Как подключать диод: Правильные схемы подключения светодиода

Содержание

Как подключить диод к батарейке? Простейшая схема

Главная » Интересные статьи

02.10.2018Рубрика: Интересные статьи

Для подключения диода в схему, необходимо помнить, что он проводит ток только в одном направлении. Неправильно подсоединение не даст энергию к устройству. Ниже на картинке видно, как нужно подключать электрическую лампочку в связке с диодом. То есть в таком расположение он пропустит ток, и нагрузка будет работать. Если его поставить другой стороной, то энергия не пойдет, и лампа не загорит.

На рисунке ниже представлено подключение светодиода, и он светится.

Чтобы реализовать данное присоединение потребуется всего ничего.

2 батарейки таблетки на 1,5 вольт.
Любой диод в схеме использован IN 5399
Нагрузка: лампочка, моторчик или др.
Два провода.

В итоге VD1 к батарейке подключается достаточно легко. Еще в схему можно включить выключатель. После сборки у вас будет целый фонарик! 😊

Batareykaa.ru

Диод 1N4007: схемы, характеристики, техническое описание

Диоды 1N4007 относятся к устройствам серии 1NXXXX. В таких диодах применяется американская система нумерации, так как они являются полупроводниковыми устройствами. Кроме этого, данный стандарт принят во всем нашем современном мире.

В модели 1n4007 маркировка читается следующим образом. В названии диода 1N4007 первая часть «1N» является однопереходным полупроводником, где цифра указывает на то, что в нём 1 переход, а N означает то, что это полупроводниковый диод. Остальные цифры являются нумерационными значениями конкретного диода.

По своим техническим характеристикам, такой диод способен быть совместимым с любым выпрямительным диодом. Все диоды, которые будут относиться к серии 1N400X легкозаменяемые именно таким вариантом диодов. Основное применение таких диодов — проекты встроенных систем.

1N4007 — выпрямительный диод, имеющий PN переходник. Способность диода передавать электрический ток только в одном направлении с возможностью преобразовывать переменный ток в постоянный. Как уже было сказано выше, если говорить по технической составляющей, то она без проблем может быть заменена или может заменить другие выпрямительные диоды относящиеся серии 1N400X.

В настоящее время они могут быть использованы в любой сфере жизнедеятельности человека, например, диоды, имеющие обратный ход, выпрямители, используемые для общего назначения в качестве источника постоянного питания, инвенторы или преобразователи. И это только небольшая часть всех применений такого вида диодов.

Распиновка 1N4007

В диоде 1N4007 присутствует всего два контакта, которыми являются анод и катод соответственно. На оба вывода тока предусмотрены разные по значениям противоположные заряды, которые имеют названия и соответствующие заряды, указанные в таблице ниже.

Распиновка
№ заряда	Название заряда	Заряд
1	Анод	+ve
2	Катод	-ve

Конфигурация контактов 1N4007

Ниже вы сможете рассмотреть схему диода 1N-4007, а также полную распиновку символьным представлением и реальным изображением 1N 4007.

Как подключить Диод 1n4007?

Для того, чтобы произвести монтаж следует использовать специальную выводную схему, при использовании любого положения детали. Процесс пайки происходит низкотемпературным припоем, где точка плавления должна быть менее 210 градусов Цельсии. Кроме этого, сам процесс должен быть около 10 секунд, иначе произойдет перегрев данного элемента.

При этом стоит учесть то, что в даташит 1n4007 указана максимально допустимая температура около 260 градусов, при этом на практике можно понять то, что не следует рисковать и добивать именно такой температуры. Лучше уменьшить температуру, чем испортить деталь, а после чего тратить время чтобы выпаивать её обратно.

Методика, используемая для его монтажа — поверхностная установка, которая используется специально для такой цепи. При пайке надо использовать специальную паяльную пасту.

Технические характеристики

Как вы понимаете, 1N4007 — один из самых популярных диодов, которые используются в наше время. Он используется во множествах зарядок для современных телефонных устройств, даже в тех, которые стоя порядка доллара и не имеют стабилизаторов или фильтров для уменьшения помех. Без 1N4007 — устройства не смогут обойтись.

