Источники тока, напряжения и питание Ардуины
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Чт, 02/02/2017 - 13:37
Всем привет.
Вобщем, слегка запутался в этих вопросах. Сразу оговорюсь, что я любитель и электроника для меня - хобби, поэтому мог что-то элементарное упустить.
К сути:
1) Слегка запутался в том что источник питания а что источник тока. Ну вот, например, ясно что розетка - источник тока, т.к. там указано напряжение коротое она дает, а если на приборе указан номинальный ток, а напряжение не указано, то по-идее это источник тока. Но, вот, например взять УМБ (универсальные мобильные батареи) - это источник тока или напряжения? С одной стороны указано, что дает 5в, казалось бы - источник тока. Но также указано, что мол на одном выходе идет, скажем, 5в 2а, а на другом - 5в 1а. Тоесть ток тоже фиксирован. Как класифицировать такой источник эл. энергии?
То же самое генератор постоянного тока. Вроде генерирует опрежеленное напряжение, но и ток вроде тоже постоянный.
Короче говоря, помогите подсказкой, пожалуйста)
2) Теперь дальше - питание ардуины. Питание от ПК - там все ясно. Интересует автономное. Ну вот сразу же размышления мои пошли в сторону питания от УМБ. Компактный, большое разнообразие с самыми разными номиналами (вплоть до 20Ач) в случае чего - просто заменить, да и подключение простое. Но на UNO стоит ограничитель 500мА, да и вообще 2А на ардуину подавать нехорошая практика. Вот мне и интересно - УМБ будет вести себя как источник тока или источник напряжения?
И какие есть альтернативы? акумуляторные батарейки не очень подходят, требуется более-менее солидная автономность. Можно сложить батарейки в емкость побольше, но хотелось бы узнать другие решения.
Гуглил, искал на форуме, что-то узнал но ясности в вопросе не появилось. Прошу советов и ответов) Спасибо)
Гуглим закон Ома и взаимосвязь между током напряжением и сопротивлением.
Что то у Вас не правильные представления о напряжении и токе. Почитайте физику старших классов.
Идеальный источник напряжения - источник, который на своих клеммах будет поддерживать "задекларированное" напряжение. Хоть завари ему на клеммы лом, всё равно должен поддерживать напряжение.
Идеальный источник тока - источник, который будет поддерживать в нагрузке "задекларированный" ток. При этом, если надо, приложит к нагрузке и килоВольты, лишь бы обеспечить ток.
Естественно идеальных источников реально не бывает.
После изучения физики, с вопросами сюда.
Цифра где вольты означает запас по работоспособности полупроводников с определённой шириной запрещённой зоны. Допустим есть инфракрасный светодиод. В его p-n переходе есть некий полупроводник, у которого узкая запрещённая зона, электрону будет проще перескочить на более высокий энергетичекий уровень. Поэтому для зажигания ему нужно меньшее напряжение, как правило не больше 1.1 В. Так же есть синий/белый светодиод (для тех кто в танке - это одно и то же, но в белых есть люминофор - светящаяся краска), но у его материала перехода более широкая запрещённая зона, электрон нужно более сильно пинать чтобы он преодолел её. Поэтому ему нужно большее напряжение, не ниже 2.8 В. С микросхемами точно так же.
Напряжение падает в диодах, как раз из-за того что электронам нужно проскочить запрещённую зону.
Напряжение падает в резисторах, так как резистор обладает сопротивлением - способностью тормозить электроны. Физически это вязкий материал, в котором электроны теряют скорость, как пули в баллистическом желатине.
Напряжение также падает во всех элементах, имеющих свойства p-n перехода (диодов), либо резисторов. Например, открытый транзистор - это резистор, у которого очень маленькое сопротивление, поэтому напряжение на нём падает. Мизерно, но падает. Максимальная длина таких участков, в которых падает напряжение, определяет минимально возможное напряжение, при котором электроны не остановятся, при котором в цепи ещё будет существовать ток. Минимальное требуемое напряжение складывается из напряжения, требуемого собственно цепью, и последующими цепями, подключенными к ней. Допустим, есть ардуина, состоящая из микроконтроллера и стабилизатора. Микроконтроллер питается через стабилизатор, то есть не существует прямого участка цепи, питающего микроконтроллер в обход стабилизатора. В нём есть стабилитрон - диод с определённой вольт-амперной характеристикой, открывающийся при некотором минимальном напряжении. Для ардуинного стабилизатора 7805 это напряжение - 1.25 В. это значит, что ардуине для работы требуется напряжение не менее 5.0+1.25=6.25 В. Реально часть напряжения ещё погасится в пассивных элементах, других диодах и т. п., поэтому считается 2 В, итого к стабилизатору ардуны надо подводить не менее 7 В. Иначе он не обеспечит минимум 5 В на выходе, а уже это приведёт к подобным эффектам в следующем участке цепи (собственно микроконтроллере).
