах, где стоит электромагнитное реле, можно заметить, что параллельно его катушке припаян диод. Этот диод подсоединяется к обмотке обратным подключением. То есть, плюс диода (он же анод) будет лежать на минусе источника питания схемы, а минус диода (он же катод), будет находится на плюсе питания. Как известно, при таком способе подключения диода к питанию полупроводник находится в закрытом состоянии, он через себя не проводит электрический ток. Тогда возникает вопрос, а зачем он тогда нужен, если он работает как обычный диэлектрик?

 

А дело всё в том, что любая катушка, намотанная обычный образом (провод мотается в одном направлении) имеет помимо электрического сопротивления и индуктивность. Вокруг катушки при прохождении постоянного тока образуется электромагнитное поле. А в момент снятия напряжения с катушки, та энергия, которая была аккумулирована в этом электромагнитном поле резко преобразуется опять в электрическую. При этом на концах катушки появляется высоких разностный потенциал. То есть, проще говоря, в момент отключения от катушки питания на ней образуется кратковременный электрический всплески напряжения. Причем, этот всплеск ЭДС (электродвижущей силы) может в несколько раз превышать напряжение питания, которое ранее было подано на обмотку.

 

Такие скачки увеличенного напряжения, которые образуются на различных катушках, в том числе и на обмотке реле, способны негативно влиять на чувствительные элементы электронной схемы. Например, этот скачок легко может создать электрический пробой различных маломощных транзисторов, микросхем и т.д. Либо же это кратковременное увеличение напряжения может в момент процессов переключения реле вводить в электронную схему различные искажения, погрешности, плохо влиять на измерительные узлы и т. д. Одним словом явление возникновения подобных импульсов увеличенного напряжения – это плохо для любой электронной схемы.

 

 

 

 

А как же обычный диод может защитить от таких вот ЭДС скачков? Дело в том, что генерация ЭДС индукции имеет противоположную полярность, относительно подаваемого напряжения питания на катушку. Вначале мы на один конец катушки реле подавали плюс, а на второй – минус. При снятии напряжения питания с катушки полюса изменятся. Где был плюс, появится минус, а где был минус, появится плюс. Если наш защитный диод при одной полярности, когда идет питание катушки, находится в закрытом состоянии, работая как диэлектрик, то при другой полярности он уже будет переходить в открытое состояние. Другими словами говоря, при нормальной работе реле диод не будет себя проявлять как функциональный элемент, а при возникновении ЭДС индукции на катушки реле он сразу же станет проводником и замкнет этот импульс увеличенного напряжения на себе.

 

Может возникнуть вопрос. Если диод берет (замыкает) всю энергию ЭДС индукции катушки реле на себя, то не выйдет ли он от этого из строя (не сгорит ли)? Дело в том что у обычных катушек реле не столь большая энергия, что аккумулируется на ней в виде электромагнитного поля. Эта энергия имеет импульсный, одноразовый характер. Причем, при ЭДС индукции опасно именно увеличенное напряжение (относительно напряжения питания), токи же в этом импульсе достаточно малы. Задача диода нейтрализовать именно импульс увеличенного напряжения. Да и самый обычный, распространенный диод, такой как 1N4007 способне выдерживать обратное напряжение аж до 1000 вольт и прямой ток до 1 ампера (ток импульса намного меньше).

 

А какие диоды нужно ставить параллельно катушке реле, чтобы защитить электронную схему от подобный скачков напряжения ЭДС индукции? Как я только что уже сказал, энергия обычного маломощного реле (да и средней мощности) не такая уж и большая. Опасен именно сам увеличенный по напряжению импульс. Если питание катушки было, например, 12 вольт постоянного тока, то этот импульс может быть в несколько раз больше (ну пусть до 150 вольт, не больше). Токи, которые могут быть при этом импульсе могут иметь величину единицы и десятки миллиампер. На ток влияет диаметр провода, и его длина в катушке. Чем тоньше диаметр, и чем больше намотка, тем меньше ток. С напряжением наоборот. Чем больше витков в катушке, тем выше напряжение будет при ЭДС индукции.

 

Если не вдаваться в расчеты, то поставив на катушку обычного маломощного реле кремниевые диоды типа 1N4007 вы не ошибетесь. Их вполне хватит, чтобы надежно защитить электронную схему от подобный ЭДС импульсов, возникающих из-за переключающихся процессов.

 

Видео по этой теме:

 

 

P.S. Порой встречаются схемы (например электронная нагрузка), где в цепи мощных транзисторов стоят низкоомные резисторы. Эти резисторы на малое сопротивление иногда наматываются своими руками. Так вот если их мотать обычным образом (витки всего провода имеют одно направление) то это самодельное сопротивление будет обладать и активным сопротивлением и индуктивностью, которая также будет создавать эти ЭДС импульсы увеличенного напряжения. Но такие самодельные резисторы можно мотать и другим образом. Обмоточный провод складываем вдвое, его концы припаиваем на корпус обычного резистора, а сам сдвоенный провод одновременно наматываем на каркас резистора. В этом случае этот резистор будет иметь только активное сопротивление, индукция у него будет нулевая, что исключить возникновения ЭДС импульса. Дело в том, что электромагнитное поле провода одного направления будет компенсироваться полем другого провода, имеющего обратное направление.

 

Полярность

— learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 43

Полярность диодов и светодиодов

Примечание: Мы будем иметь в виду поток тока относительно положительных зарядов (т. Е. Обычного тока) в цепи.

Диоды пропускают ток только в одном направлении, и они всегда поляризованы . У диода два вывода. Положительная сторона называется анодом , а отрицательная — катодом .