В одном адаптере их ровно четыре штуки, на которых и собран с помощью 1n4007 диодный мост, который, собственно, и преобразовывает переменный ток в постоянный, переводя ток через себя только в одном направлении, полностью отсекая одну из имеющихся полярностей всего напряжения.

Размеры диодов

При этом в дешевых аналогичных зарядках некоторые производители экономят эти диоды, используя 1 вместо 4, заменяя их однополупериодным выпрямлением. При этом настоятельно рекомендуется использовать первый вариант, при общем напряжении более 1 Ватта. (А как узнать сколько Ватт ? Используй ваттметр.)

Нормальные диоды не способны противодействовать обратной лавины тока, так как они сделаны специально для выдерживания потока энергии, протекающий по этому элементу. Вывод катода обозначается на корпусной части специальным кольцом.

Ниже вы сможете ознакомиться с электрические и тепловые характеристики 1n4007.

Электрические характеристики

В электрические характеристики входит такие параметры, как прямое напряжение, а также сила обратного тока, общая емкость, максимальный обратный ток с определённой нагрузкой, а также среднее значение выпрямительного тока и пиковое повторяющее обратное напряжение.

Прямое напряжение (VF) при 1,0А — 1.1 V.
Обратный ток при 25°C — 5 μА.
Общая емкость на частоте 1,0 МГц — 15 пФ.
Максимальный обратный ток полной нагрузки при 75 °C — 30 μА.
Средний выпрямленный прямой ток (ЕСЛИ (AV)) — 1А.
Пиковое повторяющееся обратное напряжение 1n4007 1а 1000в.

У диода имеется высокая перегрузочная способность, а также низким уровнем падения напряжения, которая может иметь пиковое значение до 1,1 В. Наиболее максимальный импульсный поток имеет длительность равной 8,2 секунд, достигая напряжения в 30А.

Как уже указано выше типовая электрическая ёмкость перехода не должно превышать порядка 15 пФ. Это все учитывается при использовании частоты в размере 1МГц, а также постоянное напряжение равно 4В. Если говорить в теории, то скорость диода недопустима, таким образом они не имеют спрос для высокочастотных целей, так как это не регламентировано.

Ток утечки не будет превышать 5 мкА, но, если будет замечен прогрессивный рост температуры окружающей среды повышается и этот показатель. Например, при температуре более 75 градусов, вы сможете быть уверены в том, что оно увеличиться до 50 мкА. Поле этого происходит ухудшение производственных показателей, именно поэтому для эффективного использования вы должны применять стандартные 30% запаса от параметров. Кроме этого, следует правильно организовать охлаждение, которое производится за счет токонепроводящего термокомпаунда.

Рабочая частота мощности с использование высокого переменного напряжения составляет 60Гц. Чтобы ознакомится с предельными эксплуатационными значениями следует заглянуть в даташит, где указаны разные особенности эксплуатации.

Тепловые характеристики 1N4007

В тепловые характеристики входят рассеивающая мощность, а также удельное сопротивление как основные. Обе вышеуказанные характеристики имеют следующие значения, указанные ниже.

Тепловое сопротивление — 50 °C/Вт.
Рассеиваемая мощность — 3 Вт.

Особенности 1N4007

Каждый диод имеет определенную особенность, с помощью которой она сможет быть эффективной с учетом тех или иных условий эксплуатации. Все функции, преимущественные для данного диода вы сможете посмотреть ниже.

Низкий ток утечки
Низкое падение прямого напряжения
Соответствует директиве RoHS 2002/95/EC 4
Высокая способность к перенапряжению в прямом направлении
Погружение припоя при 275°C максимум 10 секунд на JSED 22-B106.

Типичные применения

Диод 1N4007 имеет широкое применение, так как они используются в выпрямителях общего назначения. В основном они применяются как источник питания, а также применяются в зарядных устройствах различных аккумуляторов. Кроме этого, их можно использовать как удвоители напряжения или адаптеры.

Кроме этого, иногда они используются для блокировки входящего напряжения в тех местах, где это требуется.

Datasheet, даташит.

Если вы в поисках Datasheet, даташит на этот вид диодов, то тогда вам нужно зайти на сайт производителя, чтобы найти 1n4007 характеристики на русском или перейти по следующей ссылке.

В datasheet 1n4007 каждый пользователь сможет отыскать наиболее точные характеристики, а также спецификации и графики, которые смогут отразить работоспособность микросхемы в полном объеме.

Помимо всего этого, там также описаны и некоторые из типовых схем, а также использования и другое наиболее подробное описание, в том числе настройки под любые популярные нужды. А также вы там сможете прочитать некоторые прикладные рекомендации по использованию диодов.

Как безопасно эксплуатировать диоды для запуска на длительный период?

Для того, чтобы вы смогли получить наибольший эксплуатационный период работы диода, следует оставаться в рамках напряжения от 30 до 40В, что является ниже его наибольшего повторяющегося обратного напряжения. Подключение проводится с соблюдением полярности, а также нагрузка на сеть не должна быть выше 1А. Эксплуатировать их нужно в температурном диапазоне от -55 до +175 градусов Цельсии.

Как проверить 1N4007?

Если говорить про проверку диодов, то особой проблемы для знающего человека это не будет, так как проверка происходит, как и в обычных диодах общего назначения. Для того, чтобы это сделать следует обзавестись (если у вас нет) специальными приборами: мультиметр или омметр.

Пошаговый алгоритм для тестирования диодов 1N4007

Первое что следует сделать — включить прибор и перевести его на специальный режим «Прозвонка» именно так как указано на рисунке ниже. Если вы используете другую модель мультиметра, то тогда обратитесь к инструкции по эксплуатации вашего измерительного прибора.
Берем щупы, и подключаем их к детали, которую вы планируете измерить. Красный следует присоединить к аноду, а черный к катоду. Именно такая полярность используется диодом, через который пройдет ток для того, чтобы вы смогли увидеть всю информацию, которая отобразиться на дисплее прибора. При наличии информации, где указано слишком большое сопротивление вы можете быть уверены в том, что произошёл внутренний обрыв.
Теперь вам следует поменять полярность, и оцениваем значение, показанное на дисплее прибора. После смены полярности диод не способен пропустить через себя напряжение, тем самым оно должно быть бесконечно большим. Если показания совершенно другие, то это говорит только об одном — пробой в переходе.

Именно этого будет вполне достаточно, чтобы вы смогли удостовериться в работоспособности полупроводников данного диода такой серии.

Альтернатива 1N4007

Бывает такое, что под руками нет конкретного диода для его замены в случае поломки, именно тогда на помощь могут прийти аналоги, которые имеются как от отечественных, так и зарубежных производителей. Ниже вы сможете узнать, чем заменить 1n4007.

Отечественные аналоги

Одним из наиболее привлекательных вариантов замены подобного диода будут модели из серии КД 258Д, имеющие невероятные характеристики, а некоторые точно такие же показатели. А некоторые из параметров превосходят те, что имеются у диода модели 1N4007.

Иногда в качестве замены используются другие диоды, имеющие частично меньшие параметры: Д226, КД208-209, КД243 и КД105. Перед их установкой следует узнать совместим ли данный вариант диодов для вашего устройства, а также сравнить основные характеристики.

Зарубежные аналоги

Если смотреть на модели зарубежных, то тут также имеются полноценные варианты замены. Для наиболее корректного примера представляем вам несколько вариантов аналогичных модели 1N4007.

Диод HEPR0056RT, который выпущен компанией Моторола.
среди лучших компаний считается Томпсон, у которых имеются два легкозаменяемых образца диодов марок: BYW27-1000, а также BY156.
Компания Филипс предлагает BYW43.
Три невероятно аналогичных компонента (10D4, 1N2070, 1N3549), разработанные компанией Диотек.

Именно такие аналоги из зарубежья вы сможете использовать для адекватной замены подобного варианта диодов.

Где можно приобрести?

Если вы не знаете, где купить 1n4007, то следует знать, что такие диоды имеют высокий спрос, именно поэтому найти их в наше время не так сложно. Основные продавцы по оптимальным ценам находятся на всеми известной площадке АлиЭкспресс, где вы можете приобрести их по низкой цене.

