Теоретический вопрос

Ildash
Offline
Зарегистрирован: 27.02.2013

Даже два вопроса:

1) Безопасно ли подсоединять напрямую пины А0 и 5V? Если да, почему не происходит короткого замыкания?

Скажу честно, не подумав хорошенько я их все-таки соединил )), но ничего не взорвалось, ардуино выдавало 1023 при чтении с A0.

2) По закону Ома - U = R*I. Если мы в цепь между A0 и 5V вставит резистор, то что изменится - I или U? И почему? А как вычислить их кокретные значения?

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

на второй вопрос ответит закон Ома.

Ildash
Offline
Зарегистрирован: 27.02.2013

2) Не понятно. Я не знаю U и I  одновременно. Как их вычислять?

Если можно посчитайте пожалуйста значения при R = 220 Oм.

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Если вы в цепи между A0 и 5V поставите резистор то по закону ома изменится ток будет так. U=I*R   5=I*220   I=5/220 >> 0,02А. 

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Может вы просто не понимаете этой зависимости. В вашем случае нужно понимать что напряжение это не разность потенциалов и не ЭДС. И при включении последовательно резитора - у вас напряжение не упадет (ну может чуть чуть), а сила тока уменьшится.

maksim
Offline
Зарегистрирован: 12.02.2012

Nikelbak пишет:

Если вы в цепи между A0 и 5V поставите резистор то по закону ома изменится ток будет так. U=I*R   5=I*220   I=5/220 >> 0,02А. 

Не верно, 20мА будет если резистор поставить между GND и 5V.

Аналоговые и цифровые выводы в режиме входа в идеале имеют сопротивление равное бесконечности, в реальности же это гигаомы, в расчетах входное сопротивление АЦП и портов обычно не учитывают.

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Почему не верно то посчитайте сами. Да и потом 0,02А это и есть 20мА. в 1А 1000мА

Ildash
Offline
Зарегистрирован: 27.02.2013

Nikelbak пишет:

Если вы в цепи между A0 и 5V поставите резистор то по закону ома изменится ток будет так. U=I*R   5=I*220   I=5/220 >> 0,02А. 

 

Остается непонятным то, что показания A0 при подключении резистора падают, то есть напряжение не остается равным 5V.  Падает существенно: при подключении светодиода и резистора на 220 Ом, А0 показывает 600-700.

Вот мои вычисления:

1) R = 220 Ohm, U = 1002/1023 * 5 = 4,9 V : I = U/R = 0,022(27) A

2) R = 440 Ohm, U = 982/1023 * 5 = 4.79 V : I = U/R = 0,01 A

Получается, что падают одновременно и ток и напражение. Что здесь за хитрая зависимость?

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Блин придется объяснять на пальцах. Честно говоря я и сам сталкивался с этими непонятками - гугл мне очень помог. Ну и ладно, мне не в падлу.

Вы получили ток на выходе 0,022А теперь чтобы определить какое напряжение будет на входе Ардуино - нужно взять внутреннее сопративление входа (примерно 100Мом) поделить его на сумму этого сопративления и токоограничивающего резистора и умножить на напряжение питания. Вот так:

А в эквиваленте вся ваша система на самом деле является делителем напряжения, а это значит что показания будут эквивалентны выходу этого делителя . Т.е. все равно что мерить Вольтметром вот такую схему:

Вы получаете значения U2. Надеюсь понятно.

 

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Закон ома ну ни куда не денешь. И напряжение .... я еще раз говорю это не потенциал, и не ЭДС. Не запаривайтесь над этими понятиями. ПОЙМИТЕ раз и на всегда - всегда есть потери при использовании резисторов. само собой что даже если бы схема не была эквивалентом делителя напряжения то все равно вы бы потеряли часть напряжения (но это мизер). При ваших подсчетах вы должны получить 4,5В на входе ардуино. теперь посмотрим сколько примерно должно быть значение АЦП. 5/1023=4.5/Х >>>в пределах 900. Это при всем при том что все наши расчеты приблизительные.

maksim
Offline
Зарегистрирован: 12.02.2012

Nikelbak, вы зачем человека вводите в заблуждение??? какие 22 мА ??? какие 100 МОм ???

Nikelbak пишет:
Почему не верно то посчитайте сами. Да и потом 0,02А это и есть 20мА. в 1А 1000мА
Причем тут расчет??? Сообщение внимательно прочитайте. Если между A0 и +5V поставить резистор 220 Ом, с учетом выше сказанного, ток проходящий через резистор будет равен примерно 0,00000001А так как напряжение на этом резисторе будет примерно 0,00000001В, а не 5 вольт, как вы написали в расчете.

mixail844
Offline
Зарегистрирован: 30.04.2012

не забывайте учитывать то как настроен пин,на вход-выход и подключен ли внутренний резистор или нет

maksim
Offline
Зарегистрирован: 12.02.2012

 

Ildash пишет:

1) R = 220 Ohm, U = 1002/1023 * 5 = 4,9 V

2) R = 440 Ohm, U = 982/1023 * 5 = 4.79 V

Вы куда эти резисторы подключаете? Один вывод резистора к А0, а другой вывод к +5V так? Если так, то может у вас резисторы на 220 КОм и 440 КОм?

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Вопрос был - не сдохнет ли аналоговый вход если его подключить напрямую к +5В. ответ не сдохнет если не больше.

А второй вопрос помоему по другому понять нельзя. Человек спросил как и почему - я ответил.  Товарищ все правильно посчитал, просто понять не может почему так. И кстати килоомы тут не нужны.

std
Offline
Зарегистрирован: 05.01.2012

таки непонятно, зачем нужно рассчитать именно конкретное значение на АЦП? я так понимаю что мутится вольтметр на ардуине. вот его формула: Uin=ADC*5*D/1024

где Uin - напряжение на входе, ADC - показания АЦП, D - коэффициент деления делителя,  равный R2/(R1+R2)
 
при условии что делитель из двух резисторов, и напряжение снимается со второго, т. о. нижнего по схеме Nikelbak
 
таки делить надо не на 1023 а на 1024, не забываем про ноль, да. ноль - это тоже цифра, так же выдаваемая АЦП как и остальные 1023.
 

 

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

да хоть на 1025 - я же говорю все примерно. Может и вольтметр. Но челоек пишет про 5В - зачем тогда делитель.

Вопрос то другой. Вот возьмите резистор и подключите его последовательно к источнику питания 5В и померьте напряжение на выходе - напряжение не будет 5В оно будет меньше. но не на много. А все потому что и вольтметр имеет внутреннее сопративление. То же самое и со входом ардуины. Вот человек и не может понять почему так. 

Ну вобщем это лично я так понял.

Тут лучше выслушать версию топикстартера а не гадать.

Evgen
Evgen аватар
Offline
Зарегистрирован: 10.06.2011

Nikelbak пишет:

Вот возьмите резистор и подключите его последовательно к источнику питания 5В

А как это подключить резистрор последовательно к источнику питания? А параллельно как?

maksim
Offline
Зарегистрирован: 12.02.2012

Nikelbak пишет:

Вопрос то другой. Вот возьмите резистор и подключите его последовательно к источнику питания 5В и померьте напряжение на выходе - напряжение не будет 5В оно будет меньше. но не на много. А все потому что и вольтметр имеет внутреннее сопративление. То же самое и со входом ардуины. Вот человек и не может понять почему так. 

Вот именно вольтметр так же как и вход имеет большое сопротивление и не 100МОм, а больше - около гигаома (а то и еще больше). Напряжение с резистором 220 Ом и без него будет отличаться примерно  0,00000001В, так вот скажите в каком месте в этой цепи может возникнуть посчитанный вами ток аж в 0,02А (20мА) ??? 

