Распиновка резисторов: Переменный резистор: характеристики, виды, проверка мультиметром

Содержание

Переменный резистор: характеристики, виды, проверка мультиметром

В аппаратуре часто присутствуют подстраиваемые параметры. Для реализации используют переменный резистор. В зависимости от подключения они позволяют менять ток или напряжение в цепи.

Содержание статьи

Что такое резистор с изменяемым (переменным) сопротивлением

Среди радиоэлементов существуют детали, которые могут изменять свой основной параметр. Именно такими являются переменные или регулируемые резисторы. Они отличаются от постоянных тем, что их сопротивление можно плавно менять практически от нуля до определенного значения. Изменение происходит путем механического перемещения ползунка.

Регулируемые или переменные резисторы — виды и размеры разные

Есть у переменных резисторов разновидности — подстроечные и регулировочные. Чем отличаются переменные резисторы от подстроечных? Тем что подстроечные рассчитаны на небольшое количество регулировок. У некоторых моделей их количество может исчисляться сотнями или десятками (например, у НР1-9А перемещать ползунок можно не более 100 раз). Если посмотреть на таблицу ниже, можно увидеть что у некоторых подстроечных SMD резисторов циклов регулировки всего 10.

Пример характеристик подстроечных резисторов SMD

У переменных резисторов этот показатель значительно выше. Количество перемещений регулятора может исчисляться десятками и даже сотнями тысяч. Так что использовать подстроечные резисторы вместо переменных явно не стоит.

Основной недостаток переменных резисторов — их недолговечность. Контакт между резистивным слоем и щеткой постепенно ухудшается. Для акустической аппаратуры это может выражаться во все усиливающихся шумах, при подстройке частоты в радиоприемниках все тяжелее «поймать» нужную длину волны и т.д.

Анимация дает понять, как работает переменный резистор и почему выходит из строя

Способы производства

Переменный резистор может быть двух типов: проволочным и пленочным. У проволочных на диэлектрическую трубку намотана проволока, вдоль нее перемещается металлический передвижной контакт — ползунок. Его местоположение и определяет сопротивление элемента. Витки проволоки уложены вплотную друг к другу, но они разделены слоем лака с высокими диэлектрическими свойствами.

Ползунковые переменные резисторы проволочного типа

Переменные проволочные резисторы — это необязательно трубка с намотанной на нее проволокой как на фото выше. Такие элементы выпускались в основном несколько десятков лет назад. Современные мало чем отличаются от пленочных, разве что корпус чуть выше, так как проволока все-таки занимает больше места, чем пленка.

Со снятой крышкой видна проволочная спираль и бегунок

У пленочных переменных резисторов на диэлектрическую пластину (обычно выполнена в виде подковы) нанесен слой токопроводящего углерода. В этом случае контакт тоже подвижный, но он закреплен на стержне в центре подковы и чтобы изменить сопротивление, надо повернуть стержень.

Пленочный регулируемый резистор

Регулировочное переменное сопротивление может быть и проволочным, и пленочным, а подстроечные, в основном, делают пленочными. Есть у них внешнее отличие: нет стержня с ручкой, а есть плоский диск с отверстием под отвертку. Сопротивления этого типа используются только для наладки параметров при пуске или техническом обслуживании аппаратуры.

Переменные резисторы SMD

Кроме способа производства есть еще две формы выпуска: для обычного навесного монтажа и SMD-элементы для поверхностного монтажа. SMD резисторы отличаются миниатюрными размерами, выполнены по пленочной технологии.

Схематическое обозначение и цоколевка

В отличие от постоянных резисторов, у регулируемых не два вывода, а как минимум три. Почему как минимум? Потому что есть модели с дополнительными выводами — их может быть несколько. На электрических схемах переменные и подстроечные резисторы обозначаются прямоугольниками как постоянные, но имеют дополнительный вывод, который схематически представлен как ломанная линия, упирающаяся в середину изображения. Чтобы можно было отличить переменный от подстроечного, у переменного на конце третьего ввода рисуют стрелку, подстроечный изображается более длинной перпендикулярной линией без стрелки.

Обозначение на схемах переменных и подстроечных резисторов

Если говорить о расположении выводов, то средний вывод подключен к ползунку, крайние — к началу и концу резистивного элемента.

Цоколевка переменного резистора

Виды и особенности применения

Переменных резисторов существует немалое количество, с их помощью регулируют звук, громкость, подстраивают частоту, регулируют яркость света. В общем, практически везде, где происходят изменения настроек при помощи бегунков или вращением рукояток стоят эти элементы. Но для разных задач нужны резисторы с различным характером изменений или с разным числом выводов. Вот о разных видах регулируемых сопротивлений и поговорим.

Переменные резисторы бывают разных видов

Характер изменения сопротивления

Не стоит думать, что при перемещении подвижного контакта сопротивление изменяется линейно. Такие модели есть, но они используются в основном для регулировки или настройки, в делителях частоты. Гораздо чаще требуется нелинейная зависимость. Переменные резисторы с нелинейной характеристикой бывают двух типов:

сопротивление изменяется по логарифмическому закону;
по показательному типу (обратному логарифмическому).
Характер изменения сопротивления в переменных резисторах

В акустике используют нелинейные элементы с сопротивлением, которое имеет потенциальную зависимость, в измерительной аппаратуре — по логарифмическому.

Сдвоенные, тройные, счетверенные

В плеерах, радиоприемниках и некоторых других видах бытовой аппаратуры часто применяются сдвоенные (двойные) переменные резисторы. В корпусе элемента скрыты две резистивные пластины. Внешне от обычных они отличаются наличием двух рядов выводов. Бывают двух типов:

С одновременным изменением параметров. Обычно применяются в стереоаппаратуре для одновременного изменения параметров двух каналов. Такие резисторы имеют запараллеленные бегунки. Поворачивая или сдвигая рукоятку, меняем сопротивление сразу двух резисторов.

С раздельным изменением параметров. Называются еще соосными, так как ось одного находится внутри оси другого. Если надо одной ручкой изменять различные параметры (громкость и баланс) подойдет этот тип резисторов. Механическая связь бегунков отсутствует, что позволяет менять сопротивление независимо друг от друга.
Сдвоенный регулируемый резистор и его обозначение

Обозначаются разные типы сдвоенных переменных резисторов на схемах по-разному. С наличием механической связи бегунков при близком расположении изображений резисторов на схеме, ставят связанные между собой стрелочки (на рисунке выше слева). Принадлежность к одному резистору указывается через нумерацию: две части обозначаются как R1.1 и R 1.2. Если обозначение частей спаренного переменного резистора находятся на схеме далеко друг от друга, связь указывается при помощи пунктирных линий (на рисунке выше справа). Буквенное обозначение такое же.

Так выглядят сдвоенные и тройные переменные сопротивления

Двойной регулируемый резистор без физической связи между бегунками на схемах ничем не отличается от обычного регулируемого. Отличают их по буквенному обозначению с двумя цифрами, разделенными точкой через — как у спаренного — R15.1 и R15.2.

Частный случай сдвоенного переменного резистора — строенный, счетверенный и т.д. Они встречаются не так часто, все больше в акустической аппаратуре.

Дискретный переменный резистор

Чаще всего, изменение сопротивления при повороте ручки или передвижении ползунка происходит плавно. Но для некоторых параметров необходимо ступенчатое изменение параметров. Такие переменные сопротивления называют дискретными. Используют их для ступенчатого изменения частоты, громкости, некоторых других параметров.

Дискретный переменный резистор (со ступенчатой регулировкой) и его обозначение на схеме

Устройство этого типа резисторов отличается. По сути, внутри находится набор из постоянных резисторов, подключенных к каждому из выходов. При переключении подвижный контакт перескакивает с выхода на выход, подключая к цепи нужный в данный момент резистор. Принцип действия можно сравнить с многопозиционным переключателем.

С выключателем

Такие резисторы мы встречаем часто — в радио и других устройствах. Это с их помощью поворотом ручки включается питание, а затем регулируется громкость. Внешне их отличить невозможно, только по описанию.

Переменный резистор с выключателем в одном корпусе: внешний вид и обозначение на схемах

На схемах переменные резисторы с выключателем отображаются рядом с контактной группой, то что это единое устройство, отображается при помощи пунктирной линии, которая соединяет контактную группу с корпусом переменного резистора. С одной стороны — возле изображения сопротивления — пунктир заканчивается точкой. Она показывает, возле какого из выводов происходит разрыв цепи. При повороте руки регулятора в эту сторону питание отключается.

Способы подключения: реостат и потенциометр

Любое регулируемое сопротивление может подключаться как реостат или потенциометр. Реостат изменяет силу тока в цепи, для этого подключается подвижный контакт и один из крайних выводов.

Переменный резистор может использоваться как реостат или потенциометр

Потенциометр изменяет напряжение, при подключении задействуют все контакты, получая таким образом делитель напряжения.

Основные параметры

Выбирать переменный резистор необходимо не только по стандартным параметрам — сопротивлению, рассеиваемой мощности и допустимой погрешности. Как вы уже, наверное, поняли, придется еще и другие принять во внимание:

Диапазон изменения сопротивлений. Стоит обычно две цифры — минимальная и максимальная.
Рабочая температура.
Тепловое сопротивление. Показывает насколько увеличивается сопротивление при нагреве.
Эффективный угол поворота регулятора.

Параметры мощных переменных резисторов

Конечно, основные параметр важны и именно они являются определяющими. Но стоит обращать внимание и на температурный режим. Если оборудование будет работать в помещении, важно, чтобы резистор не перегревался. Для техники, которая будет эксплуатироваться на открытом воздухе, важен нижний диапазон — если предусматривается работа в зимнее время, они должны переносить минусовые температуры.

Как проверить переменный резистор при помощи тестера

Проверка переменных резисторов не слишком отличается от тестирования обычных. Нужен будет мультиметр с функцией омметра. Положение щупов стандартное, диапазон измерений выбираем в зависимости от измеряемого параметра. Если меряем минимальное сопротивление, имеет смысл поставить самый малый диапазон. Для измерения максимального сопротивления, подбираем в зависимости от заявленной характеристики. При измерениях положение щупов произвольное, так как полярность подаваемого тестового напряжения неважна.

Как проверить переменное сопротивление тестером

Провести надо будет несколько несложных замеров:

Максимальное сопротивление измеряется между крайними выводами.
Чтобы измерить минимальное сопротивление, бегунок переводят в крайнее левое положение. Измерения проводят между крайним левым и средним (первым и вторым выводами). Полученные измерения сравнивают с заявленным диапазоном. Обычно бывают отклонения в ту или другую сторону. Это не страшно, если величина отклонений находится в рамках допуска (зависит от точности).
Главная проблема переменных резисторов — ухудшение контакта между щеткой и токопроводящим элементом. Подключаем мультиметр в режиме омметра к одному из крайних выводов и центральному, затем медленно вращаем ось резистора и наблюдаем за показаниями мультиметра. Если резистор исправен, но показания должны изменяться плавно. Проверку рекомендуется повторить переключив мультиметр ко второму крайнему выводу резистора (см. видео ниже).

Маркировка smd резисторов

Для начала, нужно отметить, маркировка на чип резисторах 0402-ого корпуса просто отсутствует, маркировка smd резисторов, имеющих другие типоразмеры, отличные от 0402-ого производиться так, как описывается далее.

Если SMD резисторы обладают допуском сопротивления 2%, 5% либо 10%, то они маркируются тремя цифрами: первая и вторая цифры – это обозначение мантиссу, цифра номер три является степенью под десятичное основание, следовательно — получим сопротивление резистора.

Например, резистор обладает кодом 452. Сочетание первых двух цифр «45» является мантиссой, а 2 — степенью, в результате получим 45 * 10² = 4,5 кОм

Бывает, что кроме цифровой маркировки на резисторах наносят латинскую букву R – которая, как бы, дополнительный множитель и служит, чтобы обозначать десятичную точку.

Маркировка SMD резисторов, типоразмеры которых более 0805, и обладающих точностью 1% производиться при помощи четырехзначного кода: комбинация первых трех цифр является обозначением мантиссу, а четвертый символ является степенью под десятичное основание. В результате, как и в описанном ранее варианте, получаем сопротивление резистора. Данный код тоже может содержать букву R, чтобы обозначить десятичную точку.

К примеру, резистор имеет код 4501. Сочетание первых трех цифр «450» — это обозначение мантиссу, а «1» является степенью, в результате получим 450 * 10 = 4,5 кОм.

Маркировка SMD резисторов, имеющих допуск в 1% и типоразмер 0603 производиться с использованием таблицы, которая располагается далее, при помощи двух цифр и буквы. Комбинация цифр является кодом, который помогает выбрать в таблице мантиссу, а буквой обозначают значение множителя, имеющего десятичное основание. В результате получим сопротивление.

К примеру, резистор обладает кодом 14R – комбинация первых двух цифр 14 – является кодом для таблицы, из которой видно, что требуемое число — это 137, а R – это десятка в первой степени, в результате получим 137 * 10 = 13,7 Ом

Цветовая маркировка резисторов

http://youtu.be/U9jfMvhTyp8

Как проверить RS-232, RS-422, RS-485? На примере UPort

UPort – это преобразователь USB в RS-232/422/485 производства MOXA, который добавляет СОМ порты на ПК.

Структурная схема подключения UPort 1150 выглядит так:

Для работы с UPort 1150 необходимо установить драйвер (Driver for UPort 1000 Series).

После установки драйвера в диспетчере устройств мы увидим новый СОМ порт.

В разделе Многопортовые последовательные адаптеры, мы можем настроить СОМ порт, а именно выбрать номер СОМ порта и тип интерфейса.

Для работы с СОМ портом нужна программа, которая позволит открыть СОМ порт и отправить в него данные. MOXA предлагает воспользоваться бесплатной утилитой PComm Lite.

Как проверить RS-232 интерфейс?

Для проверки RS-232 можно воспользоваться простым способом: достаточно замкнуть контакты RX и TX между собой. Тогда все переданные данные будут приняты обратно.

Если у вас полный RS-232 или нужно использовать аппаратный контроль за передачей данных, тогда вам нужно распаять специальную заглушку. В ней должны быть соединены между собой следующие контакты:

После этого мы можем открыть СОМ порт через программу и отправить туда любые данные. Отправленные данные должны вернуться обратно в этот же порт.

На примере PComm Lite это будет выглядеть так.