Обозначение диодной цепи с маркировкой анода и катода.

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию анода или катода. Обычно диод имеет линию рядом с выводом катода , которая совпадает с вертикальной линией в символе цепи диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Верхний диод, выпрямитель 1N4001, имеет серое кольцо возле катода. Ниже на сигнальном диоде 1N4148 используется черное кольцо для маркировки катода. Внизу находится пара диодов для поверхностного монтажа, каждый из которых использует линию, чтобы отметить, какой вывод является катодом.

Обратите внимание на линии на каждом устройстве, обозначающие сторону катода, которые соответствуют линии на изображении выше.

Светодиоды

LED означает светоизлучающий диод , что означает, что, как и их диодные собратья, они поляризованы. Есть несколько идентификаторов для поиска положительных и отрицательных контактов на светодиодах. Вы можете попробовать найти длинную ногу , которая должна указывать на положительный анодный штифт.

Или, если кто-то подрезал ножки, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Штифт, ближайший к плоскому краю , будет отрицательным катодным штифтом.

Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода / катода. Иногда проще всего проверить полярность с помощью мультиметра.Установите мультиметр в положение диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода. Если светодиод горит, положительный зонд касается анода, а отрицательный зонд касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами зонды.

Полярность крошечного желтого светодиода для поверхностного монтажа проверяется мультиметром. Если положительный вывод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.

---

Диоды, безусловно, не единственный поляризованный компонент. Есть масса деталей, которые не будут работать при неправильном подключении. Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

---

← Предыдущая страница
Что такое полярность?

Как подключить диоды | Sciencing

Обновлено 27 декабря 2020 г.

Автор: S.Hussain Ather

Вы можете задаться вопросом, что позволяет электронным устройствам в вашем доме использовать электричество по-своему. Электрики, которые создают эти приборы, а также другие инструменты, используемые в промышленности, должны знать, как подключать диоды для этих целей.

Установка диода

При подключении диода в электрическую цепь убедитесь, что анод и катод соединены в цепи так, что заряд течет от положительно заряженного анода к отрицательно заряженному катоду.

Вы можете запомнить это, вспомнив, что на принципиальной схеме диода вертикальная линия рядом с треугольником выглядит как отрицательный знак, указывая на то, что конец диода заряжен отрицательно. Вы можете представить, что это означает, что заряды перетекают с положительного конца на отрицательный. Это позволяет вспомнить, как электроны текут в переходе диода.

Помните о потенциале и токе цепи и о том, как это влияет на размещение диода. Вы можете представить диод как переключатель, который размыкается или замыкается, замыкая цепь.Если есть достаточно потенциала, чтобы позволить заряду проходить через диод, переключатель замыкается, и ток течет через него. Это означает, что диод смещен в прямом направлении.

Затем вы можете использовать закон Ома

В = IR

для расчета напряжения В , тока I и сопротивления R для измерения разницы в напряжении между напряжениями источник и сам диод.

Если вы подключите диод в другом направлении, это приведет к обратному смещению диода, поскольку ток будет течь от катода к аноду. В этом сценарии вы бы увеличили обедненную область диода, область на одной стороне диодного перехода, которая не имеет ни электронов, ни дырок (области без электронов).

Движение электронов в отрицательно заряженной области заполнит дырки в положительно заряженной области. При подключении диодов обратите внимание на то, как диод будет меняться в зависимости от направления, в котором он подключен.

Схема диода

При использовании в электрических цепях диоды обеспечивают протекание тока в одном направлении.Они построены с использованием двух электродов, анода и катода, разделенных материалом.

Электроны текут от анода, где происходит окисление или потеря электронов, к катоду, где происходит восстановление или усиление электронов. Обычно диоды изготавливаются из полупроводников, которые пропускают заряд в присутствии электрического тока или контролируют их сопротивление с помощью процесса, известного как легирование.

Легирование — это метод добавления примесей в полупроводник для создания дырок и превращения полупроводника в n-типа (как «отрицательный заряд») или p-типа (как в «положительный заряд»).

Полупроводник n-типа содержит избыток электронов, расположенных так, что заряд может свободно проходить через него, оставаясь управляемым. Обычно они производятся из мышьяка, фосфора, сурьмы, висмута и других элементов, которые имеют пять валентных электронов. С другой стороны, полупроводник p-типа имеет положительный заряд из-за дырок и состоит из галлия, бора, индия и других элементов.

Распределение электронов и дырок позволяет заряду течь между полупроводниками p-типа и n-типа, и, когда они соединены вместе, они образуют P-N переход .Электроны из полупроводника n-типа устремляются к полупроводнику p-типа в диодах, которые пропускают ток в одном направлении.

Диоды обычно изготавливаются из кремния, германия или селена. Инженеры, создающие диоды, могут использовать металлические электроды в камере без какого-либо другого газа или с газом под низким давлением.

Характеристики диодов

Эти особенности диодов, транспортирующих электроны в одном направлении, делают их идеальными для выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов и генераторов. Выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный. Пределы сигналов позволяют передавать сигналы определенной мощности.

Регуляторы напряжения поддерживают постоянное напряжение в цепях. Модуляторы сигналов изменяют фазовый угол входного сигнала. Смесители сигналов изменяют проходящую частоту, и генераторы сами генерируют сигнал.

Установка диода для защиты

Вы также можете использовать диоды для защиты чувствительных или важных компонентов электронных устройств.Вы можете использовать диод, который не проводит ток в нормальных условиях, когда возникает внезапный всплеск напряжения, известный как переходное напряжение, или какое-либо другое резкое изменение сигнала, которое может причинить вред, диод будет подавлять напряжение, не повреждая остальная часть схемы. В противном случае эти удары электрическим током из-за всплесков могли повредить цепь из-за приложения слишком высокого напряжения, не позволяя цепи соответствующим образом адаптироваться к нему.

