Напряжение в последовательном соединении: Сила тока при последовательном соединении

Содержание

Сила тока при последовательном соединении

В электрических цепях используются различные типы соединений. Основными являются последовательные, параллельные и смешанные схемы подключений. В первом случае используется несколько сопротивлений, соединенных в единую цепочку друг за другом. То есть, начало одного резистора соединяется с концом второго, а начало второго – с концом третьего и так далее, до любого количества сопротивлений. Сила тока при последовательном соединении будет одинаковой во всех точках и на всех участках. Для определения и сравнения других параметров электрической цепи, следует рассматривать и остальные виды соединений, обладающие собственными свойствами и характеристиками.

Последовательное и параллельное соединение сопротивлений

Любая нагрузка обладает сопротивлением, препятствующим свободному течению электрического тока. Его путь проходит от источника тока, через проводники к нагрузке. Для нормального прохождения тока, проводник должен обладать хорошей проводимостью и легко отдавать электроны. Это положение пригодится далее при рассмотрении вопроса, что такое последовательное соединение.

В большинстве электрических цепей применяются медные проводники. Каждая цепь содержит приемники энергии – нагрузки, обладающие различными сопротивлениями. Параметры соединения лучше всего рассматривать на примере внешней цепи источника тока, состоящей из трех резисторов R1, R2, R3. Последовательное соединение предполагает поочередное включение этих элементов в замкнутую цепь. То есть начало R1 соединяется с концом R2, а начало R2 – с концом R3 и так далее. В такой цепочке может быть любое количество резисторов. Эти символы используют в расчетах последовательные и параллельные соединения.

Сила тока на всех участках будет одинаковой: I = I1 = I2 = I3, а общее сопротивление цепи составит сумму сопротивлений всех нагрузок: R = R1 + R2 + R3. Остается лишь определить, каким будет напряжение при последовательном соединении. В соответствии с законом Ома, напряжение представляет собой силу тока и сопротивления: U = IR. Отсюда следует, что напряжение на источнике тока будет равно сумме напряжений на каждой нагрузке, поскольку ток везде одинаковый: U = U1 + U2 + U3.

При постоянном значении напряжения, ток при последовательном соединении будет находиться в зависимости от сопротивления цепи. Поэтому при изменении сопротивления хотя-бы на одной из нагрузок, произойдет изменение сопротивления во всей цепи. Кроме того, изменятся ток и напряжение на каждой нагрузке. Основным недостатком последовательного соединения считается прекращение работы всех элементов цепи, при выходе из строя даже одного из них.

Совершенно другие характеристики тока, напряжения и сопротивления получаются при использовании параллельного соединения. В этом случае начала и концы нагрузок соединяются в двух общих точках. Происходит своеобразное разветвление тока, что приводит к снижению общего сопротивления и росту общей проводимости электрической цепи.

Для того чтобы отобразить эти свойства, вновь понадобится закон Ома. В данном случае сила тока при параллельном соединении и его формула будет выглядеть так: I = U/R. Таким образом, при параллельном соединении n-го количества одинаковых резисторов, общее сопротивление цепи будет в n раз меньше любого из них: Rобщ = R/n. Это указывает на обратно пропорциональное распределение токов в нагрузках по отношению к сопротивлениям этих нагрузок. То есть, при увеличении параллельно включенных сопротивлений, сила тока в них будет пропорционально уменьшаться. В виде формул все характеристики отображаются следующим образом: сила тока – I = I1 + I2 + I3, напряжение – U = U1 = U2 = U3, сопротивление – 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.

При неизменном значении напряжения между элементами, токи в этих резисторах не имеют зависимости друг от друга. Если один или несколько резисторов будут выключены из цепи, это никак не повлияет на работу других устройств, остающихся включенными. Данный фактор является основным преимуществом параллельного соединения электроприборов.

В схемах обычно не используется только последовательное соединение и параллельное соединение сопротивлений, они применяются в комбинированном виде, известном как смешанное соединение. Для вычисления характеристик таких цепей применяются формулы обоих вариантов. Все расчеты разбиваются на несколько этапов, когда вначале определяются параметры отдельных участков, после чего они складываются и получается общий результат.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Основным законом, применяемым при расчетах различных видов соединений, является закон Ома. Его основным положением является наличие на участке цепи силы тока, прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной сопротивлению на данном участке. В виде формулы этот закон выглядит так: I = U/R. Он служит основой для проведения расчетов электрических цепей, соединяемых последовательно или параллельно. Порядок вычислений и зависимость всех параметров от закона Ома наглядно показаны на рисунке. Отсюда выводится и формула последовательного соединения.

Более сложные вычисления с участием других величин требуют применения правила Кирхгофа. Его основное положение заключается в том, что несколько последовательно соединенных источников тока, будут обладать электродвижущей силой (ЭДС), составляющей алгебраическую сумму ЭДС каждого из них. Общее сопротивление этих батарей будет состоять из суммы сопротивлений каждой батареи. Если выполняется параллельное подключение n-го количества источников с равными ЭДС и внутренними сопротивлениями, то общая сумма ЭДС будет равно ЭДС на любом из источников. Значение внутреннего сопротивления составит rв = r/n. Эти положения актуальны не только для источников тока, но и для проводников, в том числе и формулы параллельное соединение проводников.

В том случае, когда ЭДС источников будет иметь разное значение, для расчетов силы тока на различных участках цепи применяются дополнительные правила Кирхгофа.

Как распределяется напряжение при последовательном соединении

Как я и обещал в статье про переменные резисторы (ссылка), сегодня речь пойдет о возможных способах соединения резисторов, в частности о последовательном соединении и о параллельном.

Последовательное соединение резисторов.

Давайте начнем с рассмотрения цепей, элементы которой соединены последовательно. И хоть мы и будем рассматривать только резисторы в качестве элементов цепи в данной статье, но правила, касающиеся напряжений и токов при разных соединениях будут справедливы и для других элементов. Итак, первая цепь, которую мы будем разбирать выглядит следующим образом:

Здесь у нас классический случай последовательного соединения – два последовательно включенных резистора. Но не будем забегать вперед и рассчитывать общее сопротивление цепи, а для начала рассмотрим все напряжения и токи. Итак, первое правило заключается в том, что протекающие по всем проводникам токи при последовательном соединении равны между собой:

А для определения общего напряжения при последовательном соединении, напряжения на отдельных элементах необходимо просуммировать:

В то же время, по закону Ома для напряжений, сопротивлений и токов в данной цепи справедливы следующие соотношения:

Тогда для вычисления общего напряжения можно будет использовать следующее выражение:

Но для общего напряжение также справедлив закон Ома:

Здесь – это общее сопротивление цепи, которое исходя из двух формул для общего напряжения равно:

Таким образом, при последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет равно сумме сопротивлений всех проводников.

Например для следующей цепи:

Общее сопротивление будет равно:

Количество элементов значения не имеет, правило, по которому мы определяем общее сопротивление будем работать в любом случае 🙂 А если при последовательном соединении все сопротивления равны (), то общее сопротивление цепи составит:

в данной формуле равно количеству элементов цепи.

С последовательным соединением резисторов мы разобрались, давайте перейдем к параллельному.

Параллельное соединение резисторов.

При параллельном соединении напряжения на проводниках равны:

А для токов справедливо следующее выражение:

То есть общий ток разветвляется на две составляющие, а его значение равно сумме всех составляющих. По закону Ома:

Подставим эти выражения в формулу общего тока:

А по закону Ома ток:

Приравниваем эти выражения и получаем формулу для общего сопротивления цепи:

Данную формулу можно записать и несколько иначе:

Таким образом, при параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Аналогичная ситуация будет наблюдаться и при большем количестве проводников, соединенных параллельно:

Смешанное соединение резисторов.

Помимо параллельного и последовательного соединений резисторов существует еще смешанное соединение. Из названия уже понятно, что при таком соединении в цепи присутствуют резисторы, соединенные как параллельно, так и последовательно. Вот пример такой цепи:

Давайте рассчитаем общее сопротивление цепи. Начнем с резисторов и – они соединены параллельно. Мы можем рассчитать общее сопротивление для этих резисторов и заменить их в схеме одним единственным резистором :

Теперь у нас образовались две группы последовательно соединенных резисторов:

Заменим эти две группы двумя резисторами, сопротивление которых равно:

Как видите, схема стала уже совсем простой ) Заменим группу параллельно соединенных резисторов и одним резистором :

И в итоге у нас на схеме осталось только два резистора соединенных последовательно:

Общее сопротивление цепи получилось равным:

Таким вот образом достаточно большая схема свелась к простейшему последовательному соединению двух резисторов 😉

Тут стоит отметить, что некоторые схемы невозможно так просто преобразовать и определить общее сопротивление – для таких схем нужно использовать правила Кирхгофа, о которых мы обязательно поговорим в будущих статьях. А сегодняшняя статья на этом подошла к концу, до скорых встреч на нашем сайте!

«- Я тебе как электрику объясняю: Надя спит с мужиками последовательно, а Света параллельно. Кто из них шмара вавилонская?

— Ну, Света наверное.
— Вот! А мне, как кладовщику, видится немного другое: «поблядушка обыкновенная» — 2 штуки! »

«- А теперь скажи мне отрок, как течёт электричество по проводам электрическим, и цепям рукотворным, последовательным да параллельным, от плюса к минусу со скоростью света в вакууме?
— С Божьей помощью, батюшка! С Божьей помощью. »

Ну да ладно, достаточно! Шутки — штуками, а пора бы уже дело делать. Так что «Копайте пока здесь! А я тем временем схожу узнаю — где надо. », а заодно набросаю пару-тройку калькуляторов на заданную тему.

Итак.
При последовательном соединении проводников

сила тока во всех проводниках одинакова, при этом общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на концах каждого из проводников.
При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов, а сила тока в цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках.
Поясним рисунком с распределением напряжений, токов и формулами.


Рис.1

Расчёт проведём для 4 резисторов (проводников), соединённых последовательно или параллельно. Если элементов в цепи меньше, то оставляем лишние поля в таблице не заполненными.
Заодно, при желании узнать распределение значений токов и напряжений на каждом из элементов при последовательном и параллельном соединениях, есть возможность ввести величину общего напряжения в цепи U. А есть возможность не вводить.

Короче, все вводные, помеченные * — к заполнению не обязательны.

РАСЧЁТ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
проводников

Теперь, что касается последовательных и параллельных соединений конденсаторов и катушек индуктивности.
Схема, приведённая на Рис.1 для проводников и резисторов, остаётся в полной силе и для катушек с конденсаторами, распределение напряжений и токов тоже никуда не девается, трансформируется лишь осмысление того, что токи эти и напряжения обязаны быть переменными.

Почему переменными?
А потому, что для постоянных значений этих величин — сопротивление конденсаторов составляет в первом приближении бесконечность, а катушек — ноль, соответственно и токи будут равны либо нулю, либо бесконечности, а для переменных значений иметь ярко выраженную зависимость от частоты.

Поэтому, для желающих рассчитать величины напряжений и токов в последовательных или параллельных цепях, состоящих из конденсаторов и катушек индуктивности, имеет полный смысл выяснить на странице ссылка на страницу значения реактивных сопротивлений данных элементов при интересующей Вас частоте и подставить эти значения в таблицу для расчёта проводников и резисторов. А в качестве общего напряжения в цепи — подставлять действующее значение амплитуды переменного тока.

Ну а теперь приведём таблицы для расчёта значений ёмкостей и индуктивностей при условии последовательного и параллельного соединений конденсаторов и катушек в количестве от 2 до 4 штук.
Расчёт поведём на основании хрестоматийных формул:

С = С 1 + С 2 +. + С n и 1/L = 1/L 1 + 1/L 2 +. + 1/L n для параллельных цепей и
L = L 1 + L 2 +. + L n и 1/С = 1/С 1 + 1/С 2 +. + 1/С n для последовательных.

Как и в предыдущей таблице вводные, помеченные * — к заполнению не обязательны.

РАСЧЁТ ЁМКОСТИ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
конденсаторов

Ну и в завершении ещё одна таблица.

РАСЧЁТ ИНДУКТИВНОСТИ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
катушек

Тут важно заметить, что приведённые в последней таблице расчёты верны только для индуктивно не связанных катушек, то есть для катушек, намотанных на разных каркасах и расположенных на значительных расстояниях друг от друга, во избежание, пересечения взаимных магнитных полей.

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение

При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

Применение

Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

Параллельное соединение

В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

Применение

Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

Работа тока

Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

А=I х (U1 + U2) х t

Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

А = А1+А2

Мощность тока

При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

Р=U х I

После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

Р=Р1 + Р2

Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

qобщ= q1 = q2 = q3

Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

U= q/С

Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

С= q/(U1 + U2 + U3)

Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

С= (q1 + q2 + q3)/U

Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

С=С1 + С2 + С3

Смешанное соединение проводников

В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

Теперь используем формулу расчета сопротивления:
  • Первая формула для последовательного вида соединения.
  • Далее, для параллельной схемы.
  • И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

Последовательное соединение — урок. Физика, 8 класс.

При последовательном соединении все потребители подключены друг за другом.

 

 

Рис. \(1\). Последовательно соединённые потребители

 

На рисунке показано последовательное соединение, в которое включены три лампочки и источник тока.

Если такое соединение подключают к источнику тока, тогда через все потребители течёт ток одинаковой силы.

 

I=I1=I2=I3=…


При последовательном соединении электрическое напряжение между полюсами источника тока постепенно распределяется на все последовательно включённые потребители. Напряжение на каждом участке можно рассчитать по закону Ома: \(U = IR\). Напряжение, которое таким образом рассчитано для участка цепи, называют падением напряжения.

 

U=U1+U2+U3+…


Общее сопротивление при последовательном соединении является суммой всех отдельных сопротивлений.

 

R=R1+R2+R3+…

 

Недостаток последовательного соединения такой: если на одном из участков цепи какой-либо из потребителей не работает (например, перегорела одна лампочка), тогда ток не течёт во всей цепи. Примером последовательного соединения является гирлянда новогодних лампочек.
Чем больше проводников включены в цепь последовательного соединения, тем будет больше общее сопротивление цепи и, вместе с тем, — меньше сила протекающего в цепи тока.

 

Рис. \(2\). Проводники


Источники тока выгодно связывать последовательным соединением (соединяя противоположные полюса), так как при этом общее напряжение цепи становится больше.

 

Рис. \(3\). Несколько источников тока

 

Последовательно с потребителем в цепь включают электрический предохранитель. Предохранитель размыкает электрическую цепь, если сила тока превышает допустимое значение.


Рис. \(4\). Различные предохранители и держатели (гнёзда) предохранителей

Источники:


Рис. 1, Последовательно соединённые потребители. © ЯКласс.
Рис. 2. Проводники. © ЯКласс.
Рис. 3. http://andzja.wordpress.com/category/elektriba/
Рис. 4. http://www.hjertmans.lv/index.php?show_me=produkti&kategorija=672&nodala_id=5
http://www.ndg.lv/latvian/Macibas/FizInter/b2.2.4.htm

Ток и напряжения при последовательном соединении резистивного, индуктивного и емкостного элементов

Пусть в ветви (рис. 3.8), состоящей из последовательно соединенных элементов r, L и С, т. е. в последовательном контуре или rLC-цепи, известен ток


Выясним, каковы напряжения на отдельных элементах и на входе.
На основании второго закона Кирхгофа

Постоянная интегрирования в выражении для принята равной нулю, так как в установившемся режиме, как уже указывалось, напряжение на любом участке цепи синусоидальное.
Из полученных выражений для видно, что напряжение на сопротивлении совпадает по фазе с током, напряжение на индуктивности опережает ток по фазе на угол π/2, а напряжение на емкости отстает по фазе от тока на угол π/2.

На рис. 3.9 показаны кривые мгновенных значений тока и напряжений в случае, если амплитуда напряжения на индуктивности больше амплитуды напряжения на емкости . Синусоида совпадает по фазе с синусоидой тока, а синусоиды сдвинуты относительно синусоиды тока на угол π/2 соответственно влево (опережение) и вправо (отставание). Таким образом, напряжения на индуктивности и на емкости сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол π (находятся в противофазе).
Ординаты кривой напряжения

согласно (3.13) равны алгебраической сумме ординат кривых .
Определение напряжения н сводится к вычислению амплитуды Um и начальной фазы , которые могут быть найдены непосредственным суммированием трех синусоидальных функций времени с последующими тригонометрическими преобразованиями. Однако, как указывалось, проще всего задача решается комплексным методом.
Запишем комплексный ток и комплексные напряжения на основании выражений для их мгновенных значений:

В выражениях для учтено, что

Сопоставив выражения для мгновенных напряжений (3.15), (3.16) с комплексными напряжениями (3.19), (3.20), можно установить простое правило перехода от производной и интеграла синусоидальной функции времени к изображающим их комплексным величинам: синусоидальная функция заменяется изображающей ее комплексной величиной, дифференцирование заменяется умножением на jw, а интегрирование — делением на jw.
Сумме синусоидальных напряжений (3.13) соответствует сумма изображающих их векторов или комплексных действующих напряжений:


Это соотношение представляет собой уравнение по второму закону Кирхгофа, записанное в комплексной или векторной форме; оно представлено на векторной диаграмме (рис. 3.10). Напряжение совпадает по фазе с током i, поэтому вектор направлен одинаково с вектором I. Напряжение опережает по фазе i на π/2, поэтому вектор сдвинут относительно вектора I на угол π/2 «вперед» (против направления движения часовой стрелки). Напряжение отстает по фазе от i на π/2, поэтому вектор сдвинут относительно вектора I на угол π/2 «назад» (по направлению движения часовой стрелки).
Соображения о взаимном расположении векторов напряжения и тока непосредственно следует и из записи выражений комплексных напряжений .
Вектор (3.18) получается умножением I на действительную величину r. Аргумент комплексной величины rI такой же, как и комплексного тока I, поэтому направление вектора совпадает с направлением вектора I. Вектор (3.19) получается умножением I на . Умножение тока I на действительную величину не изменяет аргумента, а умножение на увеличивает аргумент на π/2. Следовательно, вектор повернут относительно вектора I на угол π/2 «вперед». Вектор (3.20) получается делением I на . Деление комплексной величины на не изменяет аргумента, а деление на j, равносильно умножению на уменьшает аргумент на π/2. Следовательно, вектор повернут относительно вектора I на угол π/2 «назад».
Так как умножение и деление вектора на j приводят к повороту вектора на π/2 соответственно «вперед» и «назад», то множитель j часто называют оператором поворота на π/2.
Сложив векторы , получим вектор U. Его длина определяет действующее напряжение , а положение относительно координатных осей — начальную фазу .
Решим ту же задачу аналитически. Теперь уравнение (3.22) будем рассматривать как соотношение между комплексными числами. Подставив в него значения комплексных напряжений, получим

Это соотношение между комплексным напряжением и током называют законом Ома в комплексной форме. Записав комплексные величины в показательной форме, получим

Так как то


Таким образом, амплитуда и начальная фаза напряжения на выводах контура определены и можно записать выражение для мгновенного напряжения:

В заключение отметим, что уравнение для комплексных токов и напряжений и векторные диаграммы взаимно связаны. Уравнения можно рассматривать как запись геометрических суммирований векторов, выполняемых на векторной диаграмме, и, наоборот, векторную диаграмму можно рассматривать как графическое представление соотношений между комплексными величинами в уравнении.

Последовательное соединение проводников | Физика

Электрические цепи, используемые на практике, содержат, как правило, несколько потребителей электроэнергии. Эти потребители могут быть по-разному соединены друг с другом, например последовательно или параллельно.

При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Именно так соединены резисторы, изображенные на рисунке 41. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.

Обозначим через I1, U1 и R1 силу тока, напряжение и сопротивление на первом участке цепи (первом резисторе на рисунке 41, а), а через I2, U2 и R2 силу тока, напряжение и сопротивление на втором участке цепи (втором резисторе на рисунке 41, а). Общее сопротивление обоих участков обозначим через R, общее напряжение на них — через U, а общую силу тока, которая совпадает с силой тока внутри источника, — через I. Тогда связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи может быть выражена в виде следующих соотношений:

I = I1 = I2, (16.1) U = U1 + U2, (16.2) R = R1 + R2. (16.3)

Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать соответствующую цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.

Итак, при последовательном соединении проводников сила тока везде одинакова, напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках, а общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных проводников.

Соотношения (16.1)-(16.3) допускают обобщение: все приведенные закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из равенства (16.3) следует, что общее сопротивление последовательно соединенных проводников всегда превышает сопротивление любого из них. Это и понятно: ведь, соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем их общую длину, а с увеличением длины возрастает и сопротивление.

При последовательном соединении n одинаковых элементов (резисторов, ламп и т. д.) их общее сопротивление R превышает сопротивление R1 одного из них в n раз:

R = nR1

Общее напряжение U при этом делится на n равных частей, так что каждый из элементов цепи оказывается под напряжением U1 в n раз меньшим общего значения. Например, при включении в сеть с напряжением U = 220 В десяти последовательно соединенных одинаковых ламп каждая из них оказывается под напряжением U1 = U/10 = 22 В.

Отличительной особенностью последовательного соединения проводников является то, что при отказе в работе хотя бы одного из них ток прекращается сразу во всей цепи. Вывернув, например, одну из ламп, изображенных на рисунке 42, мы увидим, как тут же перестанет гореть и другая (оставшаяся) лампа. Так что, если вы украсите новогоднюю елку гирляндой из последовательно соединенных лампочек и какая-то из них перегорит, то погаснет не только она, но и все остальные тоже. Поэтому, чтобы определить, какая из лампочек перегорела, вам придется проверить всю гирлянду.

1. Какое соединение проводников называют последовательным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 42. 3. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление последовательно соединенных проводников в случае, когда они одинаковые? Как в этом случае распределяется между проводниками общее напряжение?

Последовательное соединение резисторов. Схема соединения и примеры расчета

Во многих электрических схемах мы можем обнаружить последовательное и параллельное соединение резисторов. Разработчик схем может, например, объединить несколько резисторов со стандартными значениями (E-серии), чтобы получить необходимое сопротивление.

Последовательное соединении резисторов — это такое соединение, при котором ток, протекающий через каждый резистор одинаков, поскольку имеется только одно направление для протекания тока. В тоже время падение напряжения будет пропорционально сопротивлению каждого резистора в последовательной цепи.

Последовательное соединение резисторов

На рисунке ниже, резисторы R1, R2 и R3 связаны друг с другом последовательно между точками А и В с общим током I, который протекает через них.

Эквивалентное сопротивление нескольких последовательно соединенных резисторов можно определить по следующей формуле:

R = R1 + R2 + R3

То есть, в нашем случае общее сопротивление цепи будет равно:

R = R1 + R2 + R3 = 1 кОм + 2 кОм + 6 кОм = 9 кОм

Таким образом, мы можем заменить эти три резистора всего лишь одним «эквивалентным» резистором, который будет иметь значение 9 кОм.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Там, где четыре, пять или более резисторов связаны вместе в последовательную цепь, общее или эквивалентное сопротивление всей цепи так же будет равно сумме сопротивлений отдельных резисторов.

Следует отметить, что общее сопротивление любых двух или более резисторов, соединенных последовательно всегда будет больше, чем самое большое сопротивление резистора входящего в эту цепь. В приведенном выше примере R = 9 кОм, тогда как наибольшее значение резистора только 6 кОм (R3).

Напряжение на каждом из резисторов, соединенных последовательно, подчинено другому правилу, нежели протекающий ток. Как известно, из приведенной выше схемы, что общее напряжение питания на резисторах равно сумме разности потенциала на каждом из них:

Используя закон Ома , напряжение на отдельных резисторов может быть вычислена следующим образом:

В итоге сумма разностей потенциалов на резисторах равна общей разности потенциалов всей цепи, нашем примере это 9В.

В частности, ряд резисторов, соединенных последовательно, можно рассматривать как делитель напряжения:

Пример № 1

Используя закон Ома, необходимо вычислить эквивалентное сопротивление серии последовательно соединенных резисторов (R1. R2, R3), а так же падение напряжения и мощность для каждого резистора:

Все данные могут быть получены с помощью закона Ома и для лучшего понимания представлены в виде следующей таблицы:

Пример № 2

Необходимо рассчитать падение напряжения на выводах «А» и «В»:

а) без подключенного резистора R3

б) с подключенным резистором R3

Как вы можете видеть, выходное напряжение U без нагрузочного резистора R3, составляет 6 вольт, но то же выходное напряжение при подключении R3 становится всего лишь 4 В. Таким образом, нагрузка, подключенная к делителю напряжения, провоцирует дополнительное падение напряжение. Данный эффект снижения напряжения может быть компенсирован с помощью потенциометра установленного вместо постоянного резистора, с помощью которого можно скорректировать напряжение на нагрузке.

Онлайн калькулятор расчета сопротивления последовательно соединенных резисторов

Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных последовательно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором:

Подведем итог

Когда два или несколько резисторов соединены вместе (вывод одного соединяется с выводом другого резистора) — то это последовательное соединение резисторов. Ток, протекающий через резисторы имеет одно и тоже значение, но падение напряжения на них не одно и то же. Оно определяется сопротивлением каждого резистора, которое рассчитывается по закону Ома (U = I * R).

Последовательное соединение — потребитель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Последовательное соединение — потребитель

Cтраница 1

Последовательное соединение потребителей не всегда удобно, поскольку при отключении одного из них ток прекращается во всей цепи и одновременно отключаются все потребители.  [1]

Последовательным соединением потребителей называется такое соединение ( рис. 6.5), при котором через все потребители проходит один и тот же ток.  [3]

При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.  [4]

При последовательном соединении потребителей их общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных потребителей; величина тока в любой точке цепи одинакова, а напряжение между различными точками замкнутой цепи различное.  [6]

При последовательном соединении потребителей ( сопротивлений) величина тока в любой точке цепи одинакова, и напряжение на зажимах каждого потребителя зависит от величины сопротивления и тока в нем.  [7]

Тем не менее последовательное соединение потребителей приходится применять в том случае, когда напряжение источника тока превышает нормальное напряжение, на которое рассчитан потребитель.  [8]

Резонанс в цепи при последовательном соединении потребителей носит название резонанса напряжений.  [10]

Совершенно иначе обстоит дело при последовательном соединении потребителей, при котором изменение сопротивления одного из них тотчас же влечет за собой изменение напряжения на других связанных с ним потребителях. При выключении или обрыве электрической цепи в одном из потребителей и в остальных последовательно включенных потребителях прекращается ток. Отсюда видно, что параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном ( номинальном) напряжении всегда включаются параллельно.  [11]

Следовательно, второе свойство цепи с последовательным соединением потребителей состоит в том, что напряжения на последовательно соединенных потребителях распределяются прямо пропорционально величинам их сопротивлений.  [12]

Итак, четвертое свойство цепи с последовательным соединением потребителей состоит в том, что ее общее сопротивление равно сумме сопротивлений потребителей.  [14]

Как распределяются токи, напряжения и мощности при последовательном соединении потребителей.  [15]

Страницы:      1    2

Последовательная связь

— learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 94

Электропроводка и оборудование

Последовательная шина состоит всего из двух проводов — один для отправки данных, а другой для приема. Таким образом, последовательные устройства должны иметь два последовательных контакта: приемник RX и передатчик TX .

Важно отметить, что эти ярлыки RX и TX относятся к самому устройству.Таким образом, RX от одного устройства должен переходить в TX другого, и наоборот. Это странно, если вы привыкли подключать VCC к VCC, GND к GND, MOSI к MOSI и т. Д., Но это имеет смысл, если подумать. Передатчик должен разговаривать с приемником, а не с другим передатчиком.

Последовательный интерфейс, через который оба устройства могут отправлять и получать данные, — это полнодуплексный или полудуплексный . Полнодуплексный режим означает, что оба устройства могут отправлять и получать одновременно. Полудуплексная связь означает, что последовательные устройства должны по очереди отправлять и получать.

Некоторые последовательные шины могут обходиться без единого соединения между отправляющим и принимающим устройством. Например, все наши ЖК-дисплеи с последовательным подключением — это уши, и на самом деле у них нет никаких данных, которые можно было бы передать обратно на управляющее устройство. Это так называемая последовательная связь simplex . Все, что вам нужно, это один провод от TX ведущего устройства до RX линии слушателя.

Аппаратная реализация

Мы рассмотрели асинхронный последовательный порт с концептуальной стороны.Мы знаем, какие провода нам нужны. Но как на самом деле реализуется последовательная связь на уровне сигнала? На самом деле, разными способами. Существуют всевозможные стандарты для последовательной передачи сигналов. Давайте посмотрим на пару наиболее популярных аппаратных реализаций последовательного интерфейса: логического уровня (TTL) и RS-232.

Когда микроконтроллеры и другие низкоуровневые ИС взаимодействуют последовательно, они обычно делают это на уровне TTL (транзисторно-транзисторной логики). Последовательный TTL Сигналы существуют между диапазоном напряжения питания микроконтроллера — обычно от 0 В до 3.3В или 5В. Сигнал на уровне VCC (3,3 В, 5 В и т. Д.) Указывает либо на свободную линию, либо на бит со значением 1, либо на стоповый бит. Сигнал 0 В (GND) представляет либо стартовый бит, либо бит данных со значением 0.

RS-232, который можно найти на некоторых из более древних компьютеров и периферийных устройств, похож на TTL-последовательный порт, перевернутый с ног на голову. Сигналы RS-232 обычно находятся в диапазоне от -13 В до 13 В, хотя в спецификации допускается любое значение от +/- 3 В до +/- 25 В. В этих сигналах низкое напряжение (-5 В, -13 В и т. Д.) Указывает либо на свободную линию, либо на стоповый бит, либо на бит данных со значением 1.Высокий уровень сигнала RS-232 означает либо стартовый бит, либо бит данных с нулевым значением. Это своего рода противоположность серийному TTL.

Между двумя стандартами последовательных сигналов, TTL намного проще внедрить во встроенные схемы. Однако низкие уровни напряжения более подвержены потерям на длинных линиях передачи. RS-232 или более сложные стандарты, такие как RS-485, лучше подходят для последовательной передачи на большие расстояния.

Когда вы соединяете два последовательных устройства вместе, важно убедиться, что их сигнальные напряжения совпадают.Вы не можете напрямую связать последовательное устройство TTL с шиной RS-232. Вам придется изменить эти сигналы!


Продолжая, мы рассмотрим инструменты, которые микроконтроллеры используют для преобразования своих данных по параллельной шине в последовательный интерфейс и обратно. UART!


← Предыдущая страница
Правила серийного номера

Проект документации Linux


Информация о LDP
FAQ
Манифест / лицензия
История
Волонтеры / сотрудники
Должностные инструкции
Списки рассылки
IRC
Обратная связь

Автор / внесите свой вклад
Руководство для авторов LDP
Внесите свой вклад / Помогите
Ресурсы
Как отправить
Репозиторий GIT
Загрузок
Контакты

Спонсор сайта LDP
Мастерская

LDP Wiki : LDP Wiki — это отправная точка для любой незавершенной работы
Члены | Авторы | Посетители
Документы

HOWTO : тематическая справка
последние обновления | основной индекс | просматривать по категориям
Руководства : более длинные и подробные книги
последние обновления / основной индекс
Часто задаваемые вопросы : Часто задаваемые вопросы
последние обновления / основной индекс
страницы руководства : справка по отдельным командам (20060810)
Бюллетень Linux : Интернет-журнал
Поиск / Ресурсы

Ссылки
Поиск OMF
Объявления / Разное


Обновления документа
Ссылка на HOWTO, которые были недавно обновлены.

RS232 и TTL: Руководство для начинающих по последовательной связи

Последовательная связь — это способ передачи данных на большие расстояния. Обычно связанный с последовательным интерфейсом RS232 и TTL, он позволяет Arduino и другим микроконтроллерам связываться с вашим компьютером или другими последовательными устройствами.

Хотя технологии продвинулись вперед, и в настоящее время у нас есть более быстрые средства передачи данных, такие как USB, последовательная связь по-прежнему широко используется и применяется в нашей жизни.

В сегодняшнем блоге мы поговорим о последовательной связи, а именно о следующем:

  • Что такое последовательная связь
  • Характеристики последовательной связи
  • Как работает последовательная связь
  • Режимы передачи при последовательной связи
  • Последовательная и параллельная связь
  • Аппаратные реализации последовательной связи
  • Объяснение RS232
  • Объяснение TTL
  • RS232 vs TTL

Что такое последовательная связь? Изображение предоставлено: Codrey Electronics

Serial Communication — это способ передачи данных по одному проводу, один бит за раз.С участием двух сторон; Передатчик и приемник, данные передаются в виде двоичных импульсов с помощью различных методов последовательной цифровой двоичной передачи.

Звучит сложно? Не волнуйтесь, я разобью его на разные части!

Характеристики последовательной связи

Чтобы сначала понять, что такое последовательная связь, вам нужно понять ее характеристики! Эти характеристики имеют решающее значение для связи с последовательными портами.

Скорость передачи

  • Используется для измерения скорости передачи, это количество битов, проходящих за одну секунду.
  • Более высокие скорости передачи указывают на большее количество передаваемых больших битов в секунду

Стоп-биты

  • Стоп-биты используются для одиночного пакета, чтобы остановить передачу, обозначенную как «T». Типичные значения: 1, 1,5 и 2 бита

Бит четности

  • Бит четности — это функция, используемая для поиска ошибок в данных. Есть 4 вида: четные, нечетные, маркированные и разнесенные

Как работает последовательная связь?

Упрощенный процесс последовательной связи:

  • Последовательная связь сначала включает два последовательных устройства, каждое из которых имеет два последовательных контакта;
    • Приемник, RX
    • Передатчик, TX
  • Оба устройства затем подключаются путем подключения проводов от TX ведущего устройства к RX линии слушателя
  • Устройства обмениваются данными последовательно с помощью методов передачи сигналов, среди которых наиболее популярны; Последовательный TTL, RS-232

Для подробного объяснения того, как работает последовательная связь, вы можете ознакомиться с этой статьей!

Режимы передачи при последовательной связи Кредиты изображений; Codrey Electronics

Из вышесказанного мы поняли, что последовательная связь включает в себя две стороны; Приемопередатчик и приемник.Однако знаете ли вы, что каждый из них может играть разную роль в зависимости от режимов передачи?

При передаче данных по последовательной связи существуют разные режимы передачи, которые приводят к разнице!

Вам может быть интересно, что это такое? Ну есть 3 режима; Односторонний, полудуплексный, полный дуплекс.

Симплексный метод

  • Односторонняя связь, одновременно активен только отправитель или получатель.
  • Пример: радио, телевидение

Полудуплексный режим

  • И отправитель, и получатель активны, но не одновременно.Если отправитель передает, получатель может принять, но не может отправить, наоборот.
  • Пример: Интернет

Полнодуплексный режим (наиболее часто используемый)

  • Отправитель и получатель могут передавать и получать одновременно.
  • Пример: связь со смартфоном

Последовательная и параллельная связь

Теперь мы больше узнали о последовательном интерфейсе, но знаете ли вы, что есть еще один способ связи? Последовательная связь — это один способ, а другой — через параллельное.

Вот быстрое сравнение, которое поможет вам лучше понять оба мира:

Последовательная связь Параллельная связь
Передача данных Биты передаются побитно за один тактовый импульс Отправляет данные в нескольких битах одновременно
Скорость Более низкая скорость передачи Более высокая скорость передачи
Подключение Использует меньше соединений и кабелей
Подходит для связи на большие расстояния
Использует больше проводов, может привести к искажению сигнала
Не подходит для передачи на большие расстояния
Стоимость и площадь Меньше затрат и места за счет меньшего количества проводов Более высокая стоимость и больше места, необходимого для размещения большего количества проводов
Отправка и получение данных Полный дуплекс или полудуплекс Полудуплекс или полудуплекс
Примеры ПК к ПК, ПК к MCU ПК на многофункциональный принтер

Основное различие между последовательной и параллельной связью:

  • Последовательный : отправка данных по одному биту за раз
  • Параллельный : одновременная отправка данных несколькими битами
Что лучше: последовательная или параллельная связь?

Последовательная связь лучше, вот почему!

Хотя параллельная связь может показаться лучшим выбором из-за более высокой скорости передачи данных, последовательная связь поддерживает полнодуплексный режим, что позволяет одновременно передавать и принимать данные.Благодаря этому серийный выпуск по-прежнему может быть быстрее!

Кроме того, с микроконтроллерами, такими как Arduino, использующими последовательную связь, это гораздо более применимо к современному использованию!


Аппаратные реализации последовательной связи

Теперь мы поняли, что такое последовательная связь и что она делает. В дальнейшем мы рассмотрим две наиболее популярные аппаратные реализации последовательного интерфейса: TTL и RS-232. Во-первых, RS-232!

Что такое RS232?

При работе с последовательной связью вы обязательно встретите термин RS-232.Что такое RS232, спросите вы?

RS232 — это первый протокол последовательной связи, который широко используется в качестве метода связи для компьютеров и устройств через последовательные порты. Подобно последовательным сигналам вашего микроконтроллера, он передает данные по частям за один раз.

RS232 работает путем подключения оборудования передачи данных (DTE) и оборудования передачи данных (DCE), которое имеет такие контакты, как TXD, RXD и RTS & CTS.

  • TXD: передатчик
  • RXD: приемник
  • RTS: запрос на отправку
  • CTS: разрешение на отправку
  • GND: заземление

Характеристики и параметры RS232:
Параметры RS232
Режим передачи Симплекс
Максимальное количество подключенных устройств 2 устройства:
1 драйвер, 1 приемник
Макс.скорость передачи 20 кбит / с
Макс. длина кабеля 15 м
Режим работы Несимметричный (несимметричный)
Характеристики Короткое расстояние
Полнодуплексный
Соединение 1: 1

Преимущества и недостатки RS232

Преимущества

  • Низкая стоимость
  • Широко доступный и применимый благодаря длительному присутствию в телекоммуникационной отрасли
  • Простая проводка и разъемы с максимальной поддержкой только 1 драйвера и 1 приемника

Недостатки

  • Скорость передачи данных составляет около 20 килобайт в секунду, что ниже, чем то, к чему мы привыкли сейчас
  • Не более 50 футов для двухточечного соединения между компьютером и устройством

Примечание. протокол физического уровня и не определяет скорость передачи всех связанных устройств.Транспортные протоколы различаются в зависимости от используемых устройств.

RS232 Устройства связи

Теперь, когда вы получили базовое представление о RS232, давайте взглянем на несколько устройств RS232 и способы их использования:

Grove — RS232: стабильный и высокоскоростной вариант

The Grove — RS232 позволяет иметь последовательную связь Arduino, подключаясь через plug and play вместо пайки, использования перемычек и т. Д.

Не могу поверить, насколько это просто? Благодаря нашей системе Grove это действительно так просто!

Промышленный изолированный преобразователь USB в RS232 / RS485 / TTL
  • Это промышленный изолированный преобразователь USB в RS232 / 485 / TTL с оригинальным FT232RL внутри.
  • USB TO RS232 / 485 / TTL очень прост в использовании, полностью автоматическое приемопередача без задержки. Благодаря быстрой связи, стабильности, надежности и безопасности он является идеальным выбором для промышленного управляющего оборудования и / или приложений с высокими требованиями к связи.
  • Он включает:
    • Встроенные схемы защиты, такие как изоляция питания, магнитная изоляция ADI, диод TVS и т. Д.
    • Корпус из алюминиевого сплава, который делает его прочным и долговечным.

Что такое TTL serial ?

TTL означает Transistor-Transistor Logic , последовательную связь, обычно применяемую в методе передачи UART (универсальный асинхронный приемник / передатчик), методе, применяемом сегодня в большинстве микроконтроллеров.

Преимущества и недостатки TTL Serial

Преимущества:

  • Низкая стоимость
  • Высокая доступность
  • Высокая совместимость с микроконтроллером
  • Простота использования

Недостатки:

  • Шумный из-за низкого запаса по шуму
  • Ограниченная скорость и частота
  • Повышенное энергопотребление на высоких частотах

RS232 и TTL: в чем разница?

Восприимчивость к внешним условиям

RS232 с более высокими напряжениями помогает сделать его менее восприимчивым к шумам, помехам и ухудшению характеристик.

Минимальное и максимальное напряжение

Минимальное и максимальное напряжения сигналов RS-232 составляют +/- 13 В, а сигналы TTL — от 0 до 3,3 В / 5 В.

Простота сопряжения с микроконтроллером

Последовательный порт

TTL был бы более простым вариантом для сопряжения микроконтроллеров, поскольку он хорошо работает в диапазоне напряжения питания микроконтроллера.

Логические уровни

Логические уровни между RS232 и TTL инвертируются, при этом «1» и «0» инвертируются друг относительно друга.


Сводка

В целом, TTL намного проще реализовать во встроенных схемах. Однако более низкие уровни напряжения ограничивают длительное использование передачи. Это делает RS232 более универсальным вариантом.

Поскольку RS232 сложен по своей природе, рассмотрите рекомендуемые продукты RS232 для легкого соединения с вашим Arduino или другими микроконтроллерами!

Теги: преимущества и недостатки rs232, преимущества и недостатки ttl, RS232, rs232 arduino, rs232 vs ttl, последовательная связь, руководство по последовательной связи, ttl, что такое rs232, что такое последовательная связь, что такое ttl

Продолжить чтение

Микроконтроллер

— Как работает последовательный TTL?

Вы не говорите так много слов, но «холостой ход» предполагает, что вы имеете в виду UART.УАПП точка-точка , подключенная к линейным трансиверам, как вездесущий, но устаревший MAX232 (в настоящее время есть гораздо лучшие решения). Линия между микроконтроллером и трансивером также будет короткой; если необходимо преодолеть расстояние, оно будет между трансиверами.
Контроллер имеет двухтактный выход.

P-MOSFET обеспечивает высокий уровень, N-MOSFET — низкий уровень. Один из них должен быть активен, иначе уровень линии будет плавающим и не определен (или определен нагрузкой в ​​трансивере).Оба могут подавать / потреблять ток и тянуть линию к рельсам, поэтому форма сигнала будет почти идеальной.
Что было бы иначе, если бы это был действительно TTL, как в вашем вопросе (микроконтроллер HCMOS). Выходы TTL очень асимметричны: они могут выдавать только небольшой ток, обычно 0,4 мА. Ток потребления в порядке, 8 мА. Низкий ток источника может быть проблемой, если линия имеет высокую емкость и высокую скорость. Низкий ток возбуждения означает, что емкость будет заряжаться только относительно медленно, а нарастающие фронты будут медленными, что на высокой скорости может вызвать серьезные искажения сигнала.TTL для этого никогда не используется.

Ваш вопрос также может относиться к многоточечной линии , по которой могут взаимодействовать несколько устройств. В этом случае вы не можете использовать двухтактный выход: если одно устройство будет управлять линией на высоком уровне, а другое — на низком, мы получим короткое замыкание. В многоточечных линиях почти всегда используются подтягивающие резисторы, чтобы линия оставалась на высоком уровне. Тогда только низкий уровень требует управления линией, и вместо двухтактного выхода у нас будет открытый сток, только с N-MOSFET.Линия теперь также управляется асимметрично: подтягивающий резистор может подавать только небольшой ток, а подтягивающий полевой транзистор может быстро заземлить линию. Поэтому высокоскоростные многоточечные линии ограничивают нагрузочные резисторы. Пример — I2C.

rs232 — Проверка напряжения последовательного порта

Зависит от:

  • Какое отключение вы пытаетесь обнаружить? Обрезка провода, отключение от сети и т. Д.?
  • Вы заботитесь только о RX и GND на вашем конце, или что произойдет, если TX отключится? я.е. Вам нужно передать на удаленное устройство.

Предполагая, что вам нужно только контролировать линию RX, вы можете подключить к ней светодиод оптоизолятора (и резистор), чтобы контролировать состояние.

Рис. 1. Мини-тестер RS232.

Уровни сигнала

RS232 можно контролировать визуально с помощью светодиодов (и подходящих последовательных резисторов), подключенных между каждой линией и GND. Этот принцип используется в мини-тестерах, показанных на рисунке 1.

В вашем приложении вы должны использовать оптоизолятор вместо видимого светодиода.

смоделировать эту схему — Схема, созданная с помощью CircuitLab

Рис. 2. Монитор оптоизолятора для линии RS232.

Как это работает:

  • В состоянии ожидания линия передачи аварийного сигнала будет отключена. D1 включится и включит Q1, потянув GPIO на низкий уровень. GPIO потребует подтягивания, и это обычно можно настроить в микроконтроллере.
  • При потере связи светодиод гаснет.
  • При передаче данных светодиод также гаснет при передаче любого «0» бита.В худшем случае все восемь бит младше, поэтому монитору придется это учитывать.
  • Биполярные оптоизоляторы
  • доступны с внутренними светодиодами «спина к спине». Это был бы предпочтительный вариант, так как:
    1. Это устраняет любые проблемы с полярностью при построении схемы.
    2. Он будет держать Q1 включенным во время битов «0» и «1». Теперь вам просто нужно добавить достаточно задержки, чтобы покрыть переход из одного состояния в другое.

смоделировать эту схему

* Рисунок 3.Измененная схема, показывающая биполярный светодиод и конденсатор фильтра Винса Паттона. (См. Комментарии.)


Обратите внимание, что оптоизолированный монитор обеспечивает полную гальваническую развязку между RS232 и электроникой монитора. Это позволит избежать проблем с контуром заземления и т. Д.


Опция сторожевого устройства

Стоит задуматься о возможности преобразования одного из входов охранной панели в сторожевой вход. Это будет работать, если вы можете настроить вход для передачи события RS232 без включения тревоги.Теперь у вас есть сигнал «поддерживать активность».

Последовательный интерфейс

Последовательный интерфейс данных — это интерфейс RS-232, по которому RockBLOCK Plus и ваш хост-контроллер передают команды, ответы и данные сообщений SBD. Что касается этого интерфейса, RockBLOCK ведет себя как DCE (оборудование передачи данных), а FA ведет себя как DTE (оконечное оборудование данных).

🚧

Маркировка TX / RX

  • TXD — это INPUT TO RockBLOCK
  • RXD — это ВЫХОД ОТ RockBLOCK

RockBLOCK 9602/9603 работают с тем же интерфейсом на 3.Уровни цифрового сигнала 3 В (LVTTL) и допускают 5 В. Если требуются уровни напряжения RS-232, на хосте должен быть установлен регулятор уровня LVTTL / RS-232.

📘

Arduino Mega 2560

Arduino Mega работает с уровнем 5В (TTL). RockBLOCK устойчив к 5 В, поэтому переключателя уровня не требуется.

Параметр

Значение

Tx Низкий Максимум

-0.5V

Tx High Minimum

0.5V

Rx Input Low Threshold

-0.5V

Rx Input High Threshold

0

Абсолютный максимум

32,0 В

Параметр

Значение

Tx Low Maximum

0.6V

Tx High Minimum

3.0V

Rx Input Low Threshold

0.6V

Rx Input High Threshold

Rx Input High Threshold

Абсолютный максимум

5,0 В

RockBLOCK 9602/9603 — это LVTTL, устойчивый к 5 В, поэтому логический порог больше похож на 2.4в как обычно.

4

0

0

09

0,4 ​​В

Мин.

Макс.

VOH

2,4 В

прибл. 3,3 В

VIH

2,0 ​​В

5,5 В

VIL

-0.3 В

0,8 В

Для хост-контроллеров

, подключаемых к RockBLOCK, необходимо настроить скорость передачи данных, указанную в таблице ниже. Автоматическая скорость не поддерживается.

09 N

Параметр

Значение

Скорость передачи

19200

Биты данных

04

0

Стоп-биты

1

Скорость передачи можно установить с помощью команды AT + IPR.Рекомендуется не изменять скорость передачи данных, поэтому RockBLOCK использует надежную фиксированную скорость передачи данных.

❗️

Настоятельно рекомендуется использовать RockBLOCK с отключенным контролем потока.

Настройка управления потоком может быть установлена ​​с помощью AT-команд. RockBLOCK отключил управление потоком во время производства, но если устройство будет сброшено до значений по умолчанию, следующие команды отключат управление потоком:

Текст

  / * Выдать AT-команду * /

В \ r

/ * Получение ответа * /

ОК \ r

/ * Отключить управление потоком * /

AT & K0 \ r

/ * Получение ответа * /

ОК \ r

/ * Сохраняем конфигурацию в энергонезависимой памяти * /

AT & W0 \ r

/ * Получение ответа * /

ОК \ r
  

+ IPR

2x плата последовательного адаптера PCI с двойным напряжением

Перед установкой устройства убедитесь, что ваша операционная система актуальна (например, установлен самый последний пакет обновления).

  1. Загрузите последние версии драйверов с веб-сайта StarTech.com http://www.startech.com/Support. Номер детали и идентификатор продукта указаны на упаковке продукта.

Примечание. Windows обычно сохраняет файлы в папке Downloads , которая связана с вашей учетной записью (например, C: \ Documents and Settings \ your_name \ My Documents \ Downloads).

  1. После завершения загрузки щелкните правой кнопкой мыши загруженную zip-папку, выберите Извлечь все, и следуйте инструкциям.
  2. Нажмите клавишу Windows + R , введите devmgmt.msc и нажмите Введите , чтобы открыть диспетчер устройств.
  3. Щелкните правой кнопкой мыши PCI Serial Port , на котором будет отображаться «!» или «?» рядом с ним, чтобы указать на проблему с драйвером.
  4. Нажмите Обновить драйвер .
  5. На экране мастера обновления оборудования щелкните Установить из списка или определенного места (Дополнительно) , а затем щелкните Далее .
  6. Выберите Не искать, я выберу драйвер для установки , а затем нажмите Далее .
  7. На экране Тип оборудования щелкните Показать все устройства , а затем щелкните Далее .

Примечание: Экран типа оборудования отображается не во всех системах. Если вы не видите этот экран, пропустите этот шаг.

  1. На экране Выберите драйвер устройства, который вы хотите установить для этого оборудования. выберите опцию Have Disk .
  2. В диалоговом окне Установить с диска нажмите Обзор .
  3. Перейдите в папку Windows , выберите папку для своей операционной системы и откройте папку 32-бит или 64-бит , в зависимости от типа вашей системы.

Примечание: Для просмотра типа вашей системы щелкните Start . Щелкните правой кнопкой мыши Компьютер , а затем щелкните Свойства .

  1. Щелкните файл OxMf или OxPCIeMf .Щелкните OK , а затем щелкните Next .

Примечание: Если вы используете последовательную карту, которая использует файл OxPCIeMf, и установка не удалась, повторите шаги с 4 по 10, затем перейдите в папку Windows . Перейдите в папку Serial Port Driver и щелкните файл oxserleg . Щелкните OK , а затем щелкните Next .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.