Убедитесь, что UPort настроен на RS-232.

Откройте программу PComm Terminal Emulator, во вкладке Port Manager откройте СОМ порт, соответствующий UPort. Скорость и другие параметры можно оставить по умолчанию.

Однако, если вы подключаете внешнее устройство к СОМ порту, эти параметры должны совпадать с параметрами внешнего устройства.

Мы отправили несколько единиц в СОМ порт и получили их обратно, также видим одинаковые значения счетчиков TX и RX, что подтверждает получение всех отправленных данных.

Если вы хотите отображать текст, который печатаете, то вам нужно включить функцию Local echo на вкладке Terminal при открытии порта. Важно: после включения функции Local echo, если вы замкнули TX и RX, то текст в терминале удвоится, потому что будет отображен вводимый символ и тот, который получен обратно.

Схема подключения внешнего устройства с RS-232:

Прямой кабель DTE-DCE (компьютер-модем)

Нуль-модемный кабель DCE-DCE (модем-модем)

Нуль-модемный кабель DTE-DTE (компьютер-компьютер)

Как проверить RS-422 интерфейс?

Для проверки RS-422 можно также воспользоваться простым способом: достаточно замкнуть контакты TD+ на RD+ и TD- на RD-. Тогда все переданные данные будут приняты обратно.

Убедитесь, что UPort настроен на RS-422.

В терминале видны данные, которые мы отправили в СОМ порт.

Схема подключения внешнего устройства с RS-422:

Как проверить RS-485 интерфейс?

Интерфейс RS-485 может быть реализован на 2 или 4 контактах.

Для варианта RS-485 с 4 контактами проверка сводится к тем же действиям что и в RS-422 с таким же подключением контактов TD+ на RD+ и TD- на RD.

Для варианта RS-485 с 2 контактами нужно использовать внешнее устройство для проверки работы. Это может быть второй порт UPort или заведомо исправное устройство с RS-485.

Убедитесь, что UPort настроен на RS-485 и правильно указано количество контактов.

Схема подключения внешнего устройства с RS-485:

Подтягивающие и согласующие резисторы

В некоторых моделях UPort есть встроенные резисторы, которые обеспечивают правильную работу линий RS-422/485.

Согласующий резистор или терминатор 120 Ом – ставится в начале и конце линии для предотвращения отражения сигнала от конца линии и искажения полезного сигнала в RS-422/485.

При большой длине линии связи (более 100 метров) возникают эффекты длинных линий, которые связаны с индуктивностью и ёмкостью кабеля. Получается, что сигнал, переданный в линию с одной стороны, начинает искажаться по мере распространения в другую сторону. Поскольку на практике кабель на всей длине имеет одинаковые параметры погонной ёмкости и индуктивности, это свойство кабеля характеризуют волновым сопротивлением. Поэтому, если на приёмном конце кабеля использовать резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, то негативные резонансные явления значительно ослабляются.

Подтягивающие резисторы (pull high/low resistors) – предназначены для ограничения тока, протекающего по сигнальным цепям, и чтобы сделать состояние цифрового входа по умолчанию высоким или низким.

Цифровой вход нельзя напрямую подключить к питанию без ограничения тока, а также нельзя оставлять вход без подключения к чему либо, т.к. возможны ложные изменения состояния входа из-за внешних наводок.

Цепь с подтягивающим резистором можно представить в виде делителя напряжения из двух резисторов — одного подтягивающего и другого на месте кнопки.

Логический вход имеет ёмкость относительно земли, что влияет на время нарастания или спада сигнала при размыкании кнопки. Время спада или нарастания — это время между размыканием кнопки и достижением сигнала порогового напряжения, при достижении которого логическим входом фиксируется изменение логического состояния с высокого «1» на низкий «0» или наоборот.

Время спада и нарастания — зависит от произведения сопротивления, ёмкости и коэффициента, который учитывает пороговое напряжение. При подключении различных устройств значение ёмкости изменяется, это ведет к изменению формы сигнала, что может негативно сказаться на правильном определении уровня сигнала.

Поэтому иногда требуется подстройка значений подтягивающих резисторов, для восстановления формы сигнала. Ниже пример того, как может выглядеть сигнал при разном значении подтягивающего резистора:

Обычно значения подтягивающих резисторов по умолчанию оптимальны, но если форма сигнала сильно искажена или данные передаются с ошибками, то вам следует изменить значения подтягивающих резисторов.

Ниже показан пример расположения переключателей для изменения значений подтягивающих резисторов.

Распиновка разъема UPort 1150

Распиновка переходника UPort 1150 с DB9 на клеммную колодку.

Распиновка и маркировка советских радиодеталей

Здравствуйте посетители сайта 2 Схемы. Многие не понимают, как определить номинал советской радиодетали по коду, написанному на каком-либо радиоэлементе. А ведь многие устройства или приборы ещё тех времён успешно эксплуатируются до сих пор. Сейчас мы расскажем про определение номинала основных деталей производства СССР.

Резисторы

Начнём, конечно, с самой часто используемой детали — резистора. И начнём именно с советских резисторов. Почти на всех таких резисторах есть буквенная маркировка. Для начала изучим буквы, которые используются на данной детали:

Буква «Е», «R» — означает Омы
Буква «К» — означает Килоом
Буква «М» — означает Мегаом

И сама загвоздка заключается в расположении буквы между, перед или после цифры. Вообще ничего сложного нет. Если буква стоит между цифрами, например:

1К5 – это означает 1,5Килоома. Просто в Советском Союзе чтобы не возиться с запятой, вставили туда букву номинала. Если же написано 1R5 или 1Е5 — это значит что сопротивление 1,5 Ома или 1М5 — это 1,5 Мегаом. Если буква стоит перед цифрами, значит вместо буквы мы подставляем «0» и продолжаем строчку из цифр, которые стоят после буквы.

Например: К10 = 0,10 К, значит если в килооме 1000 Ом, то умножаем эту цифру (0,10) на 1000 и получаем 100 Ом. Или просто подставляем к цифрам нолик, при этом меняем в уме сопротивление на самое ближнее, меньшее этого.

И если буква стоит после цифр, значит ничего не меняется — так и вычисляем что написано на резисторе, например:

100к = 100 килоом
1М = 1 Мегаом
100R или 100Е = 100 Ом

Можно определять номиналы вот по такой таблице:

Есть ещё и цветовая маркировка резисторов, самая основная, но при этом используют чаще всего онлайн калькуляторы или можно просто его скачать по ссылке.

Ещё на схемах где есть резисторы, на графических обозначениях резистора пишутся «палки». Эти «палки» обозначают мощность по такой таблице:

А мощность у резисторов определяется по размерам и надписям на них. На советских мощностью 1-3 Ватта писали мощность, а на современных уже не пишут. Но тут мощность определяют уже опытом или по справочникам.

Конденсаторы

Далее берём конденсаторы. В них немного другая маркировка. На современных конденсаторах идёт только цифровая маркировка, поэтому на все буквы кроме «p», «n» не обращаем внимания, все посторонние буквы обычно обозначают допуск, термостойкость и так далее. У них обычно кодовая маркировка состоит из 3 цифр. Первые три мы оставляем как есть, а третья показывает количество нулей, и эти нули мы выписываем, после чего емкость получается в пикофарадах.

Пример: 104 = 10 (выписываем 4 ноля, так как цифра после первых двух 4) 0000 Пикофарад = 100 Нанофарад или 0,1 микрофарад. 120 = 12 пикофаррад.

Но есть и с количеством менее 3 цифр (два или один). Значит емкость в указанных уже нам пикофарадах. Пример:

3 = 3 пикофарада
47 = 47 пикофарад

Вот фото:

Тут емкость 18 пикофарад.

Если есть буквы «n» или «p», значит емкость в пикофардах или нанофарадах, например:

Буква «n» — нанофарады
Буква «p» — пикофарады

На первом (большом) написано «2n7» — в этом случае как и на резисторе 2,7 нанофарад. На втором конденсаторе написано 58n, то есть емкость у него 58 нанофарад. Но если все-таки это не понимаете лучше купить мультиметр, например UT-61, у него есть функция измерения емкости. Там есть специальный разъём, куда вставляется конденсатор и под него нужно выбрать необходимый диапазон измерения (в пикофарадах, нанофарадах, микрофарадах). У данного мультиметра емкость измеряется до 20 микрофарад.

Транзисторы

Теперь советские транзисторы, так как их сейчас всё равно много, хоть не всех их продолжают делать. Маркировка у них обозначается цветными точками двух типов, такие:

И такие:

Есть ещё вот такие, с кодовой маркировкой:

Конечно можно не запоминать эти таблицы, а использовать программку-справочник, что в общем архиве по ссылке выше. Надеемся эти сведения об основных деталях отечественного производства вам очень пригодятся. Автор материала — Свят.

Потенциометры. Виды и устройство. Работа и особенности

Потенциометры — это регулируемые делители напряжения, которые предназначены для регулирования напряжения при неизменной величине тока, и выполненные по типу переменного резистора.

Устройство и работа

На выводы резистивного элемента подается напряжение, которое предполагается регулировать. Подвижный контакт является регулирующим элементом, который приводится в действие вращением ручки. От подвижного контакта снимается напряжение, которое может находиться в диапазоне от нуля до наибольшей величины, равной входному напряжению на потенциометр, и зависит от текущей позиции подвижного контакта.

Потенциометр действует по типу переменного резистора, однако выполняет функции делителя напряжения. Его резистивный компонент представляет собой два резистора, которые соединены последовательно. Положение скользящего контакта является определяющим в определении отношения величины сопротивления 1-го резистора ко 2-му.

Наиболее популярным стал переменный однооборотный резистор. Он широко применяется в радиотехнике в качестве регулятора громкости, и в других устройствах. При изготовлении потенциометров применяются разные материалы для изготовления резистора: металлическая пленка, токопроводящий пластик, проволока, металлокерамика, углерод.

Виды и особенности

Потенциометры классифицируются по типу изменения сопротивления, типу корпуса устройства и другим различным признакам, и параметрам.

Основное разделение потенциометров.

По характеру изменения сопротивления:

Линейные. Маркируются буквой «А». Сопротивление изменяется в прямой зависимости от угла поворота передвижного контакта.
Логарифмические. Маркируются буквой «В». В начале движения ползунка сопротивление изменяется быстро, а затем замедляется.
Экспоненциальные. Маркируются буквой «С». При повороте ручки сопротивление изменяется по экспоненциальной зависимости, то есть, вначале медленно, затем быстрее. Буквенные обозначения не всегда могут соответствовать действительности, так как это зависит от фирмы изготовителя прибора. Поэтому для определения типа потенциометра необходимо изучить техническое описание данного экземпляра.

По типу корпуса потенциометра:

Монтажные. Устанавливаются путем пайки на монтажную плату.

Стационарные оборотные. Располагаются на корпусе различных устройств. В свою очередь оборотные потенциометры разделяют на несколько видов:
— Однооборотные.

Скользящий элемент может поворачиваться на один оборот, а точнее, около 270 градусов. На полный оборот поворот невозможен, так как на остальной части сектора поворота размещены клеммы контактов. Наиболее популярными однооборотные переменные резисторы стали в устройствах, не требующих для регулировки более одного оборота.
— Многооборотные.

Подвижный контакт имеет возможность выполнять несколько оборотов для увеличения точности регулирования параметра. Такие переменные резисторы обычно оснащены винтовым или спиральным резистивным элементом, применяются в устройствах, требующих повышенной точности разрешения и регулировки. Многооборотные модели чаще всего используют в виде подстроечных сопротивлений на монтажной плате.
— Сдвоенные.

Включают в себя два переменных резистора, расположенных на одной оси. Это дает возможность выполнять регулировку параллельно двух сопротивлений. В таких моделях наиболее популярно использование сопротивлений с логарифмической и линейной зависимостью. Они применяются в стереорегуляторах усилителей звука, радиоприемниках и других приборов, требующих регулировки одновременно двух отдельных каналов.

Линейные (ползунковые). Такие модели потенциометров разделяют на виды:
— Потенциометр ползунковый.

Одинарный линейный потенциометр служит для устройств аудиоаппаратуры. Такие модели выполняют из токопроводящего пластика для повышения качества изделия, используются для регулировки одного канала.
— Линейный двойной.

Такая модель способна регулировать сразу два отдельных канала. Часто применяется для настройки стереофонической аппаратуры в профессиональных аудиоустройствах, требующих управления двумя каналами.
— Ползунковый многооборотный.

Его конструкция включает в себя шпиндель, который преобразует вращательное движение в прямолинейное поступательное перемещение ползунка по сопротивлению. Он применяется в местах, где необходимо повышенное разрешение и точность. Такая модель устанавливается для подстройки параметров на монтажной плате.

Также разделяют на:

Тонкопленочные.
Проволочные.

По назначению делятся:

Переменные.
Подстроечные.

Сопротивления проволочных образцов выполняются из константановой или манганиновой проволоки, которая намотана на стержень, изготовленный из керамики. Такие модели резисторов изготавливают на мощность более 5 ватт.

Тонкопленочные резисторы включают в себя сопротивление из пленки, которая нанесена на диэлектрическую пластину, похожую на подкову. По ней передвигается ползунок, который связан с выходным контактом. Эта пленка образована слоем углерода, лака или другого токопроводящего материала.

Подстроечные резисторы предназначены для однократной подстройки значения сопротивления. Например, они используются в обратной связи импульсных блоков питания. Такие модели имеют компактные размеры, и спроектированы для профилактических или предварительных настроек устройств. После этого их чаще всего не трогают, оставляют с одной настройкой. Поэтому такие образцы не имеют высокой надежности и прочности, в отличие от переменных резисторов.

Переменные резисторы способны функционировать длительное время и большое число циклов регулировки.

Такие образцы потенциометров имеют повышенную стойкость к износу, в отличие от подстроечных. Переменные резисторы используются в качестве потенциометров в таких устройствах, где требуется настройка громкости звучания акустической системы, либо точная настройка температуры какого-либо устройства.

Потенциометры марки СП-1 на металлическом корпусе имеют вывод для подключения к общему корпусу устройства для защиты от помех.

Резисторы для подстройки марки СПЗ – 28 не имеют металлического корпуса, и его защитой будет корпус прибора, в котором установлен резистор. Внутренняя часть переменных резисторов аналогична, однако внешне они выглядят по-разному. Резисторы переменного типа оснащены надежной металлической или пластмассовой ручкой, которая соединена с ползунком.