Эти диоды представляют собой диода-ограничителя переходного напряжения (TVS), и вы можете использовать их либо для уменьшения переходного напряжения, либо для его направления в другое место от схемы.Кремниевый переход P-N может выдерживать переходное напряжение и после этого вернуться в нормальное состояние после того, как пик напряжения пройдет. В некоторых ТВС используются радиаторы, которые могут выдерживать скачки напряжения в течение длительных периодов времени.

Типы диодных цепей

Цепи, которые преобразуют мощность из переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) может использовать либо один диод, либо группу из четырех диодов. В то время как устройства постоянного тока используют заряд, который течет в одном направлении, мощность переменного тока переключается между прямым и обратным направлениями через равные промежутки времени.

Это важно для преобразования электроэнергии постоянного тока от электростанций в мощность переменного тока, которая принимает форму синусоидальной волны, используемой в большинстве бытовых приборов. Выпрямители, которые делают это, либо используют один диод, который пропускает только половину волны, либо используют подход двухполупериодного выпрямителя, который использует обе половины формы волны переменного тока.

Схема диода демонстрирует, как происходит такое поведение. Когда демодулятор удаляет половину сигнала переменного тока от источника питания, он использует два основных компонента.Первый — это сам диод или выпрямитель, который увеличивает сигнал на половину цикла переменного тока.

Второй — это фильтр нижних частот, который избавляется от высокочастотных составляющих источника питания. Он использует резистор и конденсатор, устройство, которое накапливает электрический заряд с течением времени, и использует частотную характеристику самой схемы, чтобы определить, какие частоты пропускать.

Эти диодные схемы обычно удаляют отрицательную составляющую сигнала переменного тока. Он применяется в радиоприемниках, в которых используется система фильтрации для обнаружения определенных радиосигналов от обычных несущих волн.

Другие типы применения диодов

Диоды также используются для зарядки электронных устройств, таких как сотовые телефоны или ноутбуки, путем переключения с питания, подаваемого аккумулятором электронного устройства, на питание от внешнего источника питания. Эти методы отводят ток от источника, а также гарантируют, что в случае разрядки аккумулятора устройства вы сможете предпринять другие меры для зарядки устройств.

Этот метод применим и к автомобилям. Если аккумулятор вашего автомобиля должен был выйти из строя, вы можете использовать соединительные кабели, чтобы изменить распределение красного и черного кабелей, чтобы использовать диоды, чтобы предотвратить протекание тока в неправильном направлении.

Компьютеры, использующие двоичную информацию в виде нулей и единиц, также используют диоды для работы с деревьями двоичных решений. Они принимают форму логических вентилей , основных блоков цифровых схем, которые пропускают информацию на основе сравнения двух разных значений. Они построены с использованием диодов любого типа, которые намного мельче, чем диоды в других приложениях.

Как тестировать диоды с помощью цифрового мультиметра

Цифровые мультиметры могут тестировать диоды одним из двух методов:

1. Режим тестирования диодов: почти всегда лучший подход.
2. Режим сопротивления: обычно используется, только если мультиметр не оборудован режимом проверки диодов.

Примечание: В некоторых случаях может потребоваться удалить один конец диода из схемы, чтобы проверить диод.
Что нужно знать о режиме сопротивления при проверке диодов:

• Не всегда показывает, хороший ли диод или плохой.
• Не следует принимать, когда в цепь включен диод, поскольку он может давать ложные показания.
• Может использоваться для проверки неисправности диода в конкретном приложении после того, как проверка диода показывает, что диод неисправен.

Диод лучше всего проверять путем измерения падения напряжения на диоде, когда он смещен в прямом направлении. Диод с прямым смещением действует как замкнутый переключатель, позволяя току течь.

В режиме тестирования диодов мультиметра возникает небольшое напряжение между измерительными проводами. Затем мультиметр отображает падение напряжения, когда измерительные провода подключены к диоду при прямом смещении. Процедура тестирования диодов выполняется следующим образом:

1. Убедитесь, что а) все питание цепи отключено и б) на диоде отсутствует напряжение.В цепи может присутствовать напряжение из-за заряженных конденсаторов. Если это так, необходимо разрядить конденсаторы. Настройте мультиметр на измерение постоянного или переменного напряжения.
2. Переведите шкалу (поворотный переключатель) в режим проверки диодов. Он может делить место на циферблате с другой функцией.
3. Подключите измерительные провода к диоду. Запишите отображаемое измерение.
4. Поменяйте местами измерительные провода. Запишите отображаемое измерение.

Анализ тестирования диодов

• Хороший прямой диод показывает падение напряжения в диапазоне от 0. От 5 до 0,8 В для наиболее часто используемых кремниевых диодов. Некоторые германиевые диоды имеют падение напряжения от 0,2 до 0,3 В.
• Мультиметр показывает OL, когда исправный диод имеет обратное смещение. Показание OL указывает на то, что диод работает как разомкнутый переключатель.
• Неисправный (разомкнутый) диод не пропускает ток в любом направлении. Мультиметр будет отображать OL в обоих направлениях, когда диод открыт.
• Закороченный диод имеет такое же значение падения напряжения (приблизительно 0.4 В) в обоих направлениях.

Мультиметр, установленный в режим сопротивления (Ом), может использоваться в качестве дополнительной проверки диодов или, как упоминалось ранее, если мультиметр не поддерживает режим проверки диодов.