Приобретая их у сторонних продавцов, вы сможете ощутить на себя слишком большие затраты, которые несоизмеримо крупные в отличие от покупки его на АлиЭкспресс (по ссылке).

Как подключить диоды параллельно

диоды параллельно для повышения общих токовых характеристик сборки. Это требует специальной схемы, обеспечивающей равномерное распределение тока между устройствами.

Всякий раз, когда в цепь постоянного тока включается нагрузка на основе катушки индуктивности, включение защитного диода против ЭДС или обратного диода становится обязательным для защиты биполярного транзистора или полевого транзистора, ответственного за его возбуждение.

Содержание

Как рассчитать параллельный диод

Однако расчет и параллельное соединение диодов никогда не бывает легкой задачей.

Все мы знаем, что катушки индуктивности, как и конденсаторы, обладают свойством накапливать и регенерировать электрическую энергию.

Накопление электрической энергии происходит, когда индуктор подвергается воздействию разности потенциалов на его выводах, в то время как возврат или разряд накопленной электрической энергии происходит в тот момент, когда эта разность потенциалов устраняется.

Объясненное выше «отбрасывание» накопленной энергии через индуктор или катушку называется «обратной ЭДС», и, поскольку полярность «противоэдс» всегда противоположна приложенной разности потенциалов, становится серьезной угрозой для устройство, используемое для управления или приведения в действие индуктора.

Сильноточные диоды для защиты от обратной ЭДС

Опасность заключается в том, что обратное напряжение, создаваемое катушкой индуктивности, пытается пройти через соответствующее силовое устройство, такое как BJT с обратной полярностью, что приводит к мгновенному повреждению устройства .

Простая идея решить эту проблему состоит в том, чтобы добавить выпрямительный диод непосредственно через катушку или катушку индуктивности, где катод соединяется с положительной стороной катушки, а анод — с отрицательной.

Такое расположение диодов на катушках постоянного тока также называется обратным диодом.

Теперь всякий раз, когда потенциал на катушке снимается, генерируемая обратная ЭДС быстро находит свой путь через диод и нейтрализуется вместо того, чтобы проталкиваться через драйверное устройство.

Классический пример этого явления можно наблюдать в каскаде драйвера реле с биполярным транзисторным транзистором. Вы, возможно, сталкивались с множеством подобных случаев в различных схемах. Обычно диод можно увидеть подключенным к таким каскадам драйверов реле, что делается для защиты биполярного транзистора от смертельной обратной ЭДС, выбрасываемой катушкой реле каждый раз, когда биполярный транзистор отключает его.

Схема сильноточного диода обратного хода

Реле имеет относительно небольшую нагрузку (катушка с высоким сопротивлением), обычно для таких приложений более чем достаточно диода 1N4007 с номиналом 1 А, однако в случаях, когда нагрузка относительно велика или сопротивление катушки очень низкий, генерируемая обратная ЭДС может быть эквивалентна приложенным уровням тока, а это означает, что если приложенный ток находится в диапазоне 10 ампер, обратная ЭДС также будет примерно на этом уровне.

Чтобы поглощать такие массивные толчки обратной ЭДС, диод тоже должен быть надежным со своими характеристиками усилителя.

Обычно в таких случаях, когда противо-ЭДС может быть выше 10 или 20 ампер, поиск подходящего одиночного диода становится трудным или слишком дорогим.

Хорошим способом противодействия этому является параллельное подключение множества диодов меньшего номинала, однако, поскольку диоды, как и биполярные транзисторы, являются полупроводниковыми устройствами, при параллельном подключении они плохо работают.

Причина в том, что каждый диод, подключенный в параллельной цепочке, может иметь немного разные уровни включения, что делает устройства проводящими по отдельности, и тот, который включается первым, становится ответственным за принятие наибольшей части наведенного тока, что само по себе создает конкретный диод уязвим.

Таким образом, чтобы решить вышеуказанную проблему, каждый диод должен быть дополнен последовательным резистором, соответствующим образом рассчитанным для приложения свободного хода в соответствии с заданными параметрами.

Параллельное соединение диодов

Процедура правильного параллельного