Резистор, предназначенный для подстройки, не имеет такой ручки, и регулируется с помощью отвертки. Она вставляется в регулировочный паз механизма, который соединен с ползунком.

На электрических схемах потенциометры чаще всего изображают в виде постоянного резистора, имеющего регулирующий отвод со стрелкой. Она является символом подвижного контакта прибора.

При изображении в схеме реостата применяется изображение в виде прямоугольника, пересеченного наискось стрелкой. Это обозначает, что в работе задействовано два контакта: один – регулирующий, другой – один из двух крайних выводов.

Подстроечный резистор обозначают без стрелки, а контакт регулировки показывают тонкой линией.

Потенциометры с выключателем. Некоторые образцы потенциометров объединяют в одной конструкции две функции: потенциометра и выключателя. В регуляторе громкости такая конструкция очень удобна, особенно в переносном радиоприемнике. Повернув ручку, подключается питание, далее сразу происходит настройка громкости. Выключатель не соединен с цепью резистора, и имеет отдельную цепь. Однако он находится в одном корпусе с потенциометром.

Для примера можно показать такие марки переменных резисторов:

24 S1 (китайский).
СПЗ-3М (отечественный).

Существуют также неразборные резисторы для подстройки марки СП4 – 1. Они заливаются эпоксидным компаундом, и служат для устройств военного применения. Резисторы марки СП3 – 16 предназначены для вертикальной установки на монтажную плату.

Металлокерамические потенциометры используются при производстве бытовых устройств. Их припаивают на плату для подстройки некоторых параметров. Мощность таких компактных резисторов достигает 0,5 Вт.

Резисторы с сопротивлением из лаковой пленки СП3-38 имеют открытый корпус. Они не защищены от пыли и влаги, имеют мощность менее 0,25 Вт.

Такие модели необходимо регулировать отверткой из диэлектрического материала, чтобы не допустить случайного замыкания. Подобные резисторы простой конструкции популярны в бытовой технике и электронике, особенно в источниках питания мониторов.

Герметичные потенциометры для подстройки оснащены защитным корпусом. Регулировка осуществляется диэлектрической отверткой. Они имеют повышенную надежность, так как на контактную дорожку не попадает влага и пыль.

Тороидные охлаждаемые переменные резисторы СП5 – 50М обладают достаточно мощным сопротивлением, имеют вентиляционные отверстия для охлаждения. Намотка проводника выполнена по форме тороида. Скользящий контакт перемещается по нему при вращении ручки с помощью отвертки.

В телевизионных приемниках еще встречаются высоковольтные виды подстроечных резисторов НР1-9А. Их величина сопротивления равна 68 мегом, мощность 4 Вт.

Они представляют собой набор резисторов из металлокерамики, собранные в одном корпусе. Стандартное рабочее напряжение для такого резистора равно 8,5 киловольт, наибольшее напряжение 15 киловольт.

Резисторная сборка.

Конструкция, маркировка и применение резисторных сборок

Кроме дискретных, то есть отдельных резисторов, в электронике активно применяются резисторные сборки (наборы, массивы). Особенно легко их обнаружить на платах от цифровой электроники.

Резисторная сборка имеет довольно простое устройство. В одном корпусе объединены несколько резисторов с одинаковым сопротивлением. В зависимости от назначения, резисторы внутри корпуса соединяются определённым образом.

Внешний вид резисторных сборок в различных корпусах.

Основное преимущество резисторных сборок перед дискретными резисторами, это уменьшение количества компонентов в схеме. За счёт этого удаётся сократить площадь печатной платы, а также уменьшить количество паяных соединений. В результате снижаются не только расходы на монтаж, но и габариты устройства.

Благодаря общей подложке, а также тому, что все резисторы сборки изготавливаются в едином технологическом процессе, разброс их параметров минимален.

Например, такой параметр, как TCR Tracking, показывает, насколько близко сопротивление одного резистора «следует» за сопротивлением других резисторов в сборке в заданном диапазоне температур.

Для некоторых изделий TCR Tracking составляет всего 50 ppm/°С, при общей величине ТКС для всего набора ±250 ppm/°С. То есть сопротивление соседних резисторов в сборке под действием температуры изменяется крайне мало по отношению к друг другу, что хорошо сказывается на функционировании схемы в целом.

Более образно это можно представить, как отставание бегунов друг от друга при забеге, где бегуны – это сопротивление отдельных резисторов в сборке, а забег – это изменение температуры.

Резисторные сборки выпускаются в разных корпусах: SIP (выводы в один ряд), DIP (два ряда выводов под монтаж в отверстия), SOIC (под поверхностный SMT-монтаж). Также есть чип-сборки, о которых мы ещё поговорим.

Технологии, по которым изготавливаются резисторные массивы: толстоплёночная и тонкоплёночная. Обе эти технологии активно применяется и для производства SMD резисторов. Также можно встретить металлоплёночные резисторные сборки.

Рассеиваемая мощность резисторов в составе сборки невелика. Так как они преимущественно используются в сигнальных цепях, то мощность их может быть в пределах 0,062…1,38 Вт. на каждый отдельный элемент. Мощность резисторов миниатюрных SMD-сборок может составлять аж крохотные 0,03 Вт (1/32W) на элемент. Более точную информацию по данному параметру можно узнать из технической документации, даташита на конкретную модель сборки.

Обозначение резисторной сборки на принципиальной схеме.

Каких-то строгих правил для обозначения сборки резисторов на принципиальной схеме нет. Как правило, указываются обычные постоянные резисторы. Но, можно встретить и вот такие обозначения.

На схемах, и в таблицах с перечнем компонентов, резисторная сборка может обозначатся, как RN1 (Resistor Networks, – «Резисторные сети» или «Сеть из резисторов»). Последняя цифра или число указывает на порядковый номер элемента в схеме (RN1, RN20, RN7 и т.п.). В технической документации чаще встречается выражение Resistors Array, то есть «Массив резисторов», а сокращённое обозначение имеет вид RA1.

В том случае, если элементы сборки разнесены в схеме по разным областям, то они могут иметь индекс RN1A, RN1B.

На печатных платах рядом с резисторной сборкой можно обнаружить надпись шелкографией RN1 или RJ1 («Резисторы Совместные», от англ. – Resistors Joint).

Также легко встретить надпись RP1. Можно предположить, что оно образовано от выражения resistors pack или resistors package – пакет/упаковка резисторов. Уже по этому признаку можно определить, что на печатной плате рядом с надписью установлен именно массив резисторов, а не какая-нибудь микросхема или иной компонент.

Конструкция резисторной сборки и схемы соединений.

Существует несколько вариантов схем, по которым резисторы соединяются внутри корпуса сборки. Вот лишь несколько примеров.

Конструкция резисторной сборки следующая. Для большей наглядности удалим защитное покрытие на одной из них и посмотрим, как же она устроена.

Исполнение такой сборки мало чем отличается от конструкции рядового толстоплёночного чип-резистора. Как уже говорилось, массивы резисторов в основном изготавливают по толстоплёночной и тонкоплёночной технологии, которые активно используются в производстве SMD-резисторов.

Как видим по фото, имеется общая керамическая подложка, как правило, из оксида алюминия (alumina substrate, Al₂O₃), на которой сформированы соединительные дорожки.

Резистивный слой между соединительными проводниками нанесён трафаретным способом. Для финальной подгонки сопротивления до номинала используется лазерный тримминг. Это видно по специфическим надрезам (Поперечный i-рез, он же «Plunge Cut»).

По виду соединительных дорожек можно определить, что эта сборка состоит из четырёх отдельных, изолированных друг от друга резисторов на 10 килоом (10kΩ).

Чип резисторные сборки (Chip Resistor Arrays или Chip Resistor Networks).

Естественно, для поверхностного монтажа также выпускаются резисторные сборки. Они мало чем отличаются от обычных SMD резисторов, разве что имеют другие размеры. Например, сборка из двух резисторов может иметь размер 0404 (2 × 0402), 0606 (2 × 0603). Обычно, чип-набор состоит из 2, 4 или 8 резисторов.

Выполняются такие сборки по толстоплёночной (thick film) или тонкоплёночной (thin film) технологии. Чип-наборы на основе толстой плёнки дешевле, как и аналогичные дискретные чип-резисторы.

Применение чип-резисторных сборок позволяет сократить площадь монтажа аналогичных отдельных компонентов на 40% и более. При этом сокращение расходов на SMT-монтаж, при использовании чип-наборов может достигать 75%. Как видим, выигрыш очевиден.

На рисунке показано устройство резисторной SMD сборки в боковом разрезе.

Как видим, основные элементы всё те же, что и у обычных SMD-резисторов: подложка из оксида алюминия (alumina substrate), внутренний электрод (inner electrode), межслойный электрод (between electrode), внешний электрод (outer electrode), резистивный элемент из толстой плёнки (thick film resistive element), защитное покрытие (protective coating).

Чип сборки могут иметь определённую форму выводов (электродов): вогнутую (Concave) и выпуклую (Convex).

Для защиты целостности резистивного слоя и электродов от повреждений и ударов некоторые производители переносят резистивный слой на нижнюю часть подложки. Такие сборки носят название инверсных (Inverted Type Array).

На рисунке показаны две конструкции чип-сборок с инверсным размещением резистивного слоя. Конструкция типа Short-free inverted имеет укороченные электроды, благодаря чему реализована защита от короткого замыкания в случае их повреждения. Конструкция Concave inverted имеет вогнутый тип электродов, а резистивный слой размещён на нижней части подложки.

Также выпускаются миниатюрные SMD-сборки (Flat, Small Array) с размещением резистивного слоя на внешней стороне, так и варианты с инверсным размещением (Inverted Flat, Small Array).

Маркировка резисторных сборок.

Единых стандартов в маркировке резисторных сборок нет, каждая фирма-производитель маркирует свои изделия по своим правилам. Исключением являются, разве что, чип-сборки.

Единственное, что можно отметить, так это то, что в маркировке сборок под монтаж в отверстия всегда указан номинал резисторов. На некоторых изделиях номинал сопротивления указывается прямо, например, так: 10K, 10KΩ (10 килоом), 3.3K (3,3 килоом).

На изделиях фирмы Bourns^® сопротивление резисторов обычно кодируется тремя цифрами: 103 (10000 – 10 килоом), 104 (100000 – 100 килоом), 751 (750 ом), 221 (220 ом). Такой способ маркировки практически ничем не отличается от того, что применяется для указания номинала сопротивления на SMD-резисторах.

Также стоит отметить, что на корпусе наносится специальный знак (ключ) для указания первого вывода, аналогично тому, как это делается на корпусе микросхем. Это необходимо для того, чтобы правильно определить начало нумерации выводов. Ключом может быть точка, цветная полоса, квадратный символ. Присмотритесь к фотографиям, и вы их с лёгкостью обнаружите.

Как и любой другой компонент, каждая сборка принадлежит к какой-либо серии. Техническую документацию (он же даташит) на серию легко найти по маркировке, которая наносится на корпус изделия. В даташите приводятся все параметры и характеристики, правила маркировки и возможные схемы соединений резисторов внутри корпуса.

По понятным причинам, на корпус чип-сборок для поверхностного монтажа наносится лишь маркировка с кодом номинального сопротивления резисторов. На самых малых размерах маркировка и вовсе отсутствует.

Маркировка резисторных SMD-сборок аналогична маркировке обычных одинарных чип-резисторов. Если размеры корпуса позволяют, то на защитном покрытии указывается номинальное сопротивление. Например, так:

103 – 10000 – 10 кОм;
472 – 4700 – 4,7 кОм;
560 – 56 – 56 Ом.

На следующей фотографии показаны различные чип-сборки с маркировкой число-буквенным кодом и его расшифровка.

Далее показаны различные сборки резисторов, приводятся их основные характеристики и особенности.

Фотографии резисторных сборок.

Довольно древняя сборка CTS 750-101-R10K на 10 кОм в корпусе SIP (Resistor networks). Схема соединений «Bussed» – шинное.

Сборка BI-698-3-R10K из 8 прецизионных тонкоплёночных резисторов на 10 кОм (ТКС всего ±50 ppm/°С, точность 0,5%). Цифрой 3 в маркировке обозначается тип соединения: изолированные резисторы (Isolated Resistors).

Сборка 4610X-101-103 (10X-1-103) фирмы Bourns^® из 9 толстоплёночных резисторов на 10 кОм. Соединение шинное (bussed) с одним общим выводом. ТКС для данного номинала ±100 ppm/°С (-55…+125°С), точность ±2%.

В изделии может быть от 3 до 13 резисторов в зависимости от модификации. Номинальная мощность рассеивания каждого из резисторов 0,2 ватта при 70°С.

Где применяются резисторные сборки?

Наибольшее применение резисторные сборки получили в вычислительной технике. Цифровая электроника изобилует схемотехническими решениями, которые легко масштабируются. В результате требуется огромное количество повторяющихся блоков с одинаковым набором компонентов.

Назовём лишь несколько схемотехнических решений, в которых резисторные сборки актуальны и востребованы:

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Сборки применяются в ЦАП с архитектурой на базе лестничной матрицы R-2R (R/2R Ladder Networks). В резисторных сборках под этот тип ЦАП применяется всего два номинала резисторов;
Декодирующие матрицы и делители напряжения, аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Используются для преобразования аналогового сигнала в цифровой, например, в измерительной технике;
Подтягивающие резисторы на выходах микроконтроллеров. Используются сборки с резисторами одного номинала и общим выводом;
Наборы изолированных резисторов применяются в схемах ОЗУ (DRAM) в качестве демпфирующих резисторов. Резисторные SMD-сборки легко обнаружить на плашках оперативной памяти от ПК;
Как согласующие резисторы в SCSI-системах, которые используются для работы с периферийными устройствами в компьютерах. На рисунке показана трёхрезисторная конфигурация для дифференциально-линейной версии шины SCSI;
Как изолированные резисторы в схемах с высокой плотностью монтажа;
Как набор перемычек (сборки резисторов с нулевым сопротивлением).

