Кедергілер

«Роботты техника». 4­ші деңгей. Қосымша материал. Сабақтың тақырыбы: Кедергілер Сабақтың ұзақтығы: 1 сағ. Кедергілер Кедергі ­ электроникадағы ең кеңінен тараған компоненттердің бірі болып табылады. Оның  мақсаты ­ қарапайым: бөлігін жылуға түрлендіре отырып, токтың ағысына қарсы келу. Ω Кедергінің негізгі сипаттамасы қарсылық болып табылады. Қарсылықтың өлшем бірлігі — Ом  (Ohm,  ). Қарсылық неғұрлым көп болса, соғұрлым токтың көптеген бөлігі жылуға тарайды.  Аздаған кернеумен (5 – 12 В) қуаттанатын сұлбаларда, 100 Ом бастап 100 кОм дейінгі  номиналды кедергілер кеңінен таралған. Еуропалық  таңба Америкалы қ таңба Ом заңы Ом заңы тізбектің аталған бөлігінде шаманың біреуін анықтауға мүмкіндік береді:  I токтың  күшін, U кернеуді, R қарсылықты, егер екеуі белгілі болса: Кернеуді анықтау үшін U белгісімен қатар V белгісі қолданылады. Қарапайым мақсатты қарастырайық R1 кедергісі арқылы және, сәйкесінше сосын L1 шамы арқылы өтетін токтың күшін есептейік.  Қарапайымдылығы үшін шамның өзі нөлдік дербес қарсылыққа ие деген болжам жасаймыз. Егер бізде 5 В қуат көзі болса және құжаттама бойынша 20 мА тогы кезінде жұмыс істеуі тиіс  шам болғанда, бізге жарамды номиналдың кедергісін таңдау қажет болар еді. Мұндай жағдайда, мінсіз номинал мен қолданыстағы 10 Ом айырмашылығы қатты мәнге ие  болмайды: 240 немесе 220 Ом стандартты номиналын ойланбастан ала беруге болады. Соған ұқсас, егер белгісіз болған жағдайда, біз талап етілген кернеуді есептей алар едік, ал  қолымызда қарсылықтың мәні мен токтың қалаулы күші болды. Кедергілерді қосу Кедергілерді рет­ретімен қосқан кезде, олардың қарсылығы жинақталады: Қатар қосылған кезде, қорытынды қарсылық келесі формуламен есептелінеді: Егер кедергі небәрі екеу­ақ болса, онда: Екі бірдей кедергілердің жағдайында қорытынды қарсылық қатар қосылған кезде  әрқайсысының жартылай қарсылығына тең болып табылады. Осылайша, қолдағы бардан жаңа номиналдарды алуға болады. Тәжірибе жүзінде қолдану Сұлбада кедергі орындай алатын рөлдердің ішінде келесілерін бөліп алуға болады: 1. 2. 3. Токты шектейтін кедергі (current­limiting resistor) Қысып, тартатын кедергі (pull­down / pull­up resistor) Кернеуді бөлгіш (voltage divider) Токты шектейтін кедергі Ом заңы қарастырылатын мысал токты шектейтін кедергінің мысалын көрсетеді: бізде нақты  ток жағдайында жұмысқа есептелген компонент бар ­ кедергі қажетті деңгейге дейін токтың  күшін төмендетеді. Ардуино­мен болған жағдайда шығатын байланыстардан келіп түсетін токты шектеу қажет  (output pins). Байланыс қосылған кездегі (high) кернеу 5 В құрайды. Құжаттаманың нәтижесі  бойынша, ток 40 мА аспауы тиіс. Осылайша, токты байланыстан жерге қарай қауіпсіз алып  кету үшін R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом немесе одан артық номиналы бар кедергі қажет. Қысатын және тартатын кедергілер Қысатын (pull­down) және тартатын (pull­up) кедергілер сұлбаларда оларға тек факті ғана  маңызды логикалық компоненттердің қосалқы кіретін байланысы жанындағы сұлбаларда  қолданылады. Ардуино сандық кірулері мысал болып табылады. Кедергілер кіруді «аспалы»  күйінде қалдырмас үшін қажет. Мынадай сұлбаны алайық Біз түйме басылмаған кезде (мақсаты ажыраған), кірудің кернеудің жоқтығын белгілегенін  қалаймыз. Осы жағдайда кірудің «ешқандай» күйі жоқ. Ол болжауға келмейтін тәсілмен ретсіз іске қосылмауы және қосылуы мүмкін. Оның себебі ­ айналадағы құрылған шулар: сымдар  шағын антенна сияқты әрекет етеді және электрді ортаның электрмагнитті толқындарынан  жүзеге асырады. Тізбек ашылған уақытта кернеудің болмауына кепілдік беру үшін кірудің  жанына қысатын кедергі қойылады: Енді қажетсіз ток жерге қарай кедергі арқылы кететін болады. Қысқанға дейін үлкен  қарсылықты кедергілер пайдаланылады (10 кОм және одан артық). Тізбек тұйықталған  уақытта кедергінің үлкен қарсылығы токтың көптеген бөлігіне жерге кетуіне жол бермейді:  дабыл кіретін байланысқа барады. Егер кедергінің қарсылығы аз болған жағдайда (Омның  бірліктері), тізбек тұйықталған кезде қысқаша тұйықталу жүзеге асырылатын еді. Соған ұқсас, тартатын кедергі сыртқы тізбек ашылған кезде, логикалық бірліктің қалпында  кіруді ұстап тұрады: Сол сияқты: тұйықталған тізбек кезінде энергияның жоғалуын азайту және ашылған кезде  қысқаша тұйықталудың алдын­алу үшін, үлкен номиналды кедергілер қолданылады (10 кОм  және артық). Кернеуді бөлгіш Кернеуді бөлгіш (voltage divider) бастапқы кернеуден тек оның бөлігін алу үшін ғана  пайдаланылады. Мысалы, 9 В ­ дан 5 алу. Ол жеке бапта толық сипатталған. Кедергілердің қуаттылығы Кедергілер қарсылықтан бөлек, қуаттылықтың сипатына ие болып табылады. Ол кедергі ұстап тұра алатын жүктемені анықтайды. Қарапайым керамикалық кедергілердің ішінде 0.25 Вт, 0.5  Вт және 1 Вт көрсеткіштері кеңінен таралған. Кедергіге әсер ететін жүктемені есептеу үшін  келесі формуланы пайдаланыңыз: Рұқсат етілген жүктеме артқан кезде, кедергі жылиды және оның қызмет ету мерзімі қатты  қысқаруы мүмкін. Қатты артқан кезде ­ кедергі балқи отырып, жануға әкеліп соғуы мүмкін.  Абай болыңыз!