AlexFisher
AlexFisher аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.12.2011

А "параллельно источнику питания" - это зачем? Это делают только для того, чтобы выхлдной конденсатор разряжался после выключения

По поводу "закон Ома" - недостаточно, нужен еще и закон Киркгофа!

На пальцах;

1. Подключаем А0 напрямую к +5В - получаем 1023

2. Подключаем через резистор R - получаем Х (меньше, чем 1023)

3. Входное сопротивление для А0 считается (из простой пропорции) Ra0 = R * X / (1023-X)

Теоретически, конечно, да, должно быть мегом 10, не меньше, практически же там еще и реактивное сопротивление присутствует, которое зависит и от потенциала соседних ног, и от частоты опроса... много от чего. Я обычно считаю, что оно 1 МОм.

Общий ток в измерительной цепи будет I=5/(R+Ra0)

maksim
Offline
Зарегистрирован: 12.02.2012

AlexFisher пишет:

Теоретически, конечно, да, должно быть мегом 10, не меньше, практически же там еще и реактивное сопротивление присутствует, которое зависит и от потенциала соседних ног, и от частоты опроса... много от чего. Я обычно считаю, что оно 1 МОм.

Мультиметр выставлен на 200 МОм, зашкаливает. Думаю что считать 1МОм не верно.

AlexFisher
AlexFisher аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.12.2011

Мегомом меряется активное сопротивление. Оно, наверно, под гигаом, не меньше. Я считаю 1 МОм, то есть я беру 1 Мом, чтобы понять, не вносит ли он погрешность в измеряемую цепь. И вообще, стараюсь, чтобы выходное сопротивление измеряемого сигнала было не меньше 10 кОм.

Ildash
Offline
Зарегистрирован: 27.02.2013

maksim пишет:

Вы куда эти резисторы подключаете? Один вывод резистора к А0, а другой вывод к +5V так? Если так, то может у вас резисторы на 220 КОм и 440 КОм?

Да, так. Резисторы на 220 Ом, проверил.  

 

mixail844 пишет:

не забывайте учитывать то как настроен пин,на вход-выход и подключен ли внутренний резистор или нет

Настроен на вход, внутренний резистор не подключал. При соединении с землей через резистор 10 kOhm А0 показывает 0.

 

Nikelbak пишет:

Вы получили ток на выходе 0,022А теперь чтобы определить какое напряжение будет на входе Ардуино - нужно взять внутреннее сопративление входа (примерно 100Мом) поделить его на сумму этого сопративления и токоограничивающего резистора и умножить на напряжение питания. Вот так:

А в эквиваленте вся ваша система на самом деле является делителем напряжения, а это значит что показания будут эквивалентны выходу этого делителя . Т.е. все равно что мерить Вольтметром вот такую схему:

Вы получаете значения U2. Надеюсь понятно.

Посчитаем неизвестное внутреннее сопротивление X исходя из наших данных:

1) R2 = 220 Ohms, U2 = 4,9 V => 5 * 220 / (220 + X) = 4,9 => X = 4,5 Ohms

2) R2 = 440 Ohms, U2 = 4,79 V => 5 * 440 / (440 + X) = 4,79 => X = 19,3 Ohms

Вообще из этой формулы следует, что U2 стремится к U при увеличении сопротивления R2. Практика показывает другое: при R2 = 10 KOhms U2 = 2,5 V. То есть При увеличении R2, U2 падает.

 

AlexFisher пишет:

А "параллельно источнику питания" - это зачем? Это делают только для того, чтобы выхлдной конденсатор разряжался после выключения

По поводу "закон Ома" - недостаточно, нужен еще и закон Киркгофа!

На пальцах;

1. Подключаем А0 напрямую к +5В - получаем 1023

2. Подключаем через резистор R - получаем Х (меньше, чем 1023)

3. Входное сопротивление для А0 считается (из простой пропорции) Ra0 = R * X / (1023-X)

Теоретически, конечно, да, должно быть мегом 10, не меньше, практически же там еще и реактивное сопротивление присутствует, которое зависит и от потенциала соседних ног, и от частоты опроса... много от чего. Я обычно считаю, что оно 1 МОм.

Общий ток в измерительной цепи будет I=5/(R+Ra0)

Не понимаю откуда взялась формула Ra0 = R * X / (1023-X), но похоже на правду: во всех проведённых экспериментах Ra0 почти одинакова и очень близка к 10 кОм.

maksim
Offline
Зарегистрирован: 12.02.2012

Ildash пишет:

maksim пишет:

Вы куда эти резисторы подключаете? Один вывод резистора к А0, а другой вывод к +5V так? Если так, то может у вас резисторы на 220 КОм и 440 КОм?

Да, так. Резисторы на 220 Ом, проверил. 

Либо вы как-то не так проверили резисторы, либо у вас неисправен МК, либо что то на плате, потому как у меня, даже если ставлю резистор на 22 кОм АЦП возвращает 1023.

Nikelbak
Nikelbak аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.03.2011

Ildash вы не правильно посчитали у вас по моей формуле сверху Х и снизу R1+X. Блин ребят ну я не знаю как вам еще это объяснить.

AlexFisher благодарю за помощ в объяснении. Вообще канечно я тоже пользуюсь цифрой в 10Мом. Хотя во многих описаловках ардуин пишут что близко к 100Мом.

Ildash - вы определите задачу корректнее, ато вы так пишите - как будто вы вообще не в курсе принципов электроники, и вам это все нужно разжевать.

Если вас просто беспокоит то что при использовании резистора вы не получаете в АЦП 1024 то это один вопрос. А если вам не понятно что изменяется ток или напряжение, при подключении резистора (Последовательно источнику питания, что означает токоограничивающий резистор), то тут вам википедия и измерители в помощ. 

AlexFisher
AlexFisher аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.12.2011

Ildash пишет:

Не понимаю откуда взялась формула Ra0 = R * X / (1023-X), но похоже на правду: во всех проведённых экспериментах Ra0 почти одинакова и очень близка к 10 кОм.

Я же написал, из пропорции! Отношение напряжений равно отношению сопротивлений (при равном токе, а ток здесь равный по 1-му закону Кирхгофа)

R/Ra0 = U(R)/U(Ra0) = (1023-X)/X

А с низким входным сопротивлением у аналогового входа я уже встречался - похоже, что-то сдохло в контроллере.

Ildash
Offline
Зарегистрирован: 27.02.2013

Nikelbak пишет:

Ildash вы не правильно посчитали у вас по моей формуле сверху Х и снизу R1+X. Блин ребят ну я не знаю как вам еще это объяснить.

AlexFisher благодарю за помощ в объяснении. Вообще канечно я тоже пользуюсь цифрой в 10Мом. Хотя во многих описаловках ардуин пишут что близко к 100Мом.

Ildash - вы определите задачу корректнее, ато вы так пишите - как будто вы вообще не в курсе принципов электроники, и вам это все нужно разжевать.

Если вас просто беспокоит то что при использовании резистора вы не получаете в АЦП 1024 то это один вопрос. А если вам не понятно что изменяется ток или напряжение, при подключении резистора (Последовательно источнику питания, что означает токоограничивающий резистор), то тут вам википедия и измерители в помощ. 

Спасибо! Теперь я разобрался. Получается R_внутр = 10кОм. 

В электронике я и правда плохо разбираюсь. Пытаюсь хоть как-то восполнить свои пробелы в образовании. 

 

AlexFisher пишет:

А с низким входным сопротивлением у аналогового входа я уже встречался - похоже, что-то сдохло в контроллере.

Хм. Жаль, если это в самом деле так.

Я не могу больше отнимать у вас время, спасибо вам за ответы. Пойду читать учебник по схемотехнике)

Snubist
Offline
Зарегистрирован: 18.02.2013

Пойду читать учебник по схемотехнике

Тогда уж лучше по ОТЦ (основы теории цепей):)