Последовательное соединение определение: Последовательное соединение резисторов | Электротехника

Содержание

Последовательное соединение резисторов | Электротехника

Последовательное соединение резисторов. При последовательном соединении нескольких резисторов конец первого резистора соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д. При таком соединении по всем элементам последовательной цепи проходит
один и тот же ток I.

Рис. 25. Схемы последовательного соединения приемников

Последовательное соединение приемников поясняет рис. 25, а.
.Заменяя лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2 и R3, получим схему, показанную на рис. 25, б.
Если принять, что в источнике Ro = 0, то для трех последовательно соединенных резисторов согласно второму закону Кирхгофа можно написать:

E = IR1 + IR2 + IR3 = I(R1 + R2 + R3) = IRэк (19)

где Rэк = R1 + R2 + R3.
Следовательно, эквивалентное сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех последовательно соединенных резисторов.Так как напряжения на отдельных участках цепи согласно закону Ома: U

1=IR1; U2 = IR2, U3 = IRз и в данном случае E = U, то длярассматриваемой цепи

U = U1 + U2 +U3 (20)

Следовательно, напряжение U на зажимах источника равно сумме напряжений на каждом из последовательно включенных резисторов.
Из указанных формул следует также, что напряжения распределяются между последовательно соединенными резисторами пропорционально их сопротивлениям:

U1 : U2 : U3 = R1 : R2 : R3 (21)

т. е. чем больше сопротивление какого-либо приемника в последовательной цепи, тем больше приложенное к нему напряжение.

В случае если последовательно соединяются несколько, например п, резисторов с одинаковым сопротивлением R1, эквивалентное сопротивление цепи Rэк будет в п раз больше сопротивления R1, т.

е. Rэк = nR1. Напряжение U1 на каждом резисторе в этом случае в п раз меньше общего напряжения U:

U1 = U/n. (22)

При последовательном соединении приемников изменение сопротивления одного из них тотчас же влечет за собой изменение напряжения на других связанных с ним приемниках. При выключении или обрыве электрической цепи в одном из приемников и в остальных приемниках прекращается ток. Поэтому последовательное соединение приемников применяют редко — только в том случае, когда напряжение источника электрической энергии больше номинального напряжения, на которое рассчитан потребитель. Например, напряжение в электрической сети, от которой питаются вагоны метрополитена, составляет 825 В, номинальное же напряжение электрических ламп, применяемых в этих вагонах, 55 В. Поэтому в вагонах метрополитена электрические лампы включают последовательно по 15 ламп в каждой цепи.

Последовательное соединение — урок. Физика, 8 класс.

При последовательном соединении все потребители подключены друг за другом.


 

 

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.


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

 

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


На рисунке показаны различные предохранители и держатели (гнёзда) предохранителей.

Источники:


http://www.goerudio.com/demo/virknes_slegums
http://andzja.wordpress.com/category/elektriba/
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

Последовательное соединение проводников — Технарь

Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного проводника (или приемника электрического тока), а из нескольких различных проводников, которые могут быть соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого из проводников и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи.

На рисунке 266, а изображена цепь последовательного соединения двух электрических ламп, а на рисунке 266, б — схема такого соединения. Если выключить одну лампу, то день разомкнется и другая лампа погаснет.

С последовательным соединением мы встречались в предыдущих параграфах. Так, последовательно соединены аккумулятор, лампа, два амперметра и ключ в цепи, изображенной на рисунке 249.

Мы уже знаем, что при последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же.

А чему равно сопротивление последовательно соединенных проводников?

Соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника. Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи):

R = R1 + R2

Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома:

U1 = IR1, U2 = IR2

Отсюда видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила тока везде одинакова. Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме

напряжений на отдельных участках цепи:

U = U1 + U2

Пример. Два проводника сопротивлением R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи.

Вопросы. 1. Какое соединение проводников называют последовательным? Изобразите его на схеме. 2. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных последовательно? 3. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников при последовательном их соединении? 4. Как найти напряжение участка цепи, состоявшего из двух последовательно соединенных проводников, зная напряжение на каждом из них?

Упражнения. 1. Цепь состоит из двух последовательно соединенных проводников, 02 сопротивление которых 4 и 6 Ом. Сила тока в цепи 0,2 А. Найдите напряжение на каждом из проводников и общее напряжение. 2. Для электропоездов применяют напряжение 1200 В. Как можно использовать для освещения вагонов лампы, рассчитанные на напряжение 220 В каждая? Начертите схему включения ламп. 3. Две одинаковые лампы, рассчитанные на 127 В каждая, соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 127 В. Под каким напряжением будет находиться каждая лампа?

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться как последовательным, так и параллельным способами.

Определение 1

В условиях последовательного соединения проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

I1 =I2=I.

Рисунок 1.9.1. Последовательное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, можно заявить, что напряжения U1 и U2 на проводниках равняются следующим выражениям:

U1=IR1, U2=IR2.

Общее напряжение U на обоих проводниках эквивалентно сумме напряжений U1 и U2:

U=U1+U2=I(R1+R2)=IR,

где R является электрическим сопротивлением всей цепи.

Из этого следует, что общее сопротивление R равняется сумме сопротивлений на входящих в данную цепь отдельных проводников:

R=R1+R2.

Данный результат применим для любого количества последовательно соединенных проводников.

Параллельное соединение проводников

Определение 2

В условиях параллельного соединения (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках эквивалентны друг другу, из чего следует:

U1=U2=U.

Совокупность существующих в обоих проводниках токов I1+I2 равняется значению тока в неразветвленной цепи, то есть:

I=I1 + I2.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Данный результат исходит из того, что заряды не могут копиться в точках разветвления, то есть в узлах A и B, цепи постоянного тока.

Пример 1

Так, например, узлу A за время Δt сообщается заряд IΔt, а уходит из узла за то же время зарядI1Δt+I2Δt. Таким образом, подтверждается выражение I=I1 + I2.

Рисунок 1.9.2.Параллельное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, запишем для каждой ветви:

I1=UR1, I2=UR2, I=UR,

где R является электрическим сопротивлением всей цепи, получим

1R=1R1+1R2

Определение 3

В условиях параллельного соединения проводников обратная общему сопротивлению цепи величина, равняется сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Полученный вывод может быть применим для любого количества включенных параллельно проводников.

Применение формул для расчета сопротивления сложной цепи

Формулы для последовательного и параллельного соединений проводников дают возможность во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, которая состоит из многих резисторов. На рис. 1.9.3 проиллюстрирована подобная сложная цепь и указана последовательность необходимых для расчета вычислений.

Рисунок 1.9.3. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).

Стоит акцентировать внимание на том факте, что далеко не каждая сложная цепь, состоящая из проводников с разными сопротивлениями, может быть рассчитана с использованием формул для последовательного и параллельного соединений. На рис. 1.9.4 изображена электрическая цепь, которую рассчитать данным методом не получится.

Рисунок 1.9.4. Пример электрической цепи, не сводящейся к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников.

Аналогичные иллюстрированной на рисунке 1. 9.4 цепи, так же, как и цепи с разветвлениями, содержащие более одного источника, можно рассчитать, используя правила Кирхгофа.

О параллельном соединении резисторов: расчет подключения, определение мощности

Достаточно большое количество радиолюбителей занимается сборкой, модернизацией и ремонтом разнообразных схем; для кого-то это работа, а для кого-то просто увлечение или хобби. В любом случае необходимо иметь представление о процессах, происходящих в схеме, физических свойствах самих элементов цепи и особенностях взаимодействия элементов между собой.

Диагностика электронных схем

Компоненты электронных схем

Все множество компонентов и элементов делится на две основные группы:

  1. Активные элементы, особенностью которых является возможность усиливать проходящий по ним сигнал. К такой группе, в первую очередь, относятся транзисторы и построенные на их основе схемы;
  2. Пассивные элементы, которые не предназначены для усиления сигнала. Элементами, которые относятся к этой группе, являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и остальные аналоги данных компонентов.