Диод смещен в прямом направлении, когда положительный (красный) измерительный провод находится на аноде, а отрицательный (черный) измерительный провод — на катоде.

• Сопротивление хорошего диода в прямом смещении должно находиться в диапазоне от 1000 Ом до 10 МОм.
• Измерение сопротивления высокое, когда диод смещен в прямом направлении, потому что ток от мультиметра течет через диод, вызывая измерение высокого сопротивления, необходимое для тестирования.

Диод имеет обратное смещение, когда положительный (красный) измерительный провод находится на катоде, а отрицательный (черный) измерительный провод находится на аноде.

• Обратно смещенное сопротивление исправного диода показывает OL на мультиметре. Диод плохой, если показания одинаковы в обоих направлениях.

Процедура режима сопротивления выполняется следующим образом:

1. Убедитесь, что а) все питание цепи отключено и б) на диоде нет напряжения. В цепи может присутствовать напряжение из-за заряженных конденсаторов.Если это так, необходимо разрядить конденсаторы. Настройте мультиметр на измерение постоянного или переменного напряжения.
2. Переведите шкалу в режим сопротивления (Ω). Он может делить место на циферблате с другой функцией.
3. Подключите щупы к диоду после того, как он был отключен от цепи. Запишите отображаемое измерение.
4. Поменяйте местами измерительные провода. Запишите отображаемое измерение.
5. Для получения наилучших результатов при использовании режима сопротивления для проверки диодов сравните показания, снятые с заведомо исправным диодом.

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

Связанные ресурсы

Как работают диоды и светодиоды? | ОРЕЛ

С возвращением, капитаны компонентов! Сегодня пришло время повысить уровень своих знаний и перейти от простых пассивных компонентов к области полупроводниковых компонентов. Эти детали оживают, когда соединяются в цепь, и могут управлять электричеством разными способами! Вам предстоит работать с двумя полупроводниковыми компонентами: диодом и транзистором.Сегодня мы поговорим о диоде, пресловутом уродливом способе управления, который позволяет электричеству течь только в одном направлении! Если вы видели светодиод в действии, значит, вы уже далеко впереди, давайте приступим.

Управляйте потоком

Диод хорошо известен своей способностью контролировать прохождение электрического тока в цепи. В отличие от пассивных компонентов, которые бездействуют, сопротивляясь или накапливая, диоды активно задействуют приливы и отливы тока, протекающего по нашим устройствам.Есть два способа описать, как ток протекает или не течет через диод, и они включают:

• С опережением. Если вы правильно вставите батарею в цепь, ток будет проходить через диод; это называется состоянием с прямым смещением.
• с обратным смещением. Когда вам удастся вставить батарею в цепь в обратном направлении, ваш диод будет блокировать прохождение любого тока, и это называется состоянием с обратным смещением.

Простой способ визуализировать разницу между состояниями прямого и обратного смещения диода в простой схеме

Хотя эти два термина могут показаться слишком сложными, представьте диод как переключатель. Он либо закрыт (включен) и пропускает ток через него, либо открыт (выключен), и ток не может течь через него.

Полярность диодов и символы

Диоды — это поляризованные компоненты, что означает, что они имеют очень специфическую ориентацию, поэтому для правильной работы их необходимо подключить в цепь. На физическом диоде вы заметите две клеммы, выходящие из формы жестяной банки посередине. Одна сторона — это положительный вывод, который называется анодом . Другой вывод — это отрицательный конец, называемый катодом . Возвращаясь к нашему потоку электричества, ток может двигаться только в диоде от анода к катоду, а не наоборот.

Вы можете определить катодную сторону физического диода, посмотрев на серебряную полоску рядом с одним из выводов. (Источник изображения)

Вы можете легко обнаружить диод на схеме, просто найдите большую стрелку с линией, проходящей через нее, как показано ниже. У некоторых диодов и анод, и катод помечены как положительный и отрицательный, но простой способ запомнить, в каком направлении течет ток в диоде, — это следить за направлением стрелки.

Стрелка на символе диода указывает направление протекания тока.

В наши дни большинство диодов изготовлено из двух самых популярных полупроводниковых материалов в электронике — кремния или германия. Но если вы знаете что-нибудь о полупроводниках, то знаете, что в своем естественном состоянии ни один из этих элементов не проводит электричество. Так как же заставить электричество проходить через кремний или германий? С помощью небольшого волшебного трюка под названием допинг.

Легирование полупроводников

Странные полупроводниковые элементы.Возьмем, к примеру, кремний. Днем это изолятор, но если вы добавите в него примеси с помощью процесса, называемого допингом, вы придадите ему магическую силу проводить электричество ночью.

Благодаря своим двойным свойствам как изолятор, так и проводник, полупроводники нашли свою идеальную нишу в компонентах, которые должны контролировать прохождение электрического тока в виде диодов и транзисторов. Вот как работает процесс легирования в типичном куске кремния.

• Расти.Во-первых, кремний выращивают в строго контролируемой лабораторной среде. Это называется чистой комнатой, то есть в ней нет пыли и других загрязнений.
• Допинг отрицательно. Теперь, когда кремний вырос, пришло время легировать его. Этот процесс может происходить одним из двух способов. Первый — это легирование кремния сурьмой, которая дает ему несколько дополнительных электронов и позволяет кремнию проводить электричество. Этот кремний называется кремнием n-типа или отрицательного типа, потому что в нем больше отрицательных электронов, чем обычно.
• Допинг положительно. Можно также допировать кремний в обратном направлении. Добавляя бор к кремнию, он удаляет электроны из атома кремния, оставляя группу пустых дырок там, где должны быть электроны. Это называется кремнием p-типа или положительного типа.
• Объединить . Теперь, когда ваши кусочки кремния легированы как положительно, так и отрицательно, вы можете соединить их вместе. Соединяя кремний n-типа и p-типа вместе, вы создаете так называемое соединение.

Именно на этом перекрестке, который можно представить как некую нейтральную зону, происходит вся магия диода.Допустим, вы соединяете кремний n-типа и p-типа, а затем подключаете батарею, создавая цепь. Что случится?

В этом случае отрицательный вывод подключен к кремнию n-типа, а положительный вывод подключен к кремнию p-типа. А между двумя кусками кремния — нейтральная зона? Что ж, он начинает сжиматься, и начинает течь электрический ток! Это прямое смещение диода, о котором мы говорили в начале.

Правильное подключение батареи к кремнию n-типа и p-типа позволяет току течь через переход.(Источник изображения)

Теперь предположим, что вы подключаете батарею наоборот: отрицательная клемма подключена к кремнию p-типа, а положительная клемма — к кремнию n-типа. Здесь происходит то, что нейтральная зона между двумя кусками кремния становится шире, и ток вообще не течет. Это состояние с обратным смещением, которое может принять диод.

Подключите батарею в непреднамеренном направлении, и ваш диод не позволит току течь между n-типом и p-типом.(Источник изображения)

Прямое напряжение и пробои

Когда вы будете работать с диодами, вы узнаете, что для того, чтобы один пропускал ток, требуется очень определенное количество положительного напряжения. Напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (VF). Вы также можете увидеть, что это называется напряжением включения или напряжением включения.

Что определяет это прямое напряжение? Полупроводник , материал и типа . Вот как он распадается:

• Кремниевые диоды.Для использования кремниевого диода потребуется прямое напряжение от 0,6 до 1 В.
• Германиевые диоды. Использование германиевого диода потребует более низкого прямого напряжения около 0,3 В.
• Другие диоды. Специализированные диоды, такие как светодиоды, потребуют более высокого прямого напряжения, тогда как диоды Шоттки (см. Ниже) потребуют более низкого прямого напряжения. Лучше всего свериться с таблицей данных для вашего конкретного диода, чтобы определить его номинальное прямое напряжение.

Я знаю, что мы все это время говорили о диодах, позволяющих току течь только в одном направлении, но это правило можно нарушить.Если вы приложите огромное отрицательное напряжение к диоду, вы действительно сможете изменить направление его тока! Конкретная величина напряжения, которая вызывает этот обратный поток, называется напряжением пробоя . Для обычных диодов напряжение пробоя находится в пределах от -50 до -100 В. Некоторые специализированные диоды даже предназначены для работы при таком отрицательном напряжении пробоя, о котором мы поговорим позже.

Семейство диодов — наконец вместе

Существует множество диодов, каждый из которых имеет свои собственные особенности.И хотя у каждого из них есть общая основа ограничения потока тока, вы можете использовать эту общую основу для создания множества различных применений. Давайте посмотрим на каждого члена семейства диодов!

Стандартные диоды

Ваш средний диод. Стандартные диоды имеют умеренные требования к напряжению и низкий максимальный ток.

Стандартный диод для повседневного использования, доступный в компании Digi-Key, обратите внимание на серебряную полосу, которая отмечает катодный конец. (Источник изображения)

Выпрямительные диоды

Это более мощные родственники стандартных диодов, они имеют более высокий максимальный ток и прямое напряжение.В основном они используются в источниках питания.

Более мощные собратья стандартного диода, разница состоит в большем номинальном токе и прямом напряжении.

Диоды Шоттки

Это необычный родственник семейства диодов. Диод Шоттки пригодится, когда вам нужно ограничить величину потери напряжения в вашей цепи. Вы можете идентифицировать диод Шоттки на схеме, посмотрев на свой типичный символ диода с добавлением двух новых изгибов (S-образной формы) на катодном выводе.

Найдите изгибы на катодном конце диода, чтобы быстро определить, что это изгибы Шоттки.

Стабилитроны

Стабилитроны — это черная овца в семействе диодов. Эти парни используются для того, чтобы посылать электрический ток в обратном направлении! Они делают это, используя напряжение пробоя, которое мы обсуждали выше, также называемое пробоем Зенера. Воспользовавшись этой возможностью пробоя, диоды Зенера велики на создание стабильного опорного напряжения в определенном месте в цепи.

Стабилитрон разительно отличается от остальных диодов семейства и может передавать ток от катода к аноду. (Источник изображения)

Фотодиоды

Фотодиоды — непокорные подростки из семейства диодных. Вместо того, чтобы просто пропускать ток через цепь, фотодиоды улавливают энергию источника света и превращают ее в электрический ток. Вы найдете их для использования в солнечных панелях, а также в оптических коммуникациях.

Фотодиоды поглощают все это, улавливая энергию света и превращая ее в электрический ток.(Источник изображения)

Светодиоды (LED)

Яркие звезды семейства диодов. Как и стандартные диоды, светодиоды позволяют току течь только в одном направлении, но с изгибом! При подаче правильного прямого напряжения эти светодиоды загораются яркими цветами. Но вот загвоздка: светодиоды определенного цвета требуют разного прямого напряжения. Например, для синего светодиода требуется прямое напряжение 3,3 В, а для красного светодиода требуется только 2,2 В.

Что делает эти светодиоды настолько популярными?

• Эффективность .Светодиоды излучают свет с помощью электроники, не выделяя тонны тепла, как традиционные лампы накаливания. Это позволяет им экономить массу энергии.
• Контроль. Светодиодами также очень легко управлять в электронной схеме. Пока перед ними установлен резистор, они обязательно будут работать!
• Недорого. Светодиоды также очень недороги и рассчитаны на длительный срок службы. Вот почему они так часто используются в светофорах, дисплеях и инфракрасных сигналах.

Светодиоды бывают разных форм и цветов, для каждого из которых требуется разное прямое напряжение! (Источник изображения)

Наиболее распространенное применение диодов

Поскольку диоды бывают разных форм, размеров и конфигураций, их использование в наших электронных схемах столь же богато! Вот лишь несколько примеров использования диодов:

Преобразование переменного тока в постоянный

Процесс преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) может выполняться только диодами! Этот процесс выпрямления (преобразования) тока — это то, что позволяет вам подключить всю вашу повседневную электронику постоянного тока к розетке переменного тока в вашем доме. Есть два типа приложений преобразования, в которых играет свою роль диод:

• Полуволновое выпрямление. Для этого преобразования требуется только один диод. Если вы отправляете сигнал переменного тока в цепь, то ваш единственный диод отсекает отрицательную часть сигнала, оставляя только положительный вход в виде волны постоянного тока.
  

  Одиночный диод в цепи однополупериодного выпрямителя, отсекающий отрицательный конец сигнала переменного тока. (Источник изображения)

• Полноволновое мостовое выпрямление .В этом процессе преобразования используются четыре диода. И вместо того, чтобы просто отсекать отрицательную часть сигнала переменного тока, такую ​​как полуволновой выпрямитель, этот процесс фактически преобразует все отрицательные волны в сигнале переменного тока в положительные волны для сигнала готовности постоянного тока.
  

  Двухполупериодный мостовой выпрямитель делает еще один шаг вперед, преобразуя весь положительный и отрицательный сигнал переменного тока в постоянный. (Источник изображения)

Пики напряжения управления

Вы также найдете диоды, которые используются в приложениях, где могут произойти неожиданные скачки напряжения.Диоды в этих приложениях могут ограничить любое повреждение, которое может произойти с устройством, поглощая любое избыточное напряжение, которое попадает в диапазон напряжения пробоя диода.

Защита вашего тока

Наконец, вы также найдете диоды, которые используются для защиты чувствительных цепей. Если вы хоть раз разбили аккумулятор неправильно и ничего не взорвалось, то можете поблагодарить за это свой дружелюбный диод. Размещение диода последовательно с положительной стороной источника питания гарантирует, что ток течет только в правильном направлении.

Пора освободиться

Вот и все, контрольный диод и все его сумасшедшие члены семьи! У диодов есть масса применений, от питания ярких светодиодных фонарей до преобразования переменного тока в постоянный. Но почему, несмотря на все эти удивительные применения, диод не получил такой же популярности, как транзистор или интегральная схема? Мы думаем, что дело в том, что на кухне слишком много поваров. Первый диод был обнаружен почти 150 лет назад, и с тех пор сотни инженеров и ученых приложили свои усилия, чтобы улучшить это открытие.Несмотря на долгую историю существования многих людей, диод до сих пор считается четвертым по значимости изобретением после колеса.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек диодов, которые вы можете начать использовать уже сегодня? Пропустите рутинную работу по созданию деталей, попробуйте Autodesk EAGLE прямо сегодня!

Как проверить диод с помощью аналогового и цифрового мультиметра

В этом руководстве мы узнаем, как проверить диод. Диоды — один из основных и важных компонентов в электронных схемах, которые используются для защиты, выпрямления, переключения и многих других приложений.Они являются одними из первых компонентов, которые повреждаются в случае неисправности, и поэтому необходимо знать, как проверить, правильно ли работает диод или нет.

Введение

Прежде всего, прежде чем приступить к разработке или устранению неисправностей электронных схем или проектов, необходимо получить глубокие знания об основных электронных компонентах и ​​их работе, если они находятся в цепях под напряжением. Полное знание того, как тестируются компоненты, является ключом к хорошим навыкам поиска и устранения неисправностей электронных схем.

Перед сборкой основных компонентов рекомендуется проверить компоненты на предмет их рабочего состояния или функционирования, а не после сборки, чтобы избежать условия получения нежелательного результата. В другом случае, после успешной сборки схем, обычно мы ожидаем от схемы желаемого результата.

Но иногда мы получаем неожиданные результаты. В обоих этих случаях нам необходимо провести некоторые процедуры тестирования основных компонентов схемы, чтобы знать, как они работают.Итак, давайте посмотрим, как тестировать диоды.

НАЗАД НАЗАД

Как проверить диод

Идентификация терминала диода

Диод представляет собой полупроводниковый прибор с двумя выводами, пропускающий ток только в одном направлении. Они используются в различных приложениях, таких как выпрямители, зажимы, машинки для стрижки и так далее.

Когда вывод анода становится положительным по отношению к катоду, диод становится смещенным в прямом направлении, и падение напряжения на диоде с прямым смещением обычно равно 0.7В для кремниевых диодов. Тестирование этого устройства необходимо для определения его надлежащих условий работы в режимах прямого и обратного смещения.

Перед тестированием диода мы должны идентифицировать выводы диода, который является анодом и катодом. Большинство PN-диодов имеют белую полосу на корпусе, и эта боковая клемма с белой полосой является катодом. А оставшийся анод.

Некоторые диоды могут иметь другую цветовую полосу, но вывод на стороне цветной полосы является катодом. Тестирование диода можно проводить по-разному, однако здесь мы привели некоторые основные процедуры тестирования диода.Обратите внимание, что приведенные ниже процедуры тестирования предназначены только для нормального диода PN.

НАЗАД НАЗАД

Как проверить диод с помощью цифрового мультиметра

Тестирование диодов с помощью цифрового мультиметра (DMM) может выполняться двумя способами, потому что в DMM есть два режима для проверки диода. Это режим диода и режим омметра.

НАЗАД НАЗАД

Процедура тестирования диодного режима

Тестирование режима диода с помощью цифрового мультиметра

• Обозначьте клеммы анода и катода диода.
• Переведите цифровой мультиметр (DMM) в режим проверки диодов, повернув центральную ручку в место, где отображается символ диода. В этом режиме мультиметр может подавать ток примерно 2 мА между измерительными проводами.
• Подключите красный датчик к аноду, а черный датчик к катоду. Это означает, что диод смещен в прямом направлении.
• Наблюдайте за показаниями на дисплее счетчика. Если отображаемое значение напряжения находится в диапазоне от 0,6 до 0,7 (поскольку это кремниевый диод), то диод исправен и идеален. Для германиевых диодов это значение находится в пределах от 0,25 до 0,3.
• Теперь переверните клеммы измерителя, что означает, что красный зонд подсоединен к катоду, а черный — к аноду. Это состояние обратного смещения диода, когда через него не течет ток. Следовательно, прибор должен показывать OL (что эквивалентно разомкнутой цепи), если диод исправен.

Если измеритель показывает значения, не соответствующие двум вышеуказанным условиям, то диод неисправен. Дефект диода может быть как открытым, так и коротким.Открытый диод означает, что диод ведет себя как разомкнутый переключатель как в обратном, так и в прямом смещении. Таким образом, через диод не протекает ток. Следовательно, измеритель будет показывать OL как в обратном, так и в прямом смещении.

Закороченный диод означает, что диод ведет себя как замкнутый переключатель, поэтому через него течет ток, и падение напряжения на диоде будет равно нулю. Таким образом, мультиметр покажет нулевое значение напряжения, но в некоторых случаях он будет отображать очень маленькое напряжение в виде падения напряжения на диоде.

НАЗАД НАЗАД

Процедура проверки режима омметра

Подобно описанному выше методу, это также простой метод проверки диода на исправность, короткое замыкание или обрыв.

• Обозначьте клеммы анода и катода диода.
• Удерживайте цифровой мультиметр (DMM) в режиме измерения сопротивления или омметра, повернув центральную ручку или селектор до места, где отображается символ сопротивления или значения резистора. Установите переключатель в режим низкого сопротивления (может быть 1 кОм) для прямого смещения и оставьте его в режиме высокого сопротивления (100 кОм) для процедуры тестирования обратного смещения.
• Подключите красный датчик к аноду, а черный датчик к катоду. Это означает, что диод смещен в прямом направлении. Когда диод смещен в прямом направлении, сопротивление диода очень мало.

Если на дисплее прибора отображается умеренно низкое значение, которое может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен Ом, диод исправен и исправен.

• Теперь поменяйте местами выводы мультиметра так, чтобы анод был подключен к черному щупу, а катод — к красному щупу.Таким образом, диод имеет обратное смещение.
• Если измеритель показывает очень высокое значение сопротивления или OL на дисплее, диод исправен и работает нормально. Поскольку в обратном смещении диод имеет очень высокое сопротивление.

Из вышесказанного ясно, что для правильной работы диода цифровой мультиметр должен считывать очень низкое сопротивление в прямом смещении и очень высокое сопротивление или OL в обратном смещении.

Если измеритель показывает очень высокое сопротивление или OL как в прямом, так и в обратном смещении, то диод считается разомкнутым.С другой стороны, если измеритель показывает очень низкое сопротивление в обоих направлениях, говорят, что диод закорочен.

НАЗАД НАЗАД

Как проверить диод с помощью аналогового мультиметра

Этот метод аналогичен проверке диода в режиме омметра цифрового мультиметра.

Проверка диодов с помощью аналогового мультиметра

• Удерживайте селекторный переключатель мультиметра в положении низкого сопротивления
• Подключите диод в прямом смещенном состоянии, подключив положительный вывод к аноду, а отрицательный — к катоду.
• Если счетчик показывает низкое значение сопротивления, значит, диод исправен.
• Теперь переведите переключатель в положение высокого сопротивления и поменяйте местами выводы измерителя, подключив положительный полюс к катоду, а отрицательный — к аноду. В этом случае говорят, что диод имеет обратное смещение.
• Если измеритель показывает OL или очень высокое сопротивление, это означает идеальное состояние диода.
• Если счетчик не показывает вышеуказанные показания, диод считается неисправным или неисправным.

Речь идет о простой проверке диодов PN с помощью цифровых и аналоговых мультиметров. Процедура тестирования не одинакова для всех типов диодов. Итак, теперь давайте посмотрим, как проверить светодиод и стабилитрон.

НАЗАД НАЗАД

Как проверить светодиод (светоизлучающий диод)

Как обсуждалось выше, перед проверкой любого диода мы должны знать полярность. Полярность светодиода можно определить по длине проводов. Более длинный — анод, более короткий — катод.Кроме того, другим методом является структура поверхности, в которой плоская поверхность указывает катод, а одна из них является анодом.

Идентификация светодиодного терминала

Давайте посмотрим, как проверить светодиод с помощью цифрового мультиметра.

• Определите клеммы анода и катода светодиода.
• Переведите переключатель мультиметра в диодный режим.
• Подключите щупы измерителя к светодиоду так, чтобы он был смещен в прямом направлении.
• Если светодиод работает правильно, он светится, в противном случае светодиод неисправен.
• Тестирование с обратным смещением невозможно со светодиодом, так как он не работает в состоянии с обратным смещением.

НАЗАД НАЗАД

Как проверить стабилитрон

По сравнению с тестированием обычных диодов, для тестирования стабилитронов требуются дополнительные схемы. Поскольку стабилитрон проводит в состоянии обратного смещения, только если приложенное обратное напряжение больше, чем напряжение пробоя стабилитрона.

Проверка стабилитрона

• Определите клеммы анода и катода стабилитрона, и процесс его идентификации аналогичен обычному PN-диоду.
• Подключите тестовую схему, как показано на рисунке.
• Установите ручку мультиметра в режим измерения напряжения.
• Подключите измерительные щупы к стабилитрону, как показано на рисунке.
• Постепенно увеличивайте входную мощность диода и наблюдайте за напряжением на дисплее измерителя. Это показание на измерителе должно быть таким, чтобы при увеличении переменного питания выход измерителя должен увеличиваться до напряжения пробоя диода. И за пределами этой точки счетчик должен показывать постоянное значение напряжения независимо от любого увеличения подачи входной переменной.Если это так, то стабилитрон исправен, в противном случае неисправен.

Предположим, если мы подадим на стабилитрон 12 В (напряжение пробоя 6 В) от батареи через резистор, то мультиметр должен показать показание, которое примерно равно 6 В, если стабилитрон исправен.

НАЗАД НАЗАД

ПРЕДЫДУЩИЙ — ПРИМЕНЕНИЕ ДИОДА

ПЕРЕЙТИ К ПЕРВЫМ — ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Подключение светодиодов

Полярность светодиода

Светодиоды — это диоды, которые представляют собой электронные устройства, которые пропускают ток только в одном направлении.Это означает, что светодиоды (и другие диоды) имеют положительную (+) и отрицательную (-) стороны. Для работы светодиода его необходимо подключить к источнику напряжения правильной стороной. Сторона питания диода — положительная (+) сторона, она называется анодом . Отрицательная сторона называется катодом .

Поскольку диоды изготовлены из полупроводникового материала, они имеют очень определенное напряжение, при котором они будут включаться. Если напряжение питания, которое вы используете, больше, чем напряжение включения, вам понадобится резистор между одним из выводов светодиода и подключением к GND или к напряжению питания.

Светодиодный резистор

Чтобы убедиться, что светодиод не повредится слишком большим током, для соединения между ним и источником напряжения требуется резистор. Величина необходимого сопротивления зависит от того, какой ток будет использовать светодиод, чтобы он был достаточно ярким, чтобы видеть, но не настолько, чтобы он перегорел. Обычно это около 20 мА для большинства одноцветных светодиодов. Чтобы выбрать правильное значение сопротивления светодиода, вам также необходимо знать, какое у него напряжение включения (Vf).Красный светодиод использует наименьшее количество напряжения для включения, около 1,8 В, в то время как некоторые синие светодиоды требуют более 3,0 В.

Чтобы решить, какое сопротивление вам нужно, вам нужно использовать закон Ома для тока через резистор. Этот ток равен той же величине, что течет к светодиоду, но напряжение на резисторе другое, потому что светодиод имеет напряжение включения, которое вы вычитаете из напряжения питания:

Напряжение резистора = напряжение питания - напряжение включения светодиода (Vf)

Для расчета сопротивления, необходимого при токе 20 мА для красного светодиода с Vf, равным 2.0 в:

R = (3,3 В - 2,0 В) / 0,02 А = 65 Ом

Вот небольшая таблица с несколькими вариантами резисторов для красных светодиодов с разными значениями Vf:

Поставка	Vf	R
3.3 в	1.8 v	75 Ом
3.3 в	2.0 в	65 Ом
3.3 в	2.2 v	55 Ом

Все о светодиодах

Правильный способ определения полярности диода

Диод — один из наиболее широко используемых полупроводников. Диоды обеспечивают правильное прохождение тока. Вы можете думать о диодах как о улицах с односторонним движением. Они посылают ток в одном направлении, известном как «прямое направление». Если ток пытается вернуться в обратном направлении, они блокируют ток.

(Pixabay / fotoblend)

Подборщики

Когда дело доходит до технологии поверхностного монтажа (SMT) для сборки печатных плат, компоненты размещаются с помощью устройств для захвата и размещения. Эти роботизированные устройства размещают элементы поверхностного монтажа на печатной плате.

При правильном программировании этих подъёмно-транспортных машин процесс сборки может быть простым и безошибочным. Одна из самых сложных частей программирования машин — это определение ориентации диодов. Современный символ диода — стрелка. Ориентация стрелки указывает направление, в котором должен течь ток. Однако диоды для поверхностного монтажа не всегда используют эту стрелку.

Непонятные варианты

Светодиоды сложно маркировать, потому что они могут препятствовать прохождению света. Конструкции могут включать выемку на стороне катода или маркировку на штыре 1. Другие могут иметь маркировку на нижней части светодиодов, которая не имеет ничего общего с катодом. Это может иметь смысл для человека, составляющего планы, но программист может не понимать их планов.

Вы можете подумать, что углы поворота, включенные в форматы файлов, такие как IPC-356D, исключают любые догадки по этому поводу, но на эти данные не всегда можно рассчитывать. Он основан на предположениях, которые могут не применяться ко всем конструкциям печатных плат.CAD — отличная программа, но она не точна на 100 процентов и может давать неверную информацию о полярности диодов.

Стрела сильная

Как видите, существует много разных способов передачи полярности, но они могут привести к путанице. Решение состоит в том, чтобы использовать стандартный символ, а именно стрелку слоя шелкографии. Когда вы рисуете эту стрелку или символ диода для обозначения полярности, вы можете помочь программисту точно знать, в каком направлении должен течь ток.