В радиолампах ещё сложнее, нужно такое напряжение, которое способно пройти вакуум пространства лампы. Грубо говоря, расстояние между элетродами лампы (точнее, связь между количеством энергии для преодоления порога, после которого возможно существование электрического тока между электродами, и расстоянием между этими электродами) можно называть "запрещённой зоной" вакуума в лампе.
Поэтому при выборе напряжения нужно, чтобы оно было не ниже минимума, но и не выше неприемлемо большого значения, т. к. лишнее напряжение нужно гасить, либо преобразовывать в меньшее.
Цифра с амперами - это запас мощности. Допустим работает мощный резистор (лампа), при этом он будет потреблять некий ток. Ток - сам по себе процесс, тормозящий электроны, то есть наличие тока обусловливает падение, просадку напряжения. Чем больший ток способен отдавать источник, при котором напряжение ещё не упадёт ниже недопустимого плинтуса (пересечение которого прервёт ток, остановит движение электронов полностью), и есть этот запас. При выборе руководствуются правилом "чем больше тем лучше" в пределах стоимости. Источники 5В 1А и 5В 100А одинаково хорошо подходят для ардуины, но стоамперный обычно дороже.
И для тех кто в танке, любой источник питания - это источник тока. Просто некоторые из них обеспечивают этот ток при одном напряжении (скажем, импульсники 5/9/12/16/18/20/24/36 В), некоторые при другом (скажем, солнечные панели, с которых не снять больше 2 В). Поэтому последние соединяют последовательно как батарейки, просто для того чтобы обеспечить запас напряжения - т. к. иначе ток который они выдают, не сможет преодолеть цепь потребителя вообще. Допустим, один элемент AA/R6 выдаёт напряжение не более 1.45 В, и ток до ампера. Умножим, получим 1.45 Вт*час, ардуина бы и рада поработать, да только эти 1.45 В пройдут два ближайших транзистора и угаснут почти до нуля, и ток через них так и останется на уровне десятков микроампер. Нужно чтобы диоды/транзисторы открылись, а для этого надо либо дополнительно второй/третий такой элемент, либо сделать скажем блокинг-генератор, который будет преобразовывать 1.4 В в 5, и контроллер сможет выйти в рабочий режим. Потому что в блокинг-генераторе только один транзистор, и некоторые из транзисторов способны открыться при таких напряжениях.
Любители подменять понятия, не приметаем сюда драйверы тока, типа для светодиодов. Это просто устройства, которые могут уравлять своим выходным напряжением, чтобы опеспечивать некий фиксированный ток.
Не верно. Цитирую вику: "Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока."
Большое спасибо за развернутый ответ, многое по вопросу стало на свои места.
"Поэтому при выборе напряжения нужно, чтобы оно было не ниже минимума, но и не выше неприемлемо большого значения, т. к. лишнее напряжение нужно гасить, либо преобразовывать в меньшее.
Цифра с амперами - это запас мощности. Допустим работает мощный резистор (лампа), при этом он будет потреблять некий ток. Ток - сам по себе процесс, тормозящий электроны, то есть наличие тока обусловливает падение, просадку напряжения. Чем больший ток способен отдавать источник, при котором напряжение ещё не упадёт ниже недопустимого плинтуса (пересечение которого прервёт ток, остановит движение электронов полностью), и есть этот запас. При выборе руководствуются правилом "чем больше тем лучше" в пределах стоимости. Источники 5В 1А и 5В 100А одинаково хорошо подходят для ардуины, но стоамперный обычно дороже."
Это, фактически, и есть ответом на мой вопрос)
Источник напряжения - это фксированное напряжение (с бесконечным током при увеличении нагрузки в идеальном случае)
Источник тока - это фиксированный ток через нагрузку (с бесконечным напряжением при уменьшении нагрузки в идеальном случае)
Обычно подразумевается "источник напряжения", а указанный ток - это максимальный ток, когда источник обеспечивает заданно напряжение на выходе
(т.к. данный источник тока не являтся идеальным,
его "идеалььность" заканчивается на определенном максимальном токе потребления)
Т.е. Блок питания на 5В и 500 мА, это есть "Источник напряжения", который перестает быть "Источником напряжения" при токе свыше 500 мА.
Непосредственно "Источники тока" - это отдельные и довольно редкие схемотехнические решения (обычно внутри узлов/блоков) устройства.
Например используются как нагрузка для отдельных каскадов, увеличивающая коэффициент усиления, динамический диапазон, линейность каскада.
А также обеспечивающих больший диапазон питающих напряжений каскада (полезно при работе от аккумуляторов, батареек)
Да ну, нафиг, редкие. Драйвера светодиодов уже вспоминали здесь.
Собственно, между источником тока и источником напряжения разница не качественная, а лишь количественная.
Любой источник (в пределах рабочего диапазона) можно представить эквивалентной схемой из источника ЭДС и последовательно включенного резистора. Сопротивление этого резистора называется внутренним совпротивлением источника.
Так вот, если сопротивление этого резистора много меньше сопротивления нагрузки, такой источник называется источником напряжения, а если намного больше - источником тока.