Наиболее простым элементом по своим характеристикам и свойствам является резистор. Основное назначение резисторов заключается в ограничении величины тока, проходящего по нему. Все существующие резисторы подразделяются на два вида:

  • Постоянные – шунты, имеющие постоянное значение электрического сопротивления;
  • Переменные – шунты, сопротивление между контактами которого меняется механическим путем;

Центральными характеристиками резисторов являются:

  • Сила рассеивания, которая представляет собой максимальную мощность тока, выдерживаемую шунтом долгое время и рассеиваемую в виде тепла при постоянных характеристиках самого шунта;
  • Параметр точности представляет собой максимальное отступление от величины реального сопротивления в течение эксплуатации шунта;
  • Умение компонента противодействовать прохождению электротока в электрической цепи называется сопротивлением. Соответственно, с повышением сопротивления нарастает противостояние прохождению электротока.

Соединение резисторов

В радиотехнике встречается ряд конфигураций по состыковке компонентов в целом и шунтов в частности. Совмещение шунтов подразделяется на такие виды:

  • Набор параллельных резисторов;
  • Последовательное подключение шунтов;
  • Смешанное соединение резисторов.

Сопряжение резисторов

Последовательное соединение резисторов

Последовательным сопряжением компонентов называют такое сплочение нескольких шунтов, при котором каждый одиночный шунт подключается к следующему единичному шунту только в одной точке. Поскольку при последовательном включении по шунтам протекает одинаковый электрический ток, сталкивающийся постоянно с новой преградой в виде последующего сопротивления, то суммарное противодействие возрастает и равно сложению сопротивлений. Согласно картинке выше, при последовательном соединении суммарное последовательное сопротивление равно:

Rобщ=R1+R2, где:

  • Rобщ – суммарное противостояние цепи;
  • R1 – противодействие первого шунта;
  • R2 – противодействие второго шунта

Последовательное сопряжение шунтов

Напряжение при последовательном соединении компонентов понижается на любом отдельном элементе, опираясь на закон Ома, суммарное напряжение такого участка необходимо складывать. Соответственно, результирующий показатель напряжения возможно найти по выражению:

Uобщ=UR1+UR2, где:

  • Uобщ – суммарное напряжение участка;
  • UR1 – разность потенциалов на первом шунте;
  • UR2 – разность потенциалов на втором шунте.

Поскольку проходящий по компонентам электроток неизменный, то справедливо равенство:

Iобщ=IR1=IR2, где:

  • Iобщ – суммарная сила тока;
  • IR1 – электроток первого шунта;
  • IR2 – электроток второго шунта.

Дополнительная информация. При последовательной состыковке компонентов варьирование сопротивления любого элемента из этого участка влечет за собой как изменение сопротивления всего участка, так и изменение силы электротока этого участка.

Параллельное сопряжение резисторов

Параллельное соединение резисторов представляет собой такое соединение элементов, при котором резисторы подключаются друг к другу обоими выводами.

Дополнительная информация. В радиоэлектронике параллельные резисторы могут использоваться с целью снижения суммарного противодействия электротоку. Также мощность при параллельном стыковании компонентов возрастает сравнительно с каждым отдельным элементом.

При параллельном соединении шунтов через каждый единичный элемент потечет свой ток, и значение силы электротока будет обратно пропорционально сопротивлению компонента. Поскольку суммарная проводимость параллельного соединения возрастает, а общая сопротивляемость электротоку убывает, то, согласно закону Ома, общее сопротивление при параллельном соединении равняется:

  • Gобщ =1/Rобщ =1/R1+1/R2+1/R3;
  • Rобщ =1/Gобщ =R1R2R3/R1R2+R2R3+R1R3, где Gобщ – общая проводимость цепи.

Напряжение при параллельном соединении компонентов равняется разности потенциалов на каждом из компонентов:

Uобщ=UR1=UR2=UR3.

Направление токов в параллельной цепи

Калькулятор поможет определить суммарную силу тока цепи при параллельном совмещении, соответствующую сумме токов через каждый шунт:

Iобщ=IR1+IR2+IR3.

Смешанное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов представляет собой последовательное и параллельное соединение резисторов одновременно. Для определения суммарного противодействия цепи с разнотипной состыковкой шунтов требуется придерживаться последовательного алгоритма:

  1. Схематически разделить цепь на отдельные участки, включающие в себя последовательное и параллельное соединение сопротивлений;
  2. Рассчитать суммарный импеданс всех разделенных областей;
  3. Представить первоначальную схему в виде сопротивлений, имеющих некоторую величину эквивалентного сопротивления;
  4. Находите суммарное противодействие упрощенной схемы.

Понимание, что такое последовательное и параллельное соединение проводников, и поведения электрических характеристик при таком соединении позволит без особого труда проводить расчет, конструировать устройства различных конфигураций с требуемыми значениями параметров. Появится возможность упрощать и модернизировать схемы, вносить дополнительно какие-либо новшества в цепь.

Видео

Оцените статью:

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное и параллельное соединение очень широко используется в электронике и электротехнике и порой даже необходимо для правильной работы того или иного узла электроники. И начнем, пожалуй, с самых простых компонентов радиоэлектронных цепей – проводников.

Для начала давайте вспомним, что такое проводник? Проводник – это вещество или какой-либо материал, который отлично проводит электрический ток. Если какой-либо проводник отлично проводит электрический ток, то он в любом случае обладает каким-либо сопротивлением. Сопротивление проводника мы находим по формуле:

формула сопротивление проводника

ρ – это удельное сопротивление, Ом × м

R – сопротивление проводника, Ом

S – площадь поперечного сечения, м2

l – длина проводника, м

Более подробно об этом я писал здесь.

Следовательно, любой проводник представляет из себя резистор с каким-либо сопротивлением. Значит, любой проводник можно нарисовать так.

обозначение резистора на схемах

Последовательное соединение проводников

Сопротивление при последовательном соединении проводников

Последовательное соединение проводников – это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.

последовательное соединение резисторов

Чему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.

Получается, можно записать, что

формула при последовательном соединении резисторов

Пример

У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.

Решение

Rобщее =R1 + R2 + R3 = 3+5+2=10 Ом.

То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор RAB .

показать на реальном примере с помощью мультиметра
Видео где подробно расписывается про эти соединения:

Сила тока через последовательное соединение проводников

Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.

Получается, если через резистор RAB течет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R1 , R2 , R3 , то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор RAB .

сила тока через последовательное соединение проводников

Получается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R1 течет такая же сила тока, как и через резистор R2 и такая же сила тока течет через резистор R3 .

Напряжение при последовательном соединении проводников

Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами

Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?

Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на  любом резисторе. Давайте так и сделаем.

Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.

Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.

Получается, что в данном случае RAB =R1 + R2 + R3 = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.

Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения UR1 , UR2 , UR3  . Но как это сделать?

Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.

Следовательно,

UR1 = IR1 =1×2=2 Вольта

UR2 = IR2 = 1×3=3 Вольта

UR3 = IR3 =1×5=5 Вольт

Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.

Получается

U=UR1+UR2+UR3

Мы получили самый простой делитель напряжения.

Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.

 

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников выглядит вот так.

параллельное соединение резисторов

Ну что, думаю, начнем с сопротивления.

Сопротивление при параллельном соединении проводников

Давайте пометим клеммы как А и В

В этом случае общее сопротивление RAB будет находиться по формуле

 

Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника

То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.

Напряжение при параллельном соединении проводников

Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.

Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn

Сила тока при параллельном соединении проводников

Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.

Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.

Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что

I1 = U/R1

I2 = U/R2

I3 = U/R3

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

In = U/Rn

В этом случае, сила тока в цепи будет равна:

Задача

Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.

Решение

Воспользуемся формулами, которые приводили выше.

I1 = U/R1

I2 = U/R2

I3 = U/R3

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

In = U/Rn

Следовательно,

I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер

I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера

I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер

Далее, воспользуемся формулой

чтобы найти силу тока, которая течет в цепи

I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер

2-ой способ найти I

I=U/Rобщее

Чтобы найти Rобщее мы должны воспользоваться формулой

Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть Rобщее = 1,25 Ом.