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Резисторы usb для зарядки. Как зарядить мобильное устройство быстрее. Распиновка зарядного разъема Samsung Galaxy

Аккумуляторная батарея — это слабое место любого ноутбука. Чем он становиться старше, тем быстрее садится аккумулятор. Поэтому вопрос его подзарядки встаёт всё острее и острее, а зарядное устройство не всегда под рукой. Можно ли зарядить ноутбук через USB порт от другого компьютера или от внешнего аккумулятора PowerBank’a? Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.

Если бы мне задали такой вопрос несколько лет назад, я бы с уверенностью ответил, что нет, нельзя! И действительно, раньше USB порт на ноутбуке использовался исключительно для подключения периферийных устройств. Да от него можно было подзаряжать телефон или планшет, но обратного действия он не имел. Для зарядки аккумулятора использовался специальный блок питания. Причём, зачастую у каждого производителя он был со своим, индивидуальным разъёмом, что было ужасно не удобно. Особенно в пути.

Но время течёт и всё меняется. На самых последних моделях ноутбуков, нетбуков и ультрабуков для подключения электропитания стал использоваться новый порт USB 3.1. Это так называемый разъём Type C. Вот так он выглядит:

Так что благодаря техническому прогрессу наконец-таки можно использовать порты ЮСБ для зарядки ноутбука.

В чём отличия между портами

Дело в том, что сам стандарт USB разработан уже довольно-таки давно, ещё в 1994 году. И тогда вопрос о подаче чисто питания через эту шину вообще не стояло. В дальнейшем, что за более чем 20 лет, было придумано довольно-таки много типов разъёмов ЮСБ:

Но вот только всех их объединяло то, что они не могли обеспечить передачу мощности более 4,5 Ватт. Если для смартфона или планшета этого худо-бедно хватало, то для ноутбука нужно не менее 30, а лучше 50 и выше. Соответственно о зарядке ноутбука через USB и речи не могло быть до появления более энергоёмкой разновидности. И ею стал Type C . По размеру он почти в два раза меньше привычного уже порта стандарта 2.0/3.0:

Зато вполне может обеспечивать передачу тока мощностью до 100 Ватт в обе стороны — то есть как к подключаемым устройствам, так и от них к хосту. Этого вполне хватает не только обычным моделям, но даже игровым лэптопам. Можно с собой в дорогу взять один или два мощных повер-банка и не беспокоиться о том, что под рукой может не оказаться розетки!

А как быть обладателям старых моделей?

К сожалению, им зарядить ноутбук через USB-порт не удастся ни при каких обстоятельствах. Просто они этого не умеют. Как быть в этом случае? Только покупать дополнительный аккумулятор и носить его с собой. Ну или, как вариант, копить деньги на покупку нового мобильного компьютера. Вы можете возразить — на это денег не напасёшься! Но если от этого зависит Ваша работа, то может есть смысл вложиться? Решать вам! Удачи!

Многие юзеры наверняка еще помнят те «древние» времена, когда устройств, которые заряжались через USB-порты компьютеров или ноутбуков, было совсем немного. У большинства это был только iPod (ну, или другой плеер из похожих).

Чуть позже через USB уже можно было заряжать и некоторые смартфоны. Зато теперь «некоторые» превратились во «все», плюс к ним добавились еще всякие 3G-роутеры, фитнес-трекеры, портативные колонки и уйма других гаджетов, каждый из которых без регулярных подключений к USB в буквальном смысле жить не может.

Но не смотря на приход в мир аж целой Windows 10, с USB старая проблема как была так и осталась: как только комп или ноут выключается или переходит в спящий режим, его USB-порты тоже перестают «давать ток» и ничего уже не заряжают. Правда, выпускались раньше и сейчас выпускаются Windows-нотбуки, у которых USB-порты продолжают функционировать и в спящем режиме, но, как показывает практика, знают о них не все пользователи.

Потому юзеры в большинстве своем, продолжая практиковать «дедовский» метод зарядки через USB, просто оставляют компы включенными каждый раз, когда требуется зарядить смартфон или какой-нибудь другой мобильный девайс. Способ, конечно, проверенный временем и эффективный, но, к сожалению, не самый удобный и очень неэкономный в плане расхода электроэнергии (в том числе и той, которую приходится в таких случаях вытягивать из аккума ноутбука).

В этой связи, напоминаем, как заряжать мобильную электронику через USB-порт выключенного Windows компьютера, точнее как настроить свой комп так, чтобы он и в спящем режиме подавал энергию на свои USB-порты.

И прежде, чем что-то настраивать, в обязательном порядке проводим мини-ревизию имеющихся в наличии USB-портов на предмет убедиться, что среди них присутсвуют те, которые настроены на работу в режиме зарядника при выключенном компьютере. Если у вашего компа (точнее у материнской платы) предусмотрена такая функция, то эти так называемые charge-friendly USB производитель машины должен был раскрасить в заметный желтый цвет.

А чтобы изменить настройки питания USB-порта, заходим в «Диспетчер устройств » и там — в раздел «Контроллеры USB «. В открывшемся списке находим строку «Корневой USB концентратор «.

Скорее всего, их будет несколько, однако вам нужны только те, рядом с названиями которых в скобочках указано (xHCI) . Это порты USB 3.0. Кликаем правой кнопкой мыши по одному из них и в появившемся меню жмем «Свойства «. Далее переходим во вкладку «Управление электропитанием «, отключаем опцию (снимаем галочку) «Разрешить отключение этого устройства для экономии энергии » и жмем ОК .

Теперь даже при выключенном компьютере можете заряжать через этот USB разные мобильные устройства. Если одного мало, то попробуйте подключить второй (если он есть). Но вполне возможно, что придется ограничится только одним, так как нельзя в такой способ включить режим зарядника сразу всех USB. Более того, на иногда опция зарядки через USB при выключенном компе так просто может и не активироваться (не будет вдаваться в подробности, почему так случается). Но описанный способ чаще всего работает.

Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.

ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).

Автор, нафига все это?

Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.

Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные — заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные — ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые — у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е — так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным — «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.

Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: » Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины.»

Что нам понадобится

1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.
Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.

2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.

Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.

3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.

4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.

5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.

6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.

Собираем зарядку

1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:

*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.

Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.

2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.

3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).

Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате

4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:

Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:

У меня получилось так:

Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.

Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.

Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»

Я смелый!

5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.

6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!

7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.

Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:

В Машине это выглядит так:

Тесты

Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.

Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).

Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.

К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).

Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.

Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.

Процесс зарядки и выводы

Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:

График усреднен и может варьироваться для разных устройств.

Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать .

Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А

Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.

В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.

В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!

Android.

Добавить метки

Содержание:

В наш век компьютерных технологий, смартфонов и гаджетов трудно найти такого человека, который бы не знал, что такое разъемы USB. Также практически каждый понимает и такие слова, как mini- и micro-USB разъем. Ведь подобными вещами мы пользуемся практически ежедневно, что естественно. Подобные разъемы стоят и на зарядном устройстве, и на всех периферийных устройствах компьютера.

Но что делать, если распайка отошла у основания, и нет возможности даже понять, какой цвет и на какой контакт был припаян? Вот тут уже следует применить знания, а какие, сейчас попробуем разобраться.

Распайка подобного штекера, или, иными словами, распиновка USB провода, по своей сути ничего сверхсложного в себе не несет. Разобравшись с последовательностью и цветами любой, кто может держать в руках паяльник, сможет справиться с подобной работой.

Но для начала необходимо понять, что представляет собой USB штекер.

Что такое разъем USB?

По своей сути это коннектор со множеством возможностей, начиная от USB питания до передачи сложных информационных данных. Подобный кабель заменил ранее использовавшиеся варианты соединения с компьютером (порты PS/2 и т.п.). Применяется он на сегодняшний день для всех устройств, подключаемых к персональному компьютеру, будь то мышь, флешки, принтер, камера или модем, джойстик или клавиатура — кабели USB стали действительно универсальными.

Различают три вида подобных разъемов:

1.1 — его предназначение — устаревшие уже периферийные устройства с возможностью передачи информации лишь в полтора мегабита в секунду. Конечно, после небольшой доработки производителем скорость передачи поднялась до 12 Мбит/сек, но с более высокоскоростными вариантами все же конкуренции он не выдержал. Еще бы, когда у компании Apple уже был разъем, поддерживающий 400 Мбит/сек. Сейчас такие виды тоже есть, но их очень мало, так как давно появились более быстрые USB провода, мини USB, да и вообще, скорость USB в жизни человека занимает особое место. Все куда-то торопятся, спешат жить, есть люди, которые практически не спят, а потому, чем быстрее скачивается информация, тем предпочтительнее коннектор, не так ли?
2.0. В конце прошлого века в свет вышло второе поколение подобных разъемов. Вот тут уже производитель постарался — скорость передачи выросла почти до 500 Мбит/сек. А предназначался он, в основном, для усложненных гаджетов, вроде цифровой видеокамеры.
3.0 — вот это уже действительно высокие технологии. Предельная скорость передачи данных в 5 Гбит/сек обеспечила этому USB разъему спрос, который практически свел на ноль первую и вторую версию. В третьей серии увеличено количество проводов до девяти против четырех. Однако сам коннектор не видоизменен, а потому с ним можно по-прежнему использовать виды первой и второй серий.

Обозначения при распиновке

Рассматривая схему распиновки, необходимо понимать все обозначения, которые на ней присутствуют. Обычно указываются:

Вид соединителя — он может быть активным (А) и пассивным (В). Пассивным называют соединение принтера, сканера и т.п. В общем разъем, который работает только на принятие информации. Через активный возможен и прием и передача данных.
Форма соединителя — «мама», то есть гнездо (F), и «папа» — штекер (M).
Размеры соединителя — обычный, mini и micro.

К примеру USB AM, то есть активный штекер USB.

Располагаться провода по цветам должны следующим образом (слева направо):

Провод красного цвета — плюсовой, постоянного напряжения в 5В. с максимальным током 500 миллиампер.
Провод белого цвета — data-
Провод зеленого цвета — data+
Провод черного цвета — этот провод является общим, «землей», «минусом». Напряжения на нем нет.

А вот mini и micro разъем включают в себя 5 проводов с таким расположением:

Провода красного, белого и зеленого цветов — расположены аналогично первому варианту.
ID — этот провод в коннекторах «В» свободен. В «А» его необходимо замкнуть на провод черного цвета.

Иногда в разъеме может присутствовать отдельный провод без изоляции — это так называемая «масса», которая припаивается к корпусу.

По представленным схемам — здесь видна внешняя сторона. Для того, чтобы самостоятельно спаять штекер необходимо взять зеркальное отображение рисунка, и как наверное стало понятно, microUSB-распиновка нисколько не сложнее, чем у обычных USB-разъемов.

Кстати, если испорченные части кабеля предполагается использовать только для зарядки мобильных, удобнее будет, посмотрев на цвета проводов, припаять только черный и красный. Такого разъема вполне достаточно для телефона, заряжать его он будет. Что делать с остальными проводами? С ними не нужно производить никаких действий.

Интерфейс USB широко используется в современных электронных устройствах. Практически на всех мобильных устройствах установлен микро- или мини-ЮСБ коннектор. Если разъем перестал работать, то для его ремонта необходимо знать распиновку micro-USB. Ситуация усложняется тем, что многие производители гаджетов выполняют распайку контактов по-своему. Изучив возможные варианты цоколевки, можно справиться с проблемой.

Назначение и виды

Коннектор USB обладает хорошим набором функций. С его помощью можно не только передавать большие объемы информации с высокой скоростью, но и обеспечить девайс питанием. Новый интерфейс довольно быстро заменил на компьютерах старые порты, например, PS/2. Сейчас вся периферия подключается к ПК именно с помощью портов ЮСБ.

На сегодняшний день было создано 3 версии коннектора USB:

Особенности распиновки

При разговоре о цоколевке USB-разъёма необходимо разобраться в обозначениях, указанных на схемах. Начать стоит с вида коннектора — активный (тип А) либо пассивный (тип В). С помощью активного разъема возможен обмен информацией в двух направлениях, и пассивный позволяет только ее принимать. Также следует различать две формы соединителя:

F — «мама».
M — «папа».

В этом вопросе все должно быть понятно и без объяснений.

Коннектор стандарта USB

Сначала несколько слов нужно сказать о совместимости трех версий интерфейса. Стандарты 1.1 и 2.0 полностью аналогичны конструктивно и отличаются только скоростью передачи информации. Если в соединении одна из сторон имеет старшую версию, то работа будет проводиться с низкой скоростью. При этом ОС выведет следующее сообщение: «Это устройство способно работать быстрее».

С совместимостью 3.0 и 2.0 все несколько сложнее. Устройство или кабель второй версии можно подключить к новому разъему, а обратная совместимость существует только у активных разъемов типа А. Следует заметить, что интерфейс ЮСБ позволяет подавать на подключенный гаджет напряжение в 5 В при силе тока не более 0,5 А. Для стандарта USB 2.0 распайка по цветам слева направо имеет следующий вид:

Красный — положительный контакт постоянного напряжения в 5 В.
Белый — data-.
Зеленый — data+.
Черный — общий провод или «земля».

Схема разъема достаточно проста, и при необходимости починить его будет несложно. Так как в версии 3.0 увеличилось количество контактов, то и его распиновка отличается от предыдущего стандарта. Таким образом, цветовая схема контактов имеет следующий вид:

Разъемы micro и mini

Коннекторы этого форм-фактора имеют пять контактов, один из которых задействован не всегда. Проводники зеленого, черного, красного и белого цветов выполняют аналогичные USB 2.0 функции. Распиновка mini-USB соответствует цоколевки micro-USB. В разъемах типа А фиолетовый проводник замкнут с черным, а в пассивных он не используется.

Эти коннекторы появились благодаря выходу на рынок большого количества устройств небольших габаритов. Так как они внешне похожи, часто у пользователей возникают сомнения о принадлежности разъема к тому либо иному форм-фактору. Кроме некоторого отличия в габаритах, у микро-ЮСБ на задней стороне расположены защелки.

Миниатюризация коннектора негативно повлияла на надежность. Хотя mini-USB и обладает большим ресурсом , через довольно короткий временной отрезок он начинает болтаться, но при этом из гнезда не выпадает. Микро-ЮСБ представляет собой доработанную версию mini-USB. Благодаря улучшенному креплению он оказался более надежным. Начиная с 2011 года этот коннектор стал единым стандартом для зарядки всех мобильных устройств.

Однако производители вносят в схему некоторые изменения. Так, распиновка микро-USB разъема для зарядки iPhone предполагает два изменения в сравнении со стандартной. В этих девайсах красный и белый провода соединяются с черным через сопротивление 50 кОм, а с белым — 75 кОм. Также есть отличия от стандарта и у смартфонов Samsung Galaxy. В нем белый и зеленый проводники замкнуты, а 5 контакт соединен с 4 с помощью резистора номиналом в 200 кОм.

Зная цоколевку различных видов коннекторов USB, можно найти и устранить неисправность. Чаще всего это требуется в ситуации, когда из строя вышло «родное» зарядное устройство, но у пользователя есть блок питания от смартфона другого производителя.

Электронный глоссарий; Схема шинных резисторов, пакеты SIP

Инженерный словарь
«А» «B» «C», «D», «E», «F», «Г», «ЧАС», «Я», «J», «К», «L», «М»,
«Н», «О», «П», «Q», «Р», «S», «Т», «U», «V», «W», «ИКС», «Y», «Z»

Сети с шинными резисторами

Резисторы с общим узлом [Резисторная сеть]

Общий соединительный резистор Сети или шинные резисторы используются, когда многие резисторы одного номинала подключаются к одной и той же точке, обычно к узлу напряжения [Vcc или заземлению].Резисторы в корпусе обычно всегда одного номинала. Независимо от типа корпуса [показано ниже] контакт 1 используется в качестве общей связующей точки

.
Сеть общих соединительных резисторов

На рисунке показаны 6-контактный SIP, 8-контактный SIP и 10-контактный SIP с шинными резисторами.
10-контактный корпус может использоваться с 8-разрядными шинами, в то время как 8-контактные и 6-контактные устройства могут использоваться в небольших системах или случайных схемах, требующих оконечного резистора.

Для этого типа корпуса резистора существует много возможных общих значений.Используйте приведенную ниже таблицу значений, чтобы выбрать резистор.
Эта ориентация корпуса может использоваться для извлечения неиспользуемых входов на ИС. Или довести выходы с тремя состояниями до допустимого логического уровня.

**Возможные значения резисторов**
22	27	33	39	47	56	68	82	100	120	150	180
220	270	330	390	470	560	680	820	1К	1.2К	1,5 К	1,8 К
2 К	2,2 К	2,7 К	3.3 К	3.9 К	4,7 К	5,6 К	6,8 К	8,2 К	10 К	12 К	15 К
18 К	20 К	22 К	27 К	33 К	39 К	47 К	56 К	68 К	82 К	100 К	120 К
150 К	180 К	220 К	270 К	330 К	390 К	470 К	560 К	680 К	820 К	1M	–

8-контактный корпус SIP

Допуск сопротивления;
+/- 0.1, +/- 0,5, +/- 1,0, +/- 2,0, +/- 5,0 процентов
Номинальное напряжение;
Максимальное продолжительное рабочее напряжение для каждого резистора не должно превышать 50 вольт постоянного или переменного тока. среднеквадратичное значение

Сопутствующие компоненты ;
Стиль SIP; [сквозное отверстие]
Схема изолированной резисторной сети, SIP, однопроводной корпус.
Схема сети с двумя оконечными резисторами, SIP Single InLine Pack
Схема сети нестандартных резисторов, 6-контактный SIP

DIP Style; [сквозное отверстие]
Схема резисторной сети, DIP, двухрядный корпус.
RC Networks, DIP, двухрядный корпус.

Стиль LLCC; [поверхностный монтаж]
Схема 20-контактной сети LLCC, бессвинцовый держатель микросхемы.
Схема 16-контактной сети LLCC, бессвинцовый держатель микросхемы.
6-контактная сетевая схема DLCC, несущий модуль с двумя безвыводными микросхемами.
Схема 36-контактного массива BGA, шаровая сетка.

Калькулятор светодиодных резисторов

Токоограничивающий резистор, иногда называемый нагрузочным резистором или последовательным резистором, подключается последовательно со светоизлучающим диодом (LED), чтобы на нем было правильное прямое падение напряжения.

Если вам интересно, «Какой резистор мне использовать со светодиодом?», Или если вам интересно, какой резистор вы должны использовать с питанием 12 В или 5 В, тогда эта статья поможет.

На схеме выше вы можете увидеть распиновку светодиода. Катод — отрицательная клемма. Это на плоской стороне диода, а вывод короче. Анод положительный и имеет более длинный вывод. Если вам всегда интересно, что является отрицательным или положительным, то приведенная выше анимация поможет тренировать мозг.Вы только посмотрите на него, надеюсь, он утонет …

Калькулятор токоограничивающего резистора

— Серия

прямое напряжение

Прямое падение напряжения , обычно называемое просто прямое напряжение — это конкретное значение для каждого светодиода. Вы можете получить это из таблицы вашего компонента. Однако, если вы не можете найти спецификацию, вы всегда можете обратиться к таблице, приведенной ниже. Он показывает падение напряжения в прямом направлении для каждого обычно доступного светодиода по цвету.

Вы также можете измерить его с помощью цифрового измерителя. Практически любой дешевый счетчик имеет эту менее известную возможность.

Как измерить прямое напряжение Vf

Если у вас есть цифровой мультиметр, то вы также можете измерить прямое падение напряжения. У вашего измерителя будет символ диода на переднем циферблате, поэтому просто переместите селекторный переключатель на него и измерьте его! Большинство инженеров не знают об этой функции, поэтому держите это в секрете!

Красный зонд измерителя подключается к аноду, а черный зонд подключается к катодному выводу, который является более коротким проводом.Ваш цифровой измеритель должен предоставлять вам хорошее точное значение, которое вы можете использовать.

Диаграмма по цвету

Цвет светодиода	Прямое напряжение Vf	Прямой ток Если
Белый	от 3,2 В до 3,8 В	от 20 мА до 30 мА
Теплый белый	от 3,2 В до 3,8 В	20 от мА до 30 мА
Синий	от 3,2 В до 3,8 В	от 20 мА до 30 мА
Красный	1.От 8 до 2,2 В	от 20 до 30 мА
Зеленый	от 3,2 до 3,8 В	от 20 до 30 мА
Желтый	от 1,8 до 2,2 В	от 20 до 30 мА
Оранжевый	от 1,8 до 2,2 В	от 20 мА до 30 мА
Розовый	от 3,2 до 3,8 В	от 20 мА до 30 мА
UV	от 3,2 до 3,8 В	от 20 мА до 30 мА

Вот диаграмма, показывающая прямое напряжение по цвету для широко доступных светодиодов на eBay.Сейчас они очень дешевы, и вы можете получить сумку светодиодов высокой яркости практически за копейки. Все они доступны в размерах 3 мм, 5 мм и 10 мм. Катодный вывод обычно имеет длину 17 мм, а анод — 19 мм.

Из-за нелинейного характера кривой характеристики диода светодиод работает в очень узком диапазоне параметров прямого напряжения и прямого тока.

Например, красный светодиод имеет типичное прямое напряжение 1,8 В и максимальное прямое напряжение 2.2 В. Он имеет типичный прямой ток 20 мА и максимальный прямой ток 30 мА. Инженеры-электронщики обычно используют типичные рабочие параметры.

Самое замечательное в этих светодиодах то, что все они имеют типичный прямой ток около 20 мА, что означает, что вы можете применить закон Ома для определения номинала последовательного резистора.

Выбор резистора для использования со светодиодами

*Напряжение питания Vs*	*Vf = 1.8 В*	*Vf = 3,2 В*
3,3 В	75 Ом	5 Ом
5 В	160 Ом	90 Ом
9 В	360 Ом	290 Ом
12 В	510 Ом	440 Ом

Как видно из диаграммы выше, обычно используются два прямых напряжения. Красный, желтый и оранжевый светодиоды попадают в 1.Категория 8 В, а белый, синий, зеленый, розовый, УФ, попадают в категорию 3,2 В.

Таким образом, я составил другую диаграмму, показывающую значения последовательного резистора, необходимые для этих двух категорий падения напряжения. На диаграмме показаны расчетные значения при напряжении питания 3,3 В, 5 В, 9 В и 12 В. Это типичные напряжения, используемые любителями в своих проектах. Просто воспользуйтесь таблицей значений стандартных резисторов, чтобы найти ближайшее из возможных значений.

Пример 1: Синий светодиод имеет типичное прямое падение напряжения, равное 3.2 В, поэтому при напряжении питания 3,3 В требуется резистор 5 Ом. Однако, если вы используете напряжение питания 5 В, то потребуется резистор на 90 Ом. Как видите, номинал резистора увеличивается с увеличением напряжения питания.

Пример 2: Если вы используете желтый светодиод, то он имеет типичное прямое напряжение 1,8 В. Следовательно, номиналы резисторов 75 Ом, 160 Ом, 360 Ом и 510 Ом могут использоваться при напряжении питания 3,3 В, 5 В, 9 В и 12 В соответственно.

Формула для расчета номиналов резисторов

Напряжение на шине Vs равно сумме напряжений на светодиоде и резисторе.

Учитывая прямое напряжение диода Vf, напряжение на резисторе равно Vs –Vf.

Учитывая прямой ток, мы знаем, что этот же ток течет и по цепи в резисторе. Следовательно, у нас есть вся информация, чтобы использовать закон Ома для расчета номинала последовательного резистора.

Схема с несколькими светодиодами — серия

Несколько светодиодов можно подключать последовательно, однако напряжение питания ограничивает количество светодиодов, которые вы можете установить. Как видите, полное прямое напряжение — это сумма всех прямых напряжений, представленных каждым светодиодом.Очевидно, что суммарное прямое напряжение должно быть меньше напряжения питания. Если вы используете источник питания 12 В, у вас может быть до семи светодиодов последовательно.

Цепь с несколькими светодиодами — параллельная

Вот такой правильный способ подключения нескольких светодиодов параллельно. У каждого светодиода есть собственный резистор, ограничивающий ток.

В этой конфигурации у вас может быть много светодиодов; однако ограничивающим фактором является сила тока, которую может обеспечить источник питания. Полный ток — это сумма всех индивидуальных прямых токов каждого светодиода.

Руководство по спецификации кабеля RS-485

| Максим Интегрированный

В этом документе приведены основные рекомендации по подключению сети RS-485. Спецификация RS-485 (официально именуемая TIA / EIA-485-A) конкретно не объясняет, как должна быть подключена сеть RS-485. Тем не менее, спецификация дает некоторые рекомендации. Эти руководящие принципы и надлежащая инженерная практика составляют основу данной заметки. Предлагаемые здесь предложения, однако, никоим образом не включают все различные способы, которыми может быть спроектирована сеть.

RS-485 передает цифровую информацию между несколькими точками. Скорость передачи данных может достигать, а иногда и превышать 10 Мбит / с. RS-485 предназначен для передачи этой информации на значительные расстояния, и 1000 метров вполне соответствуют его возможностям. Расстояние и скорость передачи данных, с которой можно успешно использовать RS-485, во многом зависят от проводки системы.

Провод

RS-485 разработан как сбалансированная система. Проще говоря, это означает, что есть два провода, кроме земли, которые используются для передачи сигнала.

Рис. 1. В симметричной системе для передачи данных используются два провода, кроме земли.

Система называется сбалансированной, потому что сигнал на одном проводе в идеале прямо противоположен сигналу на втором проводе. Другими словами, если один провод передает высокий уровень, другой провод передает низкий уровень, и наоборот. См. , рисунок 2 .

Рис. 2. В идеале сигналы на двух проводах сбалансированной системы противоположны.

Хотя RS-485 может успешно передаваться с использованием различных типов носителей, его следует использовать с проводкой, которую обычно называют «витой парой».»

Что такое витая пара и почему она используется?

Как следует из названия, витая пара — это просто пара проводов одинаковой длины, скрученных вместе. Использование RS-485-совместимого передатчика с витой парой уменьшает два основных источника проблем для разработчиков высокоскоростных сетей дальней связи: излучаемые EMI и принимаемые EMI.

Излучаемые EMI 
Как показано на рис. 3 , высокочастотные компоненты присутствуют всякий раз, когда при передаче информации используются быстрые фронты.Эти быстрые фронты необходимы при более высоких скоростях передачи данных, на которых RS-485 может передавать.

Рис. 3. Форма прямоугольного сигнала 125 кГц и его график БПФ.

Результирующие высокочастотные компоненты этих быстрых фронтов в сочетании с длинными проводами могут излучать электромагнитные помехи. Сбалансированная система, использующая витую пару, снижает этот эффект, делая систему неэффективным радиатором. Он работает по очень простому принципу: поскольку сигналы на проводах равны, но противоположны, излучаемые сигналы от каждого провода также будут равными, но противоположными.Это имеет эффект взаимного подавления, а это означает, что нет чистых излучаемых электромагнитных помех. Однако этот результат основан на предположении, что провода одинаковой длины и находятся в одном и том же месте. Поскольку невозможно одновременно разместить два провода в одном месте, их следует располагать как можно ближе друг к другу. Скручивание проводов так, чтобы между ними оставалось конечное расстояние, помогает нейтрализовать оставшиеся электромагнитные помехи.

Полученные EMI 
Полученные EMI - это в основном та же проблема, что и излучаемые EMI, но в обратном порядке.Проводка, используемая в системе RS-485, также будет действовать как антенна, принимающая нежелательные сигналы. Эти нежелательные сигналы могут искажать полезные сигналы, которые, если они достаточно плохи, могут вызывать ошибки данных. По той же причине, что витая пара помогает предотвратить излучаемые электромагнитные помехи, он также помогает снизить влияние принимаемых электромагнитных помех. Поскольку два провода расположены близко друг к другу и скручены, шум, полученный на одном проводе, будет иметь тенденцию быть таким же, как и на втором проводе. Этот тип шума называется «синфазным шумом».«Поскольку приемники RS-485 предназначены для поиска сигналов, противоположных друг другу, они могут легко подавлять общий для обоих шум шум.

Характеристическое сопротивление провода витой пары

В зависимости от геометрии кабеля и материалов, используемых в изоляции, витая пара будет иметь связанный с ним «характеристический импеданс», который обычно указывается его производителем. Спецификация RS-485 рекомендует, но конкретно не требует, чтобы это характеристическое сопротивление составляло 120 Ом.Рекомендовать это полное сопротивление необходимо для расчета диапазонов нагрузки и синфазного напряжения наихудшего случая, указанных в спецификации RS-485. Спецификация, вероятно, не диктует этот импеданс в интересах гибкости. Если по какой-либо причине кабель 120 Ом не может быть использован, рекомендуется пересчитать диапазоны напряжения для наихудшего случая (количество передатчиков и приемников, которые могут быть использованы) и для наихудшего случая синфазного напряжения, чтобы убедиться, что проектируемая система буду работать. Публикация отраслевого стандарта TSB89, Application Guidelines для TIA-EIA-485-A , ¹ имеет раздел, специально посвященный этим расчетам.

Количество витых пар на датчик

Теперь, когда понятен требуемый тип провода, возникает вопрос, сколько витых пар может управлять передатчик? Короткий ответ: ровно один. Хотя при определенных обстоятельствах передатчик может управлять несколькими витыми парами, это не является целью спецификации.

Согласующие резисторы

Из-за высоких частот и больших расстояний необходимо уделять должное внимание влиянию линий передачи.Однако подробное обсуждение эффектов линии передачи и правильных методов завершения выходит далеко за рамки данного примечания по применению. Имея это в виду, оконечные устройства будут кратко рассмотрены в их простейшей форме, поскольку они относятся к RS-485.

Согласующий резистор — это просто резистор, помещенный на крайнем конце или концах кабеля (, рис. 4, ). В идеале номинальное сопротивление оконечного резистора соответствует характеристическому сопротивлению кабеля.

Рисунок 4.Согласующие резисторы должны иметь значение характеристического сопротивления витой пары и должны быть размещены на дальних концах кабеля.

Когда оконечное сопротивление отличается от характеристического импеданса проводки, по мере прохождения сигнала по кабелю будут возникать отражения. Этот процесс регулируется уравнением (Rt — Zo) / (Zo + Rt), где Zo — это полное сопротивление кабеля, а Rt — значение согласующего резистора. Хотя некоторые отражения неизбежны из-за допусков кабеля и резистора, достаточно большие рассогласования могут вызвать достаточно большие отражения, чтобы вызвать ошибки в данных.См. Рисунок 5 .

Рис. 5. При использовании схемы, показанной вверху, форма сигнала слева была получена с MAX3485, управляющим кабелем витой пары 120 Ом с сопротивлением 54 Ом. Форма сигнала справа была получена при правильном окончании кабеля с сопротивлением 120 Ом.

Зная это об отражениях, важно как можно точнее согласовать оконечное сопротивление и характеристический импеданс. Расположение оконечных резисторов также очень важно.Согласующие резисторы всегда следует размещать на дальних концах кабеля.

Более того, как правило, согласующие резисторы следует размещать на на обоих дальних концах кабеля. Хотя правильное согласование обоих концов является абсолютно важным для большинства систем, можно утверждать, что в одном частном случае требуется только один оконечный резистор. Этот случай имеет место в системе, когда есть один передатчик и этот единственный передатчик расположен на дальнем конце кабеля.В этом случае нет необходимости размещать согласующий резистор на конце кабеля с передатчиком, потому что сигнал всегда должен проходить на от этого конца кабеля на .

Максимальное количество передатчиков и приемников в сети

Простейшая сеть RS-485 состоит из одного передатчика и одного приемника. Хотя RS-485 полезен в ряде приложений, он обеспечивает большую гибкость, позволяя использовать несколько приемников и передатчиков на одной витой паре.² Максимально допустимое количество приемопередатчиков и приемников зависит от того, насколько каждое устройство загружает систему. В идеальном мире все приемники и неактивные передатчики будут иметь бесконечный импеданс и никоим образом не будут перегружать систему. Однако в реальном мире это не так. Каждый приемник, подключенный к сети, и все неактивные передатчики будут добавлять дополнительную нагрузку.

Чтобы помочь разработчику сети RS-485 определить, сколько устройств можно добавить в сеть, была создана гипотетическая единица, называемая «единичной нагрузкой».Все устройства, подключенные к сети RS-485, должны быть охарактеризованы в отношении кратных или долей единичных нагрузок. Двумя примерами являются MAX3485, который рассчитан на 1 единицу нагрузки, и MAX487, который указан на 1/4 единичной нагрузки. Максимальное количество единичных нагрузок, разрешенных для одной витой пары, при условии, что кабель с надлежащей оконечной заделкой и характеристическим сопротивлением 120 Ом или более, равно 32. Используя примеры, приведенные выше, это означает, что до 32 MAX3485 или до 128 MAX487 единая сеть.

отказоустойчивые резисторы смещения

Когда входные значения находятся в диапазоне от -200 мВ до + 200 мВ, выход приемника «не определен». Существует четыре типичных неисправных состояния, которые приводят к неопределенному выходу приемника, который может вызвать ошибочные данные:

Все датчики в системе отключены.
Ресивер не подключен к кабелю.
Трос обрыв.
Короткое замыкание кабеля.

Отказоустойчивое смещение используется для удержания выхода приемника в определенном состоянии при возникновении одного из этих условий.Отказоустойчивое смещение состоит из подтягивающего резистора на неинвертирующей линии и подтягивающего резистора на инвертирующей линии. При правильном смещении приемник будет выдавать допустимый высокий уровень при возникновении любого из условий неисправности. Эти отказоустойчивые резисторы смещения следует размещать на приемном конце линии передачи.

Семейства приемопередатчиков Maxim MAX13080 и MAX3535 не требуют отказоустойчивых резисторов смещения, поскольку в устройства встроена настоящая отказоустойчивая функция. В режиме истинной отказоустойчивости диапазон пороговых значений приемника составляет от -50 мВ до -200 мВ, что устраняет необходимость в отказоустойчивых резисторах смещения и полностью соответствует стандарту RS-485.Эти устройства гарантируют, что 0 В на входе приемника создает логический «высокий» выход. Кроме того, эта конструкция гарантирует известное состояние выходного сигнала приемника для условий обрыва и короткого замыкания линии.

Примеры правильных сетей

Учитывая вышеизложенную информацию, мы готовы разработать несколько сетей RS-485. Вот несколько примеров.

Один передатчик, один приемник
Простейшая сеть состоит из одного передатчика и одного приемника (, рис. 6, ). В этом примере оконечный резистор показан на конце кабеля передатчика.Хотя здесь нет необходимости, это, вероятно, хорошая привычка проектировать оба оконечных резистора. Это позволяет перемещать передатчик в места, отличные от дальнего конца, и позволяет добавлять в сеть дополнительные передатчики, если это становится необходимым.

Рис. 6. Сеть RS-485 с одним передатчиком и одним приемником.

Один передатчик, несколько приемников
На рисунке 7 показана сеть с одним передатчиком и несколькими приемниками. Здесь важно, чтобы расстояния от витой пары до приемников были как можно короче.

Рис. 7. Сеть RS-485 с одним передатчиком и несколькими приемниками.

Два трансивера
На рисунке 8 показана сеть из двух трансиверов.

Рисунок 8. Сеть RS-485 с двумя приемопередатчиками.

Несколько приемопередатчиков
На рисунке 9 показана сеть с несколькими приемопередатчиками. Как и в примере с одним передатчиком и несколькими приемниками на рисунке 7, важно сохранять как можно более короткие расстояния от витой пары до приемников.

Рис. 9. Сеть RS-485 с несколькими приемопередатчиками.

Примеры неправильных сетей

На схемах ниже приведены примеры неправильно настроенных систем. В каждом примере показан сигнал, полученный от неправильно спроектированной сети, и сравнивается этот сигнал от правильно спроектированной системы. Форма волны измеряется по-разному в точках A и B (A-B).

Незавершенная сеть
В этом примере концы витой пары не завершены.Когда сигнал распространяется по проводу, он встречает разрыв цепи на конце кабеля. Это составляет рассогласование импеданса, вызывая отражения. В случае разомкнутой цепи (как показано ниже) вся энергия отражается обратно к источнику, в результате чего форма волны сильно искажается.

Рис. 10. Сеть RS-485 без оконечной нагрузки (вверху) и ее результирующая форма сигнала (слева) в сравнении с формой сигнала, полученной из правильно оконечной сети (справа).

Неправильное расположение оконечной нагрузки
На рисунке 11 показан оконечный резистор, но он расположен не на дальнем конце кабеля. Когда сигнал распространяется по кабелю, он встречает два несоответствия импеданса. Первое происходит на оконечном резисторе. Несмотря на то, что резистор согласован с характеристическим сопротивлением кабеля, после резистора остается кабель. Этот дополнительный кабель вызывает рассогласование и, следовательно, отражения.Второе несовпадение находится на конце незакрепленного кабеля, что приводит к дальнейшим отражениям.

Рис. 11. Сеть RS-485 с оконечным резистором, установленным в неправильном месте (вверху), и ее результирующая форма волны (слева) по сравнению с сетью с правильно оконечной нагрузкой (справа).

Несколько кабелей
Имеется несколько проблем с компоновкой на рис. 12 . Драйверы RS-485 предназначены для управления только одной витой парой с правильным оконечным подключением.Здесь каждый передатчик управляет четырьмя витыми парами параллельно. Это означает, что требуемые минимальные логические уровни не могут быть гарантированы. В дополнение к большой нагрузке существует несоответствие импеданса в точке подключения нескольких кабелей. Несовпадение импеданса снова означает отражения и, следовательно, искажения сигнала.

Рисунок 12. Сеть RS-485, в которой неправильно используется несколько витых пар.

Длинные шлейфы
На рис. 13 кабель правильно заделан, а передатчик управляет только одной витой парой.Однако точка подключения (шлейф) для приемника слишком длинная. Длинный шлейф вызывает значительное рассогласование импеданса и, как следствие, отражения. Все заглушки должны быть как можно короче.

Рис. 13. Сеть RS-485 с отрезком длиной 10 футов (вверху) и результирующей формой сигнала (слева) по сравнению с формой сигнала, полученной с помощью короткого отрезка (справа).

Список литературы

TSB89, Application Guidelines для TIA / EIA-485-A , можно найти, выполнив поиск по стандарту на сайте www.global.ihs.com.
Для получения дополнительной информации см. TIA / EIA-485-A «Электрические характеристики генераторов и приемников для использования в сбалансированных цифровых многоточечных системах », которые можно найти, выполнив поиск по стандарту на www.global.ihs.com.

Дополнительная информация

Технические вопросы и поддержка
Образцы

Руководство по поиску и устранению неисправностей CAN-шины

(с видео) — Справочный центр Enovation Controls

Об этом руководстве

Мы создали это руководство, чтобы помочь нашим клиентам решить наиболее распространенные проблемы, с которыми они могут столкнуться при сбоях связи на шине CAN.Наши продукты предназначены для связи с ЭБУ двигателя и другими устройствами по шине CAN, но это руководство не ограничивается использованием шины CAN с нашими продуктами. Хорошее понимание того, как должна быть настроена сеть CAN-шины и как устранять любые проблемы, жизненно важно для дальнейшего успеха наших клиентов. Приведенное ниже видео и другие руководства дадут вам знания и уверенность, необходимые для быстрого и легкого устранения проблем с шиной CAN.

Сначала посмотрите это видео

Знакомство с CAN-шиной

Физический уровень

Узлы шины CAN

соединяются по двухпроводной шине с помощью кабеля витой пары с номинальным сопротивлением 120 Ом.

Примечание. Для получения более подробной информации о физическом уровне мы рекомендуем прочитать отчет о приложении (SLLA270) от Texas Instruments .

Окончание CAN-шины

Для предотвращения отражений сигнала на каждом конце шины должен быть установлен согласующий резистор на 120 Ом. Когда вы измеряете сопротивление между CAN HI и CAN LOW на жгуте проводов, вы должны измерить 60 Ом. Это измерение следует проводить при выключенном питании устройства.

В некоторых случаях согласующий резистор может располагаться внутри устройства и переключаться электронным способом. В этих случаях его нельзя обнаружить путем измерения сопротивления. Вместо этого следуйте инструкциям производителя, чтобы убедиться, что оконечный резистор с электронной коммутацией включен (например, для дисплея убедитесь, что эта опция включена в меню настроек).

Если один или несколько оконечных резисторов отсутствуют, связь может временно работать, но она будет ненадежной и в конечном итоге выйдет из строя.

Уровни напряжения CAN-шины

При измерении напряжения CAN с помощью мультиметра отображается только среднее напряжение. См. Таблицу и рисунки ниже для измерения общих сигналов.

Измерение сигнала шины CAN
	холостой ход *	Активные данные	Типичный
CAN HI (≥ 2,5 В постоянного тока)	2,5 В постоянного тока	от 2,5 до 3,5 В постоянного тока	2.От 6 до 3,0 В постоянного тока
МОЖЕТ НИЗКИЙ (≤ 2,5 В постоянного тока)	2,5 В постоянного тока	от 2,5 до 1,5 В постоянного тока	от 2,4 до 2,0 В постоянного тока

* В отношении ЗЕМЛИ при отсутствии активных данных

ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Эти измерения следует проводить только с одним устройством, подключенным к сети. Если к сети подключено несколько устройств, измеренное напряжение CAN будет средним для всех устройств, и вы не сможете определить, вышло ли из строя одно устройство.

Общая процедура поиска и устранения неисправностей

Данная процедура является общей рекомендацией. Проконсультируйтесь с информацией о проводке производителя, чтобы определить соединения CAN и распиновку для вашего конкретного оборудования.

Общие сбои CAN

Параметры конфигурации устройства
Отсутствуют согласующие резисторы
CAN Hi и CAN Low с обратным подключением
Порт CAN поврежден из-за удара молнии или сварки

Проверить настройки конфигурации устройства

Если устройство имеет параметры конфигурации через меню дисплея, настройки двухпозиционного переключателя, настройки перемычек или загрузку программного обеспечения, проверьте правильность следующих параметров.

Скорость передачи данных — J1939 использует 250 кбит / с, но некоторые другие сети используют 500 кбит / с
Адрес источника устройства — убедитесь, что каждое устройство в сети имеет уникальный адрес источника
Убедитесь, что ваше устройство настроено для приема данных с исходного адреса нужного источника данных.

Проверка оконечного сопротивления сети

Отключив питание, отсоедините разъем от любого устройства в сети и измерьте сопротивление между CAN Hi и CAN Low .
Сопротивление должно быть 60 Ом, если присутствуют оба оконечных резистора.
Если измерение составляет 120 Ом, используется только один согласующий резистор, требуются два резистора (см. Примечание ниже).
Если измеряется сопротивление 40 Ом, устанавливается третий согласующий резистор, который следует удалить.
Если измеренное сопротивление меньше 40 Ом, возможно, произошло короткое замыкание в жгуте проводов или поврежден порт CAN одного из устройств, подключенных к сети.

ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые устройства CAN могут иметь внутренний согласующий резистор, который переключается программно при включении устройства. Обратитесь к документации производителя, чтобы определить, так ли это.

Проверка напряжения CAN

Отключите все устройства, кроме тестируемого, затем включите устройство.
Измерьте напряжение на любой из отсоединенных клемм между CAN HI и ЗАЗЕМЛЕНИЕМ. Результирующее напряжение должно быть от 2,5 до 3,0 В постоянного тока.
В том же месте измерьте напряжение между CAN LOW и массой. Результирующее напряжение должно быть от 2,5 до 2,0 В постоянного тока.

Низкое напряжение 1,4 В постоянного тока или меньше на любом из них указывает на потенциальную неисправность порта CAN устройства.

Если напряжение составляет точно 2,50 В постоянного тока и не меняется через несколько секунд, это означает, что подключенное устройство получает питание, но не передает данные.

Проверка обратного подключения

Выполните тест напряжения CAN, описанный выше, и убедитесь, что напряжение CAN HI больше, чем напряжение CAN LOW. В противном случае провода меняются местами.

Проверка порта CAN устройства

Если проверка напряжения CAN показывает низкое напряжение, исходящее от устройства, вы можете убедиться, что порт CAN поврежден, измерив сопротивление относительно земли.Повреждение от молнии или сварки обычно вызывает короткое замыкание на массу в одной или обеих линиях CAN.

Отсоедините разъем от устройства.
Измерьте сопротивление на контактах разъема устройства между CAN HI и CAN LOW. Результирующее сопротивление должно быть в пределах 28-50 кОм.
Измерьте сопротивление между CAN HI и массой. Результат должен быть Мега Ом или разомкнутый.
Измерьте сопротивление между CAN LOW и массой. Результат должен быть Мега Ом или разомкнутый.
Если произошло повреждение входа, измерение обычно составляет 10 кОм или меньше между CAN HI / LOW и GROUND

Светодиоды для начинающих: 9 шагов (с изображениями)

В отличие от светодиодов, которые подключены последовательно, светодиоды, подключенные параллельно, используют один провод для подключения всех положительных электродов светодиодов, которые вы используете, к положительному проводу источника питания и использования другой провод для подключения всех отрицательных электродов светодиодов, которые вы используете, к отрицательному проводу источника питания.Параллельная разводка элементов имеет ряд явных преимуществ по сравнению с последовательным подключением.

Если вы соедините целую группу светодиодов параллельно, вместо того, чтобы делить мощность, подаваемую на них, между ними, все они будут использовать ее. Таким образом, аккумулятор на 12 В, подключенный к четырем последовательно соединенным 3-вольтовым светодиодам, будет распределять 3 В для каждого из светодиодов. Но та же батарея 12 В, подключенная к четырем светодиодам 3 В параллельно, обеспечит полное напряжение 12 В на каждый светодиод — этого достаточно, чтобы наверняка сжечь светодиоды!

Подключение светодиодов параллельно позволяет нескольким светодиодам использовать только один низковольтный источник питания.Мы могли бы взять те же четыре светодиода на 3 В и подключить их параллельно к меньшему источнику питания, скажем, двум батареям АА, вырабатывающим в общей сложности 3 В, и каждый из светодиодов получит необходимое им 3 В.

Короче говоря, последовательная проводка делит общий источник питания между светодиодами. Их параллельное соединение означает, что каждый светодиод будет получать полное напряжение, выводимое источником питания.

И, наконец, несколько предупреждений … при параллельном подключении источник питания истощается быстрее, чем при последовательном подключении, поскольку в конечном итоге они потребляют больше тока от источника питания.Он также работает только в том случае, если все светодиоды, которые вы используете, имеют одинаковую мощность. ЗАПРЕЩАЕТСЯ смешивать и сочетать разные типы / цвета светодиодов при параллельном подключении.

Хорошо, теперь перейдем к делу.

Я решил сделать две разные параллельные установки.

Первый, который я попробовал, был максимально простым — всего два светодиода 1,7 В, подключенных параллельно к одной батарее 1,5 В AA. Я подключил два положительных электрода на светодиодах к положительному проводу, идущему от батареи, и подключил два отрицательных электрода на светодиодах к отрицательному проводу, идущему от батареи.Для светодиодов 1,7 В не требовался резистор, потому что 1,5 В, поступающего от батареи, было достаточно, чтобы зажечь светодиод, но не больше, чем напряжение светодиодов, поэтому не было риска его перегорания. (Эта установка не изображена)

Оба светодиода 1,7 В были зажжены источником питания 1,5 В, но помните, что они потребляли больше тока от батареи и, таким образом, ускоряли разрядку батареи. Если бы к батарее было подключено больше светодиодов, они потребляли бы еще больше тока от батареи и разряжали бы ее еще быстрее.

Для второй настройки я решил собрать все, чему я научился, и подключить два светодиода параллельно к моему источнику питания 9 В — определенно слишком много энергии для одних светодиодов, поэтому мне наверняка придется использовать резистор.

Чтобы выяснить, какое значение мне следует использовать, я вернулся к верной формуле — но поскольку они были подключены параллельно, в формуле есть небольшое изменение, когда дело доходит до тока — I.

R = (V1 — V2 ) / I

где:
V1 = напряжение питания
V2 = напряжение светодиода
I = ток светодиода (в других расчетах мы использовали 20 мА, но поскольку параллельное подключение светодиодов потребляет больше тока, мне пришлось умножить этот ток на LED отображает общее количество светодиодов, которые я использовал.20 мА x 2 = 40 мА или 0,04 А.

И мои значения для формулы на этот раз были:

R = (9V — 1.7V) / .04A
R = 182,5 Ом

Опять же, поскольку пакет разнообразия не поставлялся с резистором точного номинала, я попытался используйте два резистора на 100 Ом, соединенные последовательно, чтобы получить сопротивление 200 Ом. Я закончил тем, что просто повторил ошибку, которую сделал на последнем шаге, еще раз, и по ошибке соединил их параллельно, так что два резистора 100 Ом в конечном итоге дали сопротивление только 50 Ом.Опять же, эти светодиоды особенно простили мою ошибку — и теперь я получил ценный урок о последовательном и параллельном подключении резисторов.

Последнее замечание о параллельном подключении светодиодов — пока я ставлю резистор перед обоими светодиодами, рекомендуется ставить резистор перед каждым светодиодом. Это более безопасный и лучший способ подключить светодиоды параллельно резисторам, а также гарантирует, что вы не сделаете ошибку, которую я сделал случайно.

Загорелись светодиоды 1,7 В, подключенные к батарее 9 В, и мое маленькое приключение в страну светодиодов было завершено.

Проводка системы защиты от несанкционированного доступа

Проводка системы защиты от несанкционированного доступа / охранной сигнализации

Информация о нормально замкнутых и нормально разомкнутых цепях и

EOLR (одинарный оконечный резистор) и DEOLR (двойной оконечный резистор) Нормально открытый и нормально закрытый

Хотя никакая проводка не может быть полностью защищена от несанкционированного доступа, есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы усложнить отключение системы охранной сигнализации. Этих методов может быть недостаточно для защиты такого бизнеса, как ювелирный магазин, но их более чем достаточно для защиты вашего дома от обычного вора.

Первое, что нужно сделать, это по возможности использовать нормально замкнутые (NC) схемы. Большинство сигналов тревоги и датчиков по умолчанию настроены таким образом. Чтобы понять, почему вы должны сначала понять, как работает обычный оконный датчик. Разрыв цепи — это разомкнутая, прерванная или неполная цепь. Для систем сигнализации нормально разомкнутая (NO) цепь находится в разомкнутом состоянии, когда сигнализация не сработала. Замыкание цепи вызывает тревогу. Замкнутая цепь — это замкнутая и замкнутая цепь. Нормально замкнутый контур замыкается, когда аварийный сигнал не активен.размыкание нормально замкнутой цепи вызывает срабатывание сигнализации.

Схема ниже представляет собой упрощенный пример нормально разомкнутой цепи аварийной сигнализации. Когда переключатель разомкнут в нормальных условиях, цепь не замкнута. и сирена не будет звучать. Когда переключатель замкнут, цепь замыкается. Подключение аккумулятора к сирене завершено, сирена активируется.

Оконные датчики — лучший способ показать настоящую сигнальную цепь в действии. Оконный датчик состоит из 2 частей.Первый — это магнит, который прикреплен к движущейся части окна. Вторая часть имеет проводные соединения и должна быть прикреплена к раме вокруг окна или к неподвижной части окна. Когда окно закрыто, две части датчика должны находиться рядом друг с другом.

Проводная часть датчика содержит переключатель, который может подключаться к двум разным контактам. Когда магнит находится рядом с этим переключателем, магнит будет притягивать переключатель в сторону нормально замкнутого контакта.Когда магнит удален (потому что окно было открыто), пружина тянет переключатель к нормально разомкнутому контакту. Вы подключите общий контакт и нормально замкнутый (NC) или нормально разомкнутый (NO) контакт к вашей системе охранной сигнализации.

При использовании нормально разомкнутого (NO) контакта соединение между общим (C) и NO контактами разрывается при закрытии окна. Когда окно открыто, магнит удаляется, и пружина тянет переключатель к нормально разомкнутому контакту, который замыкает цепь и активирует сигнализацию.

Одним из недостатков нормально разомкнутых цепей является то, что перерезание провода деактивирует датчик окна. При нормально замкнутом контуре резка провод вызовет тревогу. В нормально замкнутой цепи размыкание цепи активирует сигнализацию, а открытие окна или перерезание провода имеет тот же эффект.

Одинарные и двойные оконечные резисторы

Добавление резисторов в цепь датчика позволяет панели сигнализации определять больше, чем просто цепь разомкнута или замкнута.Его можно использовать для различения активной тревоги, взлома тревоги путем перерезания провода и короткого замыкания в проводе. Обратите внимание, что оконечные резисторы (EOLR) могут использоваться только в том случае, если панель сигнализации была разработана для их использования. Перед использованием каких-либо резисторов проконсультируйтесь с вашим руководством по эксплуатации сигнализации. Приведенные ниже диаграммы и значения сопротивления могут не относиться к вашей панели сигнализации.

Одинарные оконечные резисторы (EOLR) обычно используются для контролируемых аварийных сигналов, поэтому контролирующая компания может отличить обрыв провода от сработавшего датчика.Некоторые установщики помещают резистор в панель сигнализации, но это неправильно. Резистор следует разместить у датчика, чтобы лучше обнаруживать обрезанные провода.

В системе охранной сигнализации без резисторов вор может обойти датчик, перерезав провод в нормально разомкнутой цепи или закоротив провода в нормально замкнутой цепи. схема. Использование нормально замкнутых цепей с правильно установленными резисторами затрудняет обход датчика.

Ниже приведены схемы, показывающие, где разместить одинарные оконечные резисторы.Пункты «Нормально открытый» и «Нормально закрытый» на диаграммах представляют датчик. и как это было подключено.

Примечание. На этих схемах показан упрощенный вариант подключения датчика. Обычно для подключения оконных / дверных датчиков используется двухжильный провод, а для подключения оконных / дверных датчиков используется четырехжильный провод. на датчиках движения или на стеклянных датчиках. Это не простая петля из одножильного провода, как показано выше. См. Нашу страницу о подключении датчиков. чтобы увидеть, как прокладывать провода и какие цвета использовать.

В таблицах ниже предполагается, что используются резисторы 5600 Ом.Для получения дополнительной информации см. Цветовые коды резисторов.

Сопротивление	Нормально разомкнутый смысл	Нормально замкнутый смысл
0Ω	Зона нарушена. Сработал датчик — активирован сигнал тревоги	Ошибка зоны. Короткое замыкание провода — активирована сигнализация
5600Ω	Зона безопасна.	Зона безопасна.
Бесконечное сопротивление	Зона неисправности. Короткое замыкание провода — активирована тревога	Нарушена зона.Сработал датчик — активирован сигнал тревоги

Двойные оконечные резисторы (DEOLR) также могут указывать на то, был ли обрезан провод. DEOLR работает только с одним нормально закрытым датчиком на зону. Не используйте DEOLR для пожарных зон, зон наблюдения и зон с клавиатурой. Чтобы это работало правильно, оба резистора должны быть рядом с датчиком, а не в панели сигнализации. В противном случае вмешательство в датчик путем его короткого замыкания, как показано выше, приведет к успешному обходу датчика. См. Примеры подключения аварийной сигнализации.

Сопротивление	Значение
0 Ом	Ошибка зоны.Короткое замыкание провода — активирована сигнализация
5600Ω	Зона безопасна.
11200 Ом	Зона нарушена. Сработал датчик — активирована тревога
Бесконечное сопротивление	Зона нарушена. Обрыв провода — активирован сигнал тревоги

Другие меры безопасности

Последние меры безопасности, которые следует предпринять, связаны с самой панелью сигнализации. Если злоумышленник сможет добраться до панели сигнализации и отключить ее до того, как сработает сирена или до того, как она предупредит мониторинговую компанию, то сигнализация бесполезна.Помните, что открытие двери не включает автоматическую сигнализацию. По умолчанию у вас будет 30 секунд, чтобы ввести код для отключения тревоги до того, как сработает сирена. У злоумышленника также будет 30 секунд, чтобы найти и отключить сигнализацию.

Приобретите замок для коробки панели сигнализации, если он не был в комплекте. Всегда держите панель сигнализации заблокированной. Не храните ключи на панели сигнализации или рядом с ней.

Все системы сигнализации имеют резервную батарею, но батарея может не входить в комплект вашей системы.Получите резервную батарею и держите батарею запертой в будильнике.

Панель охранной сигнализации не должна быть видна через какие-либо окна (включая небольшие окна в подвале). Его нельзя ставить рядом с входом в дом. Например, не кладите панель в грязевую комнату — комнату у входа в гараж. Помещение, в котором находится панель охранной сигнализации, должно быть защищено датчиками, или если в этой комнате нет окон, то соседняя комната также может быть защищена предпочтительно детектором движения.

Многие системы сигнализации позволяют настраивать каждую зону по-разному. Дверь в гараж можно настроить на 30-секундную задержку перед активацией сигнализации. чтобы дать вам время ввести код, в то время как датчик движения, защищающий панель сигнализации, можно настроить на немедленную активацию сигнализации.

Обязательно измените все пароли по умолчанию для системы охранной сигнализации — не только мастер-код, но и коды установщика. Эти пароли по умолчанию хорошо документированы и могут быть найдены кем угодно.

По возможности скройте провода, когда они входят в панель сигнализации. Для установки в подвале я люблю вертикально прикреплять к бетонной стене две панели 2х4, а затем прикрепите к этим стойкам лист фанеры размером 2 на 4 дюйма. Это дает мне хорошую рабочую зону, в которую я могу легко просверлить шурупы, не работая с бетоном. Затем вы можете пропустить провода за этим листом фанеры и войти в коробку панели сигнализации через отверстие в задней части коробки. Лист фанеры должен закрывать провода. в верхней части стены подвала.Оттуда я заправляю провода под изоляцию, которая окружает дом снаружи над бетонной стеной. Помните, что это не обязательно должно быть идеально. Вам нужно всего лишь на пару секунд замедлить злоумышленника.

Для панелей сигнализации, установленных на первом этаже / гипсокартоне, попробуйте пропустить все провода, скрытые через гипсокартон, а затем через заднюю часть коробки панели сигнализации. Вы не сможете скрыть подключение к источнику питания (было бы нарушением кода скрыть розетку в гипсокартоне), но это нормально, поскольку резервная батарея должна быть заблокирована внутри панели.

Подумайте о приобретении детекторов движения или датчика разбития стекла. Датчики окна обнаруживают, только если окно открыто. Разбить стекло и пройти через разбитое окно не сработает сигнализация.

Полевая проводка и факторы шума для аналоговых сигналов

Даже когда измерительная установка избегает контуров заземления или насыщения аналогового входного каскада, следуя приведенным выше рекомендациям, измеряемый сигнал почти неизбежно будет включать некоторое количество шума или нежелательного сигнала, «захваченного» из окружающей среды.Это особенно верно для аналоговых сигналов низкого уровня, которые усиливаются с помощью бортового усилителя, который имеется во многих устройствах сбора данных. Что еще хуже, платы сбора данных ПК обычно имеют некоторые цифровые входные / выходные сигналы на разъеме ввода-вывода. Следовательно, любая активность в отношении этих цифровых сигналов, поступающих от платы сбора данных или на нее, которая проходит на некоторой длине в непосредственной близости от аналоговых сигналов низкого уровня в самом соединительном кабеле, может быть источником шума в усиленном сигнале.Чтобы свести к минимуму шумовую связь от этого и других посторонних источников, может потребоваться соответствующая схема кабельной разводки и экранирования.

Прежде чем перейти к обсуждению правильной прокладки кабелей и экранирования, необходимо понять природу проблемы помеховой связи. Единого решения проблемы шумовой связи не существует. Более того, неправильное решение может усугубить проблему.

Проблема помех или шумовой связи показана на рисунке 12.

Рис. 12. Блок-схема проблемы шумоподавления

Как показано на рисунке 12, существует четыре основных механизма «улавливания» или связи шума: кондуктивный, емкостной, индуктивный и радиационный. Кондуктивная связь возникает в результате разделения токов от разных цепей с общим сопротивлением. Емкостная связь возникает из-за изменяющихся во времени электрических полей вблизи пути прохождения сигнала. Индуктивный или магнитно-связанный шум возникает из-за изменяющихся во времени магнитных полей в области, ограниченной сигнальной цепью.Если источник электромагнитного поля находится далеко от сигнальной цепи, связь электрического и магнитного полей считается комбинированной электромагнитной или радиационной связью.

Кондуктивно связанный шум

Шум, связанный с проводящей связью, возникает из-за того, что проводники имеют конечный импеданс. Влияние этих импедансов проводки необходимо учитывать при проектировании схемы подключения. Кондуктивная связь может быть устранена или минимизирована путем разрыва контуров заземления (если таковые имеются) и обеспечения разделенных возвратных сигналов на землю для сигналов высокой мощности как низкого, так и высокого уровня.Схема последовательного заземления, приводящая к токопроводящей связи, показана на рисунке 13a.

Если сопротивление общего обратного провода от A к B составляет 0,1 Ом, измеренное напряжение от датчика температуры будет изменяться на 0,1 Ом * 1 A = 100 мВ, в зависимости от того, замкнут переключатель или разомкнут. Это означает погрешность измерения температуры 10 °. Схема на Рисунке 13b обеспечивает отдельные возвратные линии на землю; таким образом, выходной сигнал датчика измеренной температуры не меняется при включении и выключении тока в цепи большой нагрузки.

Рисунок 13. Кондуктивно связанный шум

Связь емкостная и индуктивная

Аналитическим инструментом, необходимым для описания взаимодействия электрических и магнитных полей шумовых и сигнальных цепей, является математически нетривиальное уравнение Максвелла. Однако для интуитивного и качественного понимания этих каналов связи можно использовать эквиваленты схем с сосредоточенными параметрами. На рисунках 14 и 15 показан эквивалент связи электрического и магнитного полей в сосредоточенной цепи.

Рисунок 14. Емкостная связь между источником шума и сигнальной цепью, смоделированная конденсатором C _ef в эквивалентной цепи

Рисунок 15. Индуктивная связь между источником шума и сигнальной цепью, моделируемая взаимной индуктивностью M в эквивалентной цепи

Введение моделей эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами в эквивалентной схеме шума устраняет нарушение двух основных допущений анализа электрических цепей; то есть все электрические поля ограничены внутренней частью конденсаторов, а все магнитные поля ограничены внутренней частью индукторов.

Емкостная муфта

Теперь можно увидеть полезность эквивалента контуров с сосредоточенными параметрами для каналов связи. Связь электрического поля моделируется как емкость между двумя цепями. Эквивалентная емкость C _ef прямо пропорциональна площади перекрытия и обратно пропорциональна расстоянию между двумя цепями. Таким образом, увеличение разделения или минимизация перекрытия минимизируют C _ef и, следовательно, емкостную связь от схемы шума к сигнальной цепи.Другие характеристики емкостной связи также могут быть получены из модели. Например, уровень емкостной связи прямо пропорционален частоте и амплитуде источника шума и импедансу цепи приемника. Таким образом, емкостная связь может быть уменьшена за счет уменьшения напряжения или частоты источника шума или уменьшения импеданса сигнальной цепи. Эквивалентную емкость C _ef можно также уменьшить, применив емкостное экранирование. Емкостное экранирование работает путем обхода или обеспечения другого пути для индуцированного тока, поэтому он не переносится в сигнальную цепь.Надлежащее емкостное экранирование требует внимания как к расположению экрана, так и к его подключению. Экран должен быть помещен между проводниками с емкостной связью и заземлен только со стороны истока. Значительные токи заземления будут проходить по экрану, если он заземлен с обоих концов. Например, разность потенциалов в 1 В между заземлением может вызвать 2 А тока заземления в экране, если он имеет сопротивление 0,5 Ом. Между заземлениями могут существовать потенциальные различия порядка 1 В.Влияние этого потенциально большого тока заземления будет исследовано далее при обсуждении индуктивно связанных шумов. Как правило, проводящий металл или проводящий материал в непосредственной близости от пути прохождения сигнала также не следует оставлять электрически плавающим, поскольку может увеличиваться емкостный шум.

Рисунок 16. Неправильное завершение экрана — через экран проходят токи заземления

Рисунок 17. Правильное заземление экрана — через экран не протекает ток заземления или сигнала

Индуктивная муфта

Как описано ранее, индуктивная связь возникает из-за изменяющихся во времени магнитных полей в области, ограниченной контуром сигнальной цепи. Эти магнитные поля создаются токами в соседних шумовых цепях. Индуцированное напряжение V _n в сигнальной цепи определяется по формуле:

V _n = 2p fBACosÆ (1)

где f — частота синусоидально изменяющейся плотности потока, B — среднеквадратичное значение плотности потока, A — площадь контура сигнальной цепи, а Æ — угол между плотностью потока B и площадью A.

Эквивалентной моделью индуктивной связи с сосредоточенной схемой является взаимная индуктивность M, как показано на рисунке 15 (b). Что касается взаимной индуктивности M, V _n определяется по формуле:

V _n = 2p fMI _п (2)

, где I _n — действующее значение синусоидального тока в шумовой цепи, а f — его частота.

Поскольку M прямо пропорционален площади контура приемной цепи и обратно пропорционален расстоянию между цепью источника шума и сигнальной цепью, увеличение разделения или минимизация площади сигнального контура минимизирует индуктивную связь между двумя цепями.Уменьшение тока I _n в цепи шума или уменьшение его частоты также может уменьшить индуктивную связь. Плотность потока B от шумовой цепи также может быть уменьшена путем скручивания проводов источника шума. Наконец, магнитное экранирование может быть применено либо к источнику шума, либо к сигнальной цепи, чтобы минимизировать связь.

Экранировать от низкочастотных магнитных полей не так просто, как экранировать от электрических полей. Эффективность магнитного экранирования зависит от типа материала — его проницаемости, толщины и используемых частот.Из-за своей высокой относительной проницаемости сталь намного эффективнее алюминия и меди в качестве экрана для низкочастотных (примерно ниже 100 кГц) магнитных полей. Однако на более высоких частотах также можно использовать алюминий и медь. Потери на поглощение меди и стали для двух толщин показаны на рисунке 18. Свойства магнитного экранирования этих металлов совершенно неэффективны на низких частотах, таких как частоты линии электропередачи (от 50 до 60 Гц), которые являются основными низкочастотными, источники шума с магнитной связью в большинстве сред.Лучшие магнитные экраны, такие как Mumetal, можно найти для низкочастотного магнитного экранирования, но Mumetal очень хрупкий и может иметь серьезное ухудшение его проницаемости и, следовательно, снижение его эффективности в качестве магнитного экрана из-за механических ударов.

Рисунок 18. Зависимость потерь поглощения от частоты (из ссылки 1)

Из-за отсутствия контроля над параметрами шумовой цепи и относительной сложности достижения магнитного экранирования уменьшение площади контура сигнальной цепи является эффективным способом минимизировать индуктивную связь.Использование витой пары выгодно, поскольку уменьшает площадь контура в сигнальной цепи и устраняет наведенные ошибки.

Формула (2) определяет влияние протекания токов контура заземления в экране для схемы на рисунке 16. Для I _n = 2 A; f = 60 Гц; и M = 1 мкГн / фут для кабеля длиной 10 футов дает следующее:

V _n = (2) (3.142) (60) (1 ´ 10 ^–6 ´ 10) (2) = 7,5 мВ

Этот уровень шума соответствует 3.1 младший бит для диапазона 10 В, 12-битная система сбора данных. Таким образом, эффективность системы сбора данных снижается примерно до 10-битной системы сбора данных.

При использовании устройства серии E с экранированным кабелем в дифференциальном режиме площадь контура сигнальной цепи сводится к минимуму, поскольку каждая пара сигнальных проводов сконфигурирована как витая пара. Это неверно для несимметричного режима с одним и тем же устройством и одним и тем же кабелем, потому что области петель разных размеров могут быть сформированы с разными каналами.

Источники сигнала тока более устойчивы к этому типу шума, чем источники сигнала напряжения, потому что индуцированное магнитным полем напряжение появляется последовательно с источником, как показано на рисунке 19. V ₂₁ и V ₂₂ являются индуктивно связанными источниками шума, и V _c — это источник шума с емкостной связью.

Рисунок 19. Модель цепи индуктивного и емкостного сопряжения напряжения помех
(Х. В. Отт, Методы шумоподавления в электронных системах, Wiley, 1976.)

Уровень как индуктивной, так и емкостной связи зависит от амплитуды шума и близости источника шума и сигнальной цепи. Таким образом, увеличение расстояния от цепей, создающих помехи, и уменьшение амплитуды источника шума являются полезными. Кондуктивная связь возникает в результате прямого контакта; таким образом, увеличение физического отделения от шумовой цепи бесполезно.

Излучательная муфта

Излучение от источников излучения, таких как радио- и телевещательные станции и каналы связи, обычно не рассматривается как источники помех для низкочастотных (менее 100 кГц) систем измерения ширины полосы.Но высокочастотный шум может быть исправлен и введен в низкочастотные цепи с помощью процесса, называемого выпрямлением звука . Этот процесс возникает из-за того, что нелинейные переходы в ИС действуют как выпрямители. Простые пассивные R-C фильтры нижних частот на конце длинных кабелей приемника могут уменьшить выпрямление звука.

Вездесущий компьютерный терминал является источником помех электрического и магнитного полей в близлежащих чувствительных цепях. Это проиллюстрировано на рисунке 20, где показаны графики данных, полученных с помощью устройства сбора данных с коэффициентом усиления 500 и встроенным усилителем с программируемым коэффициентом усиления.Входной сигнал — короткое замыкание на клеммной колодке. Между клеммной колодкой и разъемом ввода-вывода устройства использовался неэкранированный соединительный кабель длиной 0,5 м. Для подключения дифференциального сигнала верхний и нижний входы канала были связаны вместе и к заземлению аналоговой системы. Для несимметричного подключения вход канала был привязан к заземлению аналоговой системы.

Рисунок 20. Помехоустойчивость конфигурации дифференциального входа по сравнению с конфигурацией RSE (коэффициент усиления платы сбора данных: 500; кабель: 0.5 м неэкранированный; Источник шума: компьютерный монитор)

Разные источники шума

Всякий раз, когда происходит движение соединительного кабеля, например, в условиях вибрации, следует обращать внимание на трибоэлектрический эффект, а также на индуцированное напряжение из-за изменения магнитного потока в контуре сигнальной цепи. Трибоэлектрический эффект вызывается зарядом, возникающим на диэлектрике внутри кабеля, если он не поддерживает контакт с проводниками кабеля.

Изменение магнитного потока может происходить из-за изменения площади контура сигнальной цепи, вызванного движением одного или обоих проводников — просто еще одно проявление индуктивной связи. Решение состоит в том, чтобы избежать свисания проводов и зажать кабели.

В измерительных схемах, имеющих дело со схемами очень низкого уровня, следует обратить внимание на еще один источник погрешности измерения — случайные термопары, образующиеся на стыках разнородных металлов.

Разное