I=U/Rобщее = 10/1,25=8 Ампер.

Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.

Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.

Подробное объяснение на видео:

Похожие статьи по теме “последовательное и параллельное соединение”

Закон Ома

Проводник (электрический проводник)

Что такое резистор

Делитель напряжения

Делитель тока

Что такое напряжение

Что такое сила тока

Параллельное и последовательное соединение проводников: определения и применение

Параллельное и последовательное соединение проводников – способы коммутации электрической цепи. Электрические схемы любой сложности можно представить посредством указанных абстракций.

Определения

Существует два способа соединения проводников, становится возможным упростить расчет цепи произвольной сложности:

  • Конец предыдущего проводника соединен непосредственно с началом следующего – подключение называют последовательным. Образуется цепочка. Чтобы включить очередное звено, нужно электрическую схему разорвать, вставив туда новый проводник.
  • Начала проводников соединены одной точкой, концы – другой, подключение называется параллельным. Связку принято называть разветвлением. Каждый отдельный проводник образует ветвь. Общие точки именуются узлами электрической сети.

На практике чаще встречается смешанное включение проводников, часть соединена последовательно, часть – параллельно. Нужно разбить цепь простыми сегментами, решать задачу для каждого отдельно. Сколь угодно сложную электрическую схему можно описать параллельным, последовательным соединением проводников. Так делается на практике.

Коммутация электрической цепи

Использование параллельного и последовательного соединения проводников

Термины, применяемые к электрическим цепям

Теория выступает базисом формирования прочных знаний, немногие знают, чем напряжение (разность потенциалов) отличается от падения напряжения. В терминах физики внутренней цепью называют источник тока, находящееся вне – именуется внешней. Разграничение помогает правильно описать распределение поля. Ток совершает работу. В простейшем случае генерация тепла согласно закону Джоуля-Ленца. Заряженные частицы, передвигаясь в сторону меньшего потенциала, сталкиваются с кристаллической решеткой, отдают энергию. Происходит нагрев сопротивлений.

Для обеспечения движения нужно на концах проводника поддерживать разность потенциалов. Это называется напряжением участка цепи. Если просто поместить проводник в поле вдоль силовых линий, ток потечет, будет очень кратковременным. Процесс завершится наступлением равновесия. Внешнее поле будет уравновешено собственным полем зарядов, противоположным направлением. Ток прекратится. Чтобы процесс стал непрерывным, нужна внешняя сила.

Таким приводом движения электрической цепи выступает источник тока. Чтобы поддерживать потенциал, внутри совершается работа. Химическая реакция, как в гальваническом элементе, механические силы – генератор ГЭС. Заряды внутри источника движутся в противоположную полю сторону. Над этим совершается работа сторонних сил. Можно перефразировать приведенные выше формулировки, сказать:

  • Внешняя часть цепи, где заряды движутся, увлекаемые полем.
  • Внутренняя часть цепи, где заряды движутся против напряженности.

Генератор (источник тока) снабжен двумя полюсами. Обладающий меньшим потенциалом называется отрицательным, другой – положительным. В случае переменного тока полюсы непрерывно меняются местами. Непостоянно направление движения зарядов. Ток течет от положительного полюса к отрицательному. Движение положительных зарядов идет в направлении убывания потенциала. Согласно этому факту вводится понятие падения потенциала:

Падением потенциала участка цепи называется убыль потенциала в пределах отрезка. Формально это напряжение. Для ветвей параллельной цепи одинаково.

Под падением напряжения понимается и нечто иное. Величина, характеризующая тепловые потери, численно равна произведению тока на активное сопротивление участка. Законы Ома, Кирхгофа, рассмотренные ниже, формулируются для этого случая. В электрических двигателях, трансформаторах разница потенциалов может значительно отличаться от падения напряжения. Последнее характеризует потери на активном сопротивлении, тогда как первое учитывает полную работу источника тока.

Здесь поясним: часть энергии превращается в магнитный поток или химическое взаимодействие, цепь на участке нельзя считать последовательной. Имеется ветвление, вследствие наличия реактивной составляющей импеданса, либо других сил. Обмотка двигателя наделена ярко выраженным индуктивным сопротивлением, посредством которого происходит передача магнитного поля для совершения работы. Мощность сдвигается по фазе, часть идет на выделение тепла. На практике считается паразитным явлением. Законы последовательного и внешнего соединения проводников в физике формулируются для простейших случаев. Постоянным называют ток одного направления, неизменной амплитуды, инженеры под этим понимают выпрямленное напряжение.

При решение физических задач для упрощения двигатель может включать в свой состав ЭДС, направление действия которой противоположно эффекту источника питания. Учитывается факт потери энергии через реактивную часть импеданса. Школьный и вузовский курс физики отличается оторванностью от реальности. Вот почему студенты, раскрыв рот, слушают о явлениях, имеющих место в электротехнике. В период, предшествующий эпохе промышленной революции, открывались главные законы, ученый должен объединять роль теоретика и талантливого экспериментатора. Об этом открыто говорят предисловия к трудам Кирхгофа (работы Георга Ома на русский язык не переведены). Преподаватели буквально завлекали люд дополнительными лекциями, сдобренными наглядными, удивительными экспериментами.

Электрическая цепь

Законы Ома и Кирхгофа применительно к последовательному и параллельному соединению проводников

Для решения реальных задач используются законы Ома и Кирхгофа. Первый выводил равенство чисто эмпирическим путем – экспериментально – второй начал математическим анализом задачи, потом проверил догадки практикой. Приведем некоторые сведения, помогающие решению задачи:

  1. В трактате о математическом исследовании гальванических цепей Георг Ом: ток при последовательном соединении проводников одинаков. Магнитная стрелка в каждом участке цепи отклонялась в опытах на фиксированный угол. Открытию закона Ома предшествовал доклад Эрстеда о действии проводника с током на морской компас. Силу тока принято было характеризовать отклонением магнитной стрелки от начального положения. Для пущей верности Ом располагал перед опытом в направлении Земного меридиана.
  2. В узле параллельной электрической цепи ток разветвляется. Правило получил Кирхгоф, исследуя прохождение электричества через металлическую круглую пластину, стремясь получить обобщенную формулу для всех случаев. Задуманное удалось, побочным продуктом стали два закона Кирхгофа, один гласит: сумма токов узла цепи равна нулю. Входящие берутся с одним знаком, исходящие – с другим.
  3. Второй закон Кирхгофа поможет анализировать последовательную цепь. Утверждает: в замкнутом (читай – последовательном) контуре сумма падений напряжений равна сумме ЭДС. Напоминаем, ток в каждой точке постоянный (см. выше). ЭДС – источники тока, поле направлено противоположно прочей части цепи, которую принято называть внешней. На законе зиждется факт использования последовательного включения батареек с суммированием эффекта по напряжению. Две таблетки 1,5 В, будучи включены, дают 3 вольта. В последовательной цепи напряжение складывается.

    Закон Кирхгофа

  4. Последнее правило едва ли нуждается в доказательстве. Утверждает: напряжение на ветвях цепи с обоими общими узлами одинаково. Факт легко осознать на примере удлинителя-переноски. Сколько бы приборов туда ни включили, сетевое напряжение останется прежним. Посему не находим нужным приводить аксиоме доказательств. Продвинутые пользователи заметят: напряжение реального источника падает при перегрузке, возразим: допустимые нормы контролируются пробками распределительного щитка.

Посчитать сопротивления элементов при последовательном и параллельном соединении

Алгоритм расчета реальных цепей прост. Приведем некоторые тезисы касательно рассматриваемой тематики:

  1. При последовательном включении суммируются сопротивления, при параллельном – проводимости:
    1. Для резисторов закон переписывается в неизменной форме. При параллельном соединении итоговое сопротивление равняется произведению исходных, деленному на общую сумму. При последовательном – номиналы суммируются.
    2. Индуктивность выступает реактивным сопротивлением (j*ω*L), ведет себя, как обычный резистор. В плане написания формулы ничем не отличается. Нюанс, для всякого чисто мнимого импеданса, что нужно умножить результат на оператор j, круговую частоту ω (2*Пи*f). При последовательном соединении катушек индуктивности номиналы суммируются, при параллельном – складываются обратные величины.
    3. Мнимое сопротивление емкости записывается в виде: -j/ω*С. Легко заметить: складывая величины последовательного соединения, получим формулу, в точности как для резисторов и индуктивностей было при параллельном. Для конденсаторов все наоборот. При параллельном включении номиналы складываются, при последовательном – суммируются обратные величины.

Тезисы легко распространяются на произвольные случаи. Падение напряжения на двух открытых кремниевых диодах равно сумме. На практике составляет 1 вольт, точное значение зависит от типа полупроводникового элемента, характеристик. Аналогичным образом рассматривают источники питания: при последовательном включении номиналы складываются. Параллельное часто встречается на подстанциях, где трансформаторы ставят рядком. Напряжение будет одно (контролируются аппаратурой), делятся между ветвями. Коэффициент трансформации строго равен, блокируя возникновение негативных эффектов.

У некоторых вызывает затруднение случай: две батарейки разного номинала включены параллельно. Случай описывается вторым законом Кирхгофа, никакой сложности представить физику не может. При неравенстве номиналов двух источников берется среднее арифметическое, если пренебречь внутренним сопротивлением обоих. В противном случае решаются уравнения Кирхгофа для всех контуров. Неизвестными будут токи (всего три), общее количество которых равно числу уравнений. Для полного понимания привели рисунок.

Пример решения уравнений Кирхгофа

Посмотрим изображение: по условию задачи, источник Е1 сильнее, нежели Е2. Направление токов в контуре берем из здравых соображений. Но если бы проставили неправильно, после решения задачи один получился бы с отрицательным знаком. Следовало тогда изменить направление. Очевидно, во внешней цепи ток течет, как показано на рисунке. Составляем уравнения Кирхгофа для трех контуров, вот что следует:

  1. Работа первого (сильного) источника тратится на создание тока во внешней цепи, преодоление слабости соседа (ток I2).
  2. Второй источник не совершает полезной работы в нагрузке, борется с первым. Иначе не скажешь.

Включение батареек разного номинала параллельно является безусловно вредным. Что наблюдается на подстанции при использовании трансформаторов с разным передаточным коэффициентом. Уравнительные токи не выполняют никакой полезной работы. Включенные параллельно разные батарейки начнут эффективно функционировать, когда сильная просядет до уровня слабой.

Что такое последовательный порт?

Обновлено: 30.06.2020, Computer Hope

Асинхронный порт на компьютере, используемый для подключения последовательного устройства к компьютеру и способный передавать по одному биту за раз. Последовательные порты обычно идентифицируются на IBM-совместимых компьютерах как COM-порты (коммуникационные). Например, мышь может подключаться к COM1, а модем — к COM2. На рисунке показан последовательный разъем DB9 на кабеле.

Где на компьютере последовательный порт?

Последовательный порт находится на задней панели компьютера и является частью материнской платы.

Примечание

С появлением USB, FireWire и других более быстрых решений последовательные порты используются редко по сравнению с тем, как часто они использовались в прошлом. Кроме того, многие новые компьютеры и ноутбуки больше не имеют последовательного порта.

Определение последовательного порта

На приведенном выше рисунке последовательного порта вы можете заметить, что соединение с последовательным портом DB9 легко идентифицировать. Соединение имеет форму буквы D, представляет собой вилку и имеет 9 контактов.

Для чего используется последовательный порт?

Ниже приведен список различных аппаратных компонентов, которые можно приобрести и использовать с вашим последовательным портом.

Мышь — Одно из наиболее часто используемых устройств для последовательных портов, обычно используется с компьютерами без портов PS / 2 или USB и специальных мышей.
Модем — еще одно широко используемое устройство для последовательных портов. Обычно используется со старыми компьютерами, но также обычно используется из-за простоты использования.
Сеть — Одно из первоначальных применений последовательного порта, которое позволяло двум компьютерам соединяться вместе и позволяло передавать большие файлы между ними.
Принтер — Сегодня это не часто используемое устройство для последовательных портов. Однако часто использовался со старыми принтерами и плоттерами.

Информация о контактах последовательного порта

Ниже приведен список всех контактов разъема DB9, их назначение и название сигнала.

Примечание

На многих компьютерах последовательный порт обозначен как « 10101 », что означает единицы и нули для представления двоичного кода. Пользователь также может интерпретировать число «1» как букву «I» и нули как букву «O» и назвать его портом « IOIOI ».

Как показано выше, первый контакт находится в верхней левой части порта, а контакт 9 — в правом нижнем углу.

PIN НАЗНАЧЕНИЕ НАИМЕНОВАНИЕ СИГНАЛА
1 Обнаружение носителя данных DCD
2 Полученные данные RxData
3 Переданные данные TxData
4 Терминал данных готов DTR
5 Сигнальная земля Земля
6 Набор данных готов DSR
7 Запрос на отправку РТС
8 Разрешить отправку CTS
9 Индикатор звонка RI
Примечание

В большинстве современных компьютеров последовательный порт заменен портами USB.

Com-порт, Подключение, Кабель для передачи данных, Термины для оборудования, Термины материнской платы, Параллельный порт, Порт, RS-232, Последовательный

Как работают последовательные порты | HowStuffWorks

Все используемые сегодня компьютерные операционные системы поддерживают последовательные порты, поскольку последовательные порты существуют уже несколько десятилетий. Параллельные порты являются более поздним изобретением и работают намного быстрее, чем последовательные порты. Портам USB всего несколько лет, и они, вероятно, полностью заменят как последовательные, так и параллельные порты в течение следующих нескольких лет.

Название «последовательный» происходит от того факта, что последовательный порт «сериализует» данные. То есть он берет байт данных и передает 8 бит в байте по одному. Преимущество состоит в том, что для последовательного порта требуется только один провод для передачи 8 бит (в то время как для параллельного порта требуется 8). Недостатком является то, что для передачи данных требуется в 8 раз больше времени, чем при использовании 8 проводов. Последовательные порты снижают стоимость кабеля и уменьшают размер кабеля.

Перед каждым байтом данных последовательный порт отправляет стартовый бит, который представляет собой единственный бит со значением 0.После каждого байта данных он отправляет стоповый бит, чтобы сигнализировать, что байт завершен. Он также может отправить бит четности.

Последовательные порты, также называемые коммуникационными (COM) портами , являются двунаправленными . Двунаправленная связь позволяет каждому устройству как принимать данные, так и передавать их. Последовательные устройства используют разные контакты для приема и передачи данных — использование одних и тех же контактов ограничит связь до полудуплекс , что означает, что информация может перемещаться только в одном направлении за раз.Использование разных контактов обеспечивает полнодуплексную связь , при которой информация может перемещаться в обоих направлениях одновременно.

Последовательные порты зависят от специальной микросхемы контроллера, универсального асинхронного приемника / передатчика (UART) , для правильной работы. Микросхема UART принимает параллельный вывод системной шины компьютера и преобразует его в последовательную форму для передачи через последовательный порт. Чтобы работать быстрее, большинство микросхем UART имеют встроенный буфер объемом от 16 до 64 килобайт.Этот буфер позволяет микросхеме кэшировать данные, поступающие по системной шине, пока он обрабатывает данные, поступающие на последовательный порт. В то время как большинство стандартных последовательных портов имеют максимальную скорость передачи 115 Кбит / с (килобит в секунду), высокоскоростные последовательные порты, такие как Enhanced Serial Port (ESP) и Super Enhanced Serial Port (Super ESP) , могут достигать передачи данных. скорости 460 Кбит / с.

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

Вики-сайт LDP : 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, 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 документов
Ссылка на HOWTO, которые были недавно обновлены.

Что такое последовательный порт в 2019 г.

Основные параметры COM-портов

COM-порт имеет следующие стандартные характеристики:

  • Адрес базового порта ввода-вывода;
  • номер IRQ (прерывания);
  • Размер одного блока информации;
  • Скорость передачи данных;
  • Режим определения четности;
  • Метод контроля потока;
  • Количество стоповых битов.

Каковы преимущества последовательной передачи данных?


  • Для последовательной связи требуется меньшее количество проводящих проводов, что снижает стоимость интерфейса.
  • Поддерживает передачу данных на большие расстояния.
  • Он использует меньшее количество проводов, часто только один, это приводит к простому интерфейсу между передающими и принимающими устройствами или ИС.
  • Последовательные протоколы легко реализовать.

Типы последовательных портов

Существует несколько типов интерфейсов передачи данных, каждый из которых предназначен для конкретных приложений на основе необходимого набора параметров и структуры протокола.Последовательные интерфейсы данных включают CAN, RS-232, RS-485, RS-422, I2C, I2S, LIN, SPI и SMBus, но RS-232, RS-485 и RS-422 по-прежнему являются наиболее надежными и распространенными.

Интерфейсы RS-232 RS-422 RS-485
Кол-во приборов 1 передатчик
1 приемник
5 передатчиков
10 приемников на 1 передатчик
32 передатчика
32 приемника
Тип протокола дуплекс дуплекс полудуплекс
Макс.длина кабеля ~ 15.25 метров при 19,2 Кбит / с ~ 1220 метров при 100 Кбит / с ~ 1220 метров при 100 Кбит / с
Макс.скорость передачи данных 19,2 Кбит / с для 15 метров 10 Мбит / с на 15 метров 10 Мбит / с на 15 метров
Сигнал несимметричный сбалансированный сбалансированный
Мин. Входное напряжение +/- 3 В 0.2V дифференциал 0,2 В дифференциал
Выходной ток 500 мА 150 мА 250мА

RS232 Стандартный. Распиновка последовательного порта

RS-232 — это стандартный протокол связи, используемый последовательными портами для связи компьютера и его периферийных устройств. Этот стандарт описывает процесс обмена данными между телекоммуникационным устройством, например модемом, и компьютерным терминалом.Стандарт RS-232 определяет электрические характеристики сигналов, их назначение, продолжительность, а также размер разъемов и их распиновку.

Также следует отметить , что стандарт RS-232 является протоколом физического уровня и не определяет транспортные протоколы, которые будут использоваться для передачи данных. Транспортные протоколы могут различаться в зависимости от используемого коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Типы последовательных разъемов в компьютере.

Большинство компьютеров, где вы все еще можете найти последовательный порт, имеют 9-контактный штекер DB-9. Разъем DB-9 обычно находится на материнской плате ПК, хотя в старых компьютерах он может быть на специальной мульти-карте, вставляемой в слот расширения. Более старая версия последовательного разъема — это 25-контактный DB-25.

В отличие от параллельного порта, разъемы на обеих сторонах последовательного кабеля идентичны. В дополнение к линиям передачи данных последовательный порт содержит несколько служебных линий, по которым некоторая управляющая информация может передаваться между терминалом (компьютером) и устройством связи (модемом).Хотя теоретически для работы последовательного порта достаточно всего трех линий: приема данных, передачи данных и заземления, практика показала, что наличие служебных линий делает связь более эффективной, надежной и быстрой.

Распиновка разъема DB9 по стандарту RS-232 и соответствие выводам разъема DB-25:

DB-9 Номер контакта Описание сигнала DB-25 Номер пина
1 (DCD) Обнаружение носителя данных 8
2 (TxD) Переданные данные 2
3 (RxD) Получение данных 3
4 (DTR) Терминал данных готов 20
5 (Земля) Земля 7
6 (DSR) Готовность набора данных 6
7 (RTS) Запрос на отправку 4
8 (CTS) Разрешение на отправку 5
9 (RI) Индикатор звонка 22

GND — Земля, второй (общий) провод для всех сигналов.(Сигналы всегда передаются по двум проводам).

TxD — Переданные данные, асинхронный канал для отправки последовательных данных.

RxD — Полученные данные, асинхронный канал для приема последовательных данных.

RTS — Запрос на отправку, управляющий сигнал, который сообщает, что у компьютера есть данные для отправки по каналу TxD на конечное устройство.

DTR — Data Terminal Ready, сигнал управления, который сообщает, что компьютер (терминал) готов к обмену данными с конечным устройством.

CTS — Clear To Send, сигнал управления, который указывает, что оконечное устройство готово к приему данных с терминала по каналу TxD. Обычно этот сигнал устанавливается конечным устройством после того, как оно получает сигнал RTS = True (запрос передачи) от компьютера и готово к приему данных. Если конечное устройство не устанавливает сигнал CTS = True, передача по каналу TxD не начнется. Этот сигнал используется для аппаратного управления потоком.

DSR — Data Set Ready, сигнал управления, который сообщает, что конечное устройство выполнило все настройки и готово начать отправку и получение данных с компьютера.

DCD — Обнаружен носитель данных, управляющий сигнал, который информирует компьютер (терминал) об обнаружении другого терминала, то есть оконечное устройство, например модем, обнаружило другой модем, который хочет инициализировать обмен данными между терминалы. Модем устанавливает сигнал DCD = True, который детектируется на входе компьютера (терминала). Если терминал готов к обмену данными, он должен указать свою готовность, установив сигнал DTR = True, после чего начнется обмен данными между двумя терминалами.

RI — индикатор звонка, сигнал, который «сообщает» компьютеру (терминалу), что оконечное устройство принимает сигнал вызова.

Как проверить COM-порт на компьютере

Часто возникает необходимость открыть COM-порт, когда вы ремонтируете компьютер или выполняете диагностику. Кроме того, может потребоваться проверить, работает ли ваш последовательный порт. Сжечь элемент очень просто. Чаще всего COM-порты повреждаются при неправильном отключении устройств.

Самый простой способ проверить работоспособность COM-интерфейса — подключить к нему мышь.Однако это не даст вам полной картины, поскольку манипулятор использует только половину из восьми доступных сигнальных линий. Только с помощью специального программного обеспечения сниффера COM-порта (например, Serial Port Monitor) вы получите возможность тщательно протестировать последовательный порт. Найдите список лучших снифферов последовательных данных в нашем новом руководстве. Он охватывает как программные, так и аппаратные решения сниффера COM-портов и подчеркивает очевидные преимущества, которые вы получаете от того или иного решения.

Последовательные порты и параллельные порты

Последовательный порт — это интерфейс в компьютерной системе, с помощью которого информация передается в или из одного бита за раз.

Интерфейс — это соединение между двумя подсистемами. В данном случае это электрический разъем, встроенный в компьютер, в который пользователь может легко вставить (и удалить) другой внешний разъем, чтобы данные могли передаваться на периферийные устройства или с них (например, дисплеи, клавиатуры, мыши, принтеры и сканеры).

Бит — это самая основная единица информации в вычислениях и коммуникациях. Каждый бит имеет значение либо ноль, либо единицу. Это значение хранится в виде электрического заряда в единственном конденсаторе в запоминающем устройстве (т.е.е., RAM) или CPU (центральный процессор), или как намагничивание крошечной области магнитного материала на жестком диске (HDD) или гибком диске.

В отличие от последовательных портов, параллельный порт состоит из нескольких проводов, по которым биты передаются параллельно, , то есть одновременно. Обычно на порту имеется несколько дополнительных проводов, которые используются для сигналов управления, чтобы указать, когда данные готовы к отправке или получению.

На протяжении большей части истории персональных компьютеров последовательные соединения выполнялись с использованием стандарта RS-232.Первоначально этот стандарт был определен как 25-контактный разъем D-типа (поскольку его форма напоминала заглавную букву D ). Однако эти разъемы были большими и неудобными. Кроме того, большинство контактов осталось неиспользованными (и ненужными), потому что данные отправляются по одному биту за раз, и, таким образом, для данных в каждом направлении требуется только один провод плюс несколько сигналов управления. Следовательно, стало обычным использование других разъемов для этих портов, в частности, гораздо меньших девятиконтактных разъемов DE-9 (также называемых DB-9 или D-sub 9), которые также соответствуют стандарту RS-232.

Последние достижения в области электроники сделали возможной более надежную и высокоскоростную последовательную связь, и поэтому RS-232 вытесняется новыми стандартами, такими как универсальная последовательная шина (USB) и Firewire . Это позволяет эффективно подключать устройства, которые были бы невозможны при более медленных последовательных подключениях, например, внешние устройства хранения данных (например, внешние жесткие диски и USB-накопители) и видеоустройства.

В Linux устройства с последовательным портом обычно обозначаются / dev / ttyS * , где звездочка представляет собой целое число, начинающееся с нуля.В более старых операционных системах Microsoft Windows и MS-DOS последовательные порты обозначаются как COM1, COM2 и т. Д.

Тенденция для внешних шин заключается в использовании последовательной архитектуры. Шина — это подсистема, которая передает данные и / или мощность между компьютерными компонентами внутри компьютера или между компьютерами.

Параллельные шины, которые используются портами SCSI (, интерфейс малой компьютерной системы, ) и ATA (, приложение для передовых технологий, ), имеют 16 или более параллельных проводов, которые используются для одновременной передачи битов.Они намного быстрее последовательных шин при одинаковых тактовых частотах. Однако значительно легче увеличить тактовую частоту для последовательного соединения, чем для параллельного соединения, в значительной степени потому, что параллельные сигналы имеют тенденцию мешать друг другу на высоких тактовых частотах .

Тактовая частота или тактовая частота — это основная частота в циклах в секунду, измеряемая в герцах, с которой компьютер выполняет свои самые основные операции, такие как сложение двух чисел или передача значения из одного процессора (центрального процессора) Регистр к другому.Регистр — это очень небольшой объем очень быстрой памяти, которая встроена в ЦП, чтобы ускорить его операции, обеспечивая быстрый доступ к часто используемым значениям.

Создано 19 августа 2005 г.
Copyright © 2005 The Linux Information Project. Все права защищены.

Многие ПК и совместимые компьютеры оснащены двумя последовательными портами и одним параллельным портом. Хотя эти два типа портов используются для связи с внешними устройствами, они работают по-разному.

Параллельный порт отправляет и принимает данные по восемь бит одновременно по 8 отдельным проводам. Это позволяет очень быстро передавать данные; однако требуемый кабель более громоздкий из-за количества отдельных проводов, которые он должен содержать. Параллельные порты обычно используются для подключения ПК к принтеру и редко используются для чего-то еще. Последовательный порт отправляет и принимает данные по одному биту за раз по одному проводу. Хотя передача каждого байта данных таким способом занимает в восемь раз больше времени, требуется всего несколько проводов.Фактически, двусторонняя (дуплексная) связь возможна только с тремя отдельными проводами — одним для отправки, другим для приема и общим сигнальным заземляющим проводом.

Двунаправленная связь

Последовательный порт на вашем ПК является полнодуплексным устройством, что означает, что он может отправлять и получать данные одновременно. Для этого он использует отдельные линии для передачи и приема данных. Некоторые типы последовательных устройств поддерживают только одностороннюю связь и поэтому используют только два провода в кабеле — линию передачи и сигнальную землю.

Обмен данными по битам

После отправки стартового бита передатчик отправляет фактические биты данных. В зависимости от выбранного числа может быть 5, 6, 7 или 8 битов данных. И приемник, и передатчик должны согласовать количество битов данных, а также скорость передачи данных. Почти все устройства передают данные, используя 7 или 8 бит данных.

Обратите внимание, что когда используются только 7 битов данных, вы не можете отправлять значения ASCII больше 127. Точно так же использование 5 бит ограничивает максимально возможное значение до 31.После передачи данных отправляется стоповый бит. Стоп-бит имеет значение 1 — или состояние отметки — и его можно правильно определить, даже если предыдущий бит данных также имел значение 1. Это достигается длительностью стопового бита. Стоповые биты могут иметь длину 1, 1,5 или 2 битовых периода.

Бит четности

Помимо синхронизации, обеспечиваемой использованием стартовых и стоповых битов, дополнительный бит, называемый битом четности, может дополнительно передаваться вместе с данными. Бит четности обеспечивает небольшую проверку ошибок, чтобы помочь обнаружить повреждение данных, которое может произойти во время передачи.Вы можете выбрать четную четность, нечетную четность, четность меток, четность по пробелам или вообще ничего. Когда используется четная или нечетная четность, подсчитывается количество меток (битов логической единицы) в каждом байте данных, и один бит передается после битов данных, чтобы указать, является ли количество только что отправленных битов 1 четным или нечетным.

Например, когда выбрана четность, бит четности передается со значением 0, если количество предшествующих меток является четным числом. Для двоичного значения 0110 0011 бит четности будет равен 0.Если бы действовала четность и было отправлено двоичное число 1101 0110, тогда бит четности был бы 1. Нечетная четность прямо противоположна, а бит четности равен 0, когда количество битов метки в предыдущем слове является нечетным числом. . Проверка ошибок четности очень проста. Хотя он сообщит вам, есть ли в символе одиночная битовая ошибка, он не покажет, какой бит был получен с ошибкой. Кроме того, если четное число битов ошибочно, то бит четности вообще не будет отражать никакой ошибки.

Метка четности означает, что бит четности всегда установлен в состояние сигнала метки, и аналогичным образом проверка на четность всегда отправляет бит четности в условии сигнала разделения.Поскольку эти два параметра четности не служат никакой полезной цели, они почти никогда не используются.

RS-232C

RS-232 означает «Рекомендуемый стандарт номер 232», а C — последняя версия стандарта. Последовательные порты на большинстве компьютеров используют подмножество стандарта RS-232C. Полный стандарт RS-232C определяет 25-контактный разъем «D», из которого используются 22 контакта. Большинство этих контактов не нужны для нормальной связи с ПК, и действительно, большинство новых ПК оснащены штекерными разъемами типа D, имеющими только 9 контактов.

Устройства DCE и DTE

Вам следует знать два термина: DTE и DCE. DTE обозначает оконечное оборудование данных, а DCE — оборудование передачи данных. Эти термины используются для обозначения распиновки разъемов на устройстве и направления сигналов на контактах. Ваш компьютер является устройством DTE, тогда как большинство других устройств обычно являются устройствами DCE.

Если у вас возникли проблемы с сохранением двух прямых, замените термин «устройство DTE» на «ваш компьютер» и термин «устройство DCE» на «удаленное устройство» в следующем обсуждении.

Стандарт RS-232 гласит, что в устройствах DTE используется 25-контактный штекерный разъем, а в устройствах DCE — 25-контактный разъем-розетка. Таким образом, вы можете подключить устройство DTE к DCE, используя прямое межконтактное соединение. Однако для соединения двух одинаковых устройств вместо этого необходимо использовать нуль-модемный кабель. Нуль-модемные кабели пересекают линии передачи и приема в кабеле и будут обсуждаться позже в этой главе. В приведенном ниже списке показаны подключения и направления сигналов для 25- и 9-контактных разъемов.

Мужской RS232 DB25
Номер контакта Направление сигнала:
1 Защитное заземление
2 Переданные данные (TD) Исходящие данные (от DTE к DCE)
3 Полученные данные (RD) Входящие данные (от DCE к DTE)
4 Запрос на отправку (RTS) Исходящий сигнал управления потоком, управляемый DTE
5 Clear To Send (CTS) Сигнал управления входящим потоком, управляемый DCE
6 Data Set Ready (DSR) Входящий сигнал подтверждения связи, управляемый DCE
7 Сигнал Земля Общее опорное напряжение
8 Carrier Detect (CD) Входящий сигнал от модема
20 Data Terminal Ready (DTR) Исходящий сигнал подтверждения связи, управляемый DTE
22 Индикатор звонка (RI) Входящий сигнал от модема

Мужской RS232 DB9
Номер контакта Направление сигнала:
1 Carrier Detect (CD) (от DCE) Входящий сигнал от модема
2 Полученные данные (RD) Входящие данные от DCE
3 Переданные данные (TD) Исходящие данные в DCE
4 Data Terminal Ready (DTR) Исходящий сигнал подтверждения связи
5 Сигнал Земля Общее опорное напряжение
6 Data Set Ready (DSR) Входящий сигнал подтверждения
7 Запрос на отправку (RTS) Исходящий сигнал управления потоком
8 Разрешение на отправку (CTS) Входящий сигнал управления потоком
9 Индикатор звонка (RI) (от DCE) Входящий сигнал от модема

Провод TD (передачи данных) — это тот провод, по которому данные от устройства DTE передаются на устройство DCE.Это имя может вводить в заблуждение, потому что этот провод используется устройством DCE для получения данных. Линия TD поддерживается в состоянии отметки устройством DTE, когда оно не используется. Провод RD (получение данных) — это тот провод, по которому данные принимаются устройством DTE, и устройство DCE сохраняет эту линию в состоянии отметки в режиме ожидания.

RTS означает Request To Send . Эта линия и линия CTS используются, когда «аппаратное управление потоком» включено как в устройствах DTE, так и в устройствах DCE. Устройство DTE помещает эту строку в состояние отметки, чтобы сообщить удаленному устройству, что оно готово и может принимать данные.Если устройство DTE не может принимать данные (обычно из-за того, что его буфер приема почти заполнен), оно помещает эту строку в пробел в качестве сигнала для DCE о прекращении отправки данных. Когда устройство DTE готово к приему дополнительных данных (т.е. после того, как данные были удалены из его приемного буфера), оно вернет эту строку в состояние отметки. Дополнением RTS является CTS, что расшифровывается как Clear To Send. Устройство DCE помещает эту строку в состояние отметки, чтобы сообщить устройству DTE, что оно готово к приему данных.Точно так же, если устройство DCE не может получить данные, оно поместит эту строку в пробел. Вместе эти две линии составляют так называемое RTS / CTS или «аппаратное» управление потоком. WinWedge поддерживает этот тип управления потоком, а также Xon / XOff или «программное» управление потоком. В программном управлении потоком данных используются специальные управляющие символы, передаваемые от одного устройства к другому, чтобы указать другому устройству прекратить или начать отправку данных. При программном управлении потоком линии RTS и CTS обычно не используются.

DTR означает Data Terminal Ready . Его предназначение очень похоже на линейку RTS. DSR (Data Set Ready) является дополнением к DTR так же, как CTS к RTS. Некоторые последовательные устройства используют DTR и DSR в качестве сигналов, чтобы просто подтвердить, что устройство подключено и включено. WinWedge устанавливает DTR в состояние отметки, когда последовательный порт открыт, и оставляет его в этом состоянии до тех пор, пока порт не будет закрыт. Линии DTR и DSR изначально были разработаны для обеспечения альтернативного метода аппаратного подтверждения связи.Было бы бессмысленно использовать одновременно RTS / CTS и DTR / DSR для сигналов управления потоком. Из-за этого DTR и DSR редко используются для управления потоком.

CD означает Carrier Detect . Обнаружение несущей используется модемом, чтобы сигнализировать о том, что он установил соединение с другим модемом или обнаружил сигнал несущей.

Последняя оставшаяся строка — RI или Ring Indicator . Модем переключает состояние этой линии, когда входящий звонок звонит на ваш телефон.

Линии обнаружения несущей (CD) и индикатора звонка (RI) доступны только при подключении к модему. Поскольку большинство модемов передают информацию о состоянии на ПК при обнаружении несущего сигнала (то есть при подключении к другому модему) или когда линия звонит, эти две линии используются редко.

Переходники с 9 на 25 контактов

В следующей таблице показаны соединения внутри стандартного переходника с 9 на 25 контактов.

9-контактный разъем 25-контактный разъем
Контакт 1 DCD Контакт 8 DCD
Контакт 2 RD Контакт 3 RD
Штифт 3 TD Штифт 2 TD
Контакт 4 DTR Штифт 20 DTR
Контакт 5 GND Контакт 7 GND
Контакт 6 DSR Контакт 6 DSR
Контакт 7 RTS Контакт 4 RTS
Контакт 8 CTS Контакт 5 CTS
Контакт 9 RI Штифт 22 RI

Бод vs.Бит в секунду

Бод назван в честь Жана Мориса Эмиля Бодо, который был офицером Французской телеграфной службы. Ему приписывают разработку первого 5-битного кода одинаковой длины для символов алфавита в конце 19 века. Что на самом деле означает скорость в бодах, так это скорость модуляции или количество раз в секунду, когда линия меняет состояние. Это не всегда то же самое, что бит в секунду (BPS). Если вы соединяете два последовательных устройства вместе с помощью прямых кабелей, то скорость передачи и бит / с фактически одинаковы.Таким образом, если вы работаете со скоростью 19200 бит / с, линия также меняет состояния 19200 раз в секунду. Но когда речь идет о модемах, дело обстоит не так.

Поскольку модемы передают сигналы по телефонной линии, скорость передачи фактически ограничена до 2400 бод. Это физическое ограничение линий, предоставляемых телефонной компанией. Повышенная пропускная способность, достигаемая с помощью модемов со скоростью 9600 или выше бод, достигается за счет использования сложной фазовой модуляции и методов сжатия данных.

Кабели, нуль-модемы и устройства для смены пола

В идеальном мире все последовательные порты на каждом компьютере были бы устройствами DTE с 25-контактными штекерными D-разъемами. Все остальные устройства будут устройствами DCE с 25-контактными розетками. Это позволит вам использовать кабель, в котором каждый вывод на одном конце кабеля соединен с таким же выводом на другом конце. К сожалению, мы живем не в идеальном мире. Последовательные порты используют как 9, так и 25 контактов, многие устройства могут быть настроены как DTE или DCE, и, как и в случае многих устройств сбора данных, могут использовать совершенно нестандартные или проприетарные выводы.Из-за отсутствия стандартизации часто требуются специальные кабели, называемые нуль-модемными кабелями, кабелями для смены пола и кабелями, изготовленными на заказ.

Длина кабеля

Стандарт RS-232C накладывает ограничение на длину кабеля 50 футов. Обычно вы можете игнорировать этот «стандарт», поскольку длина кабеля может достигать 10 000 футов при скорости передачи до 19 200 бод, если вы используете высококачественный, хорошо экранированный кабель. Внешняя среда сильно влияет на длину неэкранированных кабелей. В электрически зашумленной среде даже очень короткие кабели могут улавливать паразитные сигналы.В следующей таблице приведены некоторые разумные рекомендации для провода калибра 24 в типичных условиях. Вы можете значительно увеличить длину кабеля, используя дополнительные устройства, такие как оптические изоляторы и усилители сигнала. В оптических изоляторах используются светодиоды и фотодиоды для изоляции каждой линии последовательного кабеля, включая сигнальную землю. Любой электрический шум одинаково влияет на все линии оптически изолированного кабеля, включая линию заземления сигнала. Это заставляет напряжения на сигнальных линиях относительно сигнальной линии заземления отражать истинное напряжение сигнала и, таким образом, нейтрализовать влияние любых шумовых сигналов.

Скорость передачи Длина экранированного кабеля Длина неэкранированного кабеля
110 5000 1000
300 4000 1000
1200 3000 500
2400 2000 500
4800 500 250
9600 250 100

Меняющие пол

Проблема, с которой вы можете столкнуться, заключается в том, что необходимо подключить два разъема одного пола.Вы можете купить смены пола в любом магазине компьютеров или канцелярских товаров менее чем за 5 долларов.

Примечание: Параллельный порт на ПК использует 25-контактный гнездовой разъем, который иногда вызывает путаницу, поскольку выглядит так же, как последовательный порт, за исключением того, что имеет неправильный пол. И 9, и 25-контактные последовательные порты на ПК всегда будут иметь штекерный разъем.

Нуль-модемные кабели и нуль-модемные адаптеры

Если вы соединяете два устройства DTE (или два устройства DCE) с помощью прямого кабеля RS232, то линия передачи на каждом устройстве будет подключена к линии передачи на другом устройстве, а линии приема будут также подключены друг к другу.Нуль-модемный кабель или нуль-модемный адаптер просто пересекает линии приема и передачи, так что передача на одном конце соединяется с приемом на другом конце и наоборот. Помимо передачи и приема, DTR и DSR, а также RTS и CTS также пересекаются в нуль-модемном соединении.

Нуль-модемный адаптер

можно приобрести в большинстве компьютерных и офисных магазинов по цене менее 5 долларов.

Синхронная и асинхронная связь

Существует два основных типа последовательной связи: синхронная и асинхронная.При синхронном обмене данными два устройства сначала синхронизируются друг с другом, а затем постоянно отправляют символы, чтобы они оставались синхронизированными. Даже когда данные на самом деле не отправляются, постоянный поток битов позволяет каждому устройству знать, где находится другое в любой момент времени. То есть каждый отправленный символ является либо фактическими данными, либо символом ожидания. Синхронная связь обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем асинхронные методы, поскольку дополнительные биты для обозначения начала и конца каждого байта данных не требуются.Последовательные порты на ПК в стиле IBM являются асинхронными устройствами и поэтому поддерживают только асинхронную последовательную связь.

Асинхронный означает «отсутствие синхронизации» и, следовательно, не требует отправки и получения незанятых символов. Однако начало и конец каждого байта данных должны идентифицироваться стартовыми и стоповыми битами. Стартовый бит указывает, когда байт данных собирается начаться, а стоповый бит сигнализирует, когда он заканчивается. Требование отправить эти дополнительные два бита приводит к тому, что асинхронная связь будет немного медленнее, чем синхронная, однако она имеет то преимущество, что процессору не нужно иметь дело с дополнительными незанятыми символами.

Асинхронная линия, которая неактивна, идентифицируется значением 1 (также называется состоянием метки). Используя это значение, чтобы указать, что данные в настоящее время не отправляются, устройства могут различать состояние ожидания и отключенную линию. Когда символ собирается передать, отправляется стартовый бит. Стартовый бит имеет значение 0 (также называемое состоянием пробела). Таким образом, когда строка переключается со значения 1 на значение 0, получатель предупреждается о том, что по строке собирается символ данных.

Введение в стандарт и интерфейс.

Информация, передаваемая между оборудованием обработки данных и периферийными устройствами, находится в форме цифровых данных, которые передаются в последовательном или параллельном режиме. Параллельная связь используется в основном для соединений между тестовыми приборами или компьютерами и принтерами, в то время как последовательная связь часто используется между компьютерами и другими периферийными устройствами.

Передача по протоколу RS232 включает посылку данных по одному биту за раз по одной линии связи.Напротив, для параллельной связи требуется, по крайней мере, столько строк, сколько битов в передаваемом слове (для 8-битного слова необходимо как минимум 8 строк). RS232 Последовательная передача полезна для связи на большие расстояния, тогда как параллельная предназначена для коротких расстояний или когда требуется очень высокая скорость передачи.

Стандарты RS232

Одним из преимуществ протокола RS232 является то, что он подходит для передачи по телефонным линиям.Последовательные цифровые данные могут быть преобразованы модемом, помещены в стандартную телефонную линию голосового уровня и преобразованы обратно в последовательные цифровые данные на приемном конце линии с помощью другого модема.

Официально RS-232 определяется как «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и оборудованием передачи данных с использованием последовательного обмена двоичными данными». Это определение определяет оконечное оборудование данных (DTE) как компьютер, а оборудование передачи данных (DCE) — модем. Кабель модема имеет штыревые соединения и предназначен для подключения устройства DTE к устройству DCE.

RS-232 широко используется для соединения между устройствами сбора данных и компьютерными системами. Устройства RS-232 определяются как DTE (обычно компьютер) или DCE (обычно интерфейсное устройство). При подключении устройства DCE к компьютеру (DTE) требуется прямое соединение. Однако не все интерфейсные устройства или системы сбора данных являются DCE, поэтому требуется нуль-модемный кабель, который «пересекает» необходимые сигнальные провода.


RS232 порт

Помимо связи между компьютерным оборудованием по телефонным линиям, в настоящее время широко используется протокол RS-232 для соединений между устройствами сбора данных и компьютерными системами.Как и в определении RS232, компьютер — это оборудование передачи данных (DTE). Однако многие интерфейсные продукты не являются оборудованием для передачи данных (DCE). Нуль-модемные кабели предназначены для этой ситуации; Вместо штыревых соединений модемных кабелей, нуль-модемные кабели имеют другую внутреннюю проводку, позволяющую устройствам DTE взаимодействовать друг с другом.


Варианты кабелей

Кабели RS-232 обычно доступны с 4-, 9- или 25-контактной разводкой.25-контактный кабель RS232 соединяет каждый контакт; 9-контактные кабели Rs232 не включают многие из редко используемых соединений; 4-контактные кабели Rs232 обеспечивают минимум соединений и имеют перемычки, обеспечивающие «квитирование» для тех устройств, которым это необходимо. Эти перемычки соединяют контакты 4, 5 и 8, а также контакты 6 и 20.

Появление IBM PC AT создало новую морщину в коммуникациях RS-232. Вместо стандартного 25-контактного разъема этот компьютер и многие новые платы расширения для ПК оснащены 9-контактным последовательным портом.Для подключения этого порта к стандартному 25-контактному порту можно использовать переходной кабель с 9 на 25 контактов, или пользователь может создать свой собственный кабель специально для этой цели.

Выбор кабеля RS232

Основные соображения при выборе кабеля RS-232 зависят от подключаемых устройств. Во-первых, подключаете ли вы два устройства DTE (нуль-модемный кабель) или устройство DTE к устройству DCE (модемный кабель)? Во-вторых, какие разъемы требуются на каждом конце, вилка или розетка, а также 25 или 9-контактные (тип AT)? Обычно рекомендуется, чтобы пользователь получил два подключаемых устройства, а затем определил, какой кабель требуется.

Подключение интерфейса RS232

Большинство устройств RS-232 будут работать только с 3 сигнальными проводами: передача (TX), прием (RX) и земля (GND). Чтобы два устройства RS-232 могли обмениваться данными, необходимо подключить TX одного инструмента к RX второго инструмента и наоборот.

Контакты заземления должны быть соединены вместе. Имейте в виду, что 25-контактный порт RS-232 на ПК передает сигнал на контакт 2 и принимает на контакт 3, а Земля — ​​на контакт 7. 9-контактный порт RS-232 на ПК передает сигнал на контакт 3, принимает на контакт 2. Земля — ​​это контакт 5.

Невозможно просто соединить два устройства последовательным кабелем просто потому, что разъемы подходят. Вы должны проверить функции каждого контакта на каждом устройстве, а также проверить, является ли кабель прямым или нуль-модемным.

Распиновка RS-232
  1. ПЕРЕДАВАЕМЫЙ СИГНАЛ
  2. УРОВНИ НАПРЯЖЕНИЯ:
  3. Двоичный 0: от +5 до +15 В постоянного тока (называемый «пробел» или «вкл»)
  4. Двоичный 1: от -5 до -15 В постоянного тока (называется «отметка» или «выключено»)
  5. ПРИЕМНЫЙ СИГНАЛ
  6. УРОВНИ НАПРЯЖЕНИЯ:
  7. Двоичный 0: от +3 до +13 В постоянного тока
  8. Двоичный 1: от -3 до -13 В постоянного тока
  9. ФОРМАТ ДАННЫХ
  10. Стартовый бит: двоичный 0
  11. Данные: 5, 6, 7 или 8 бит
  12. Четность: нечетная, четная, метка или пробел (не используется с 8-битными данными)
  13. Стоп-бит: двоичная 1, один или два бита
Информация о продукте Техническое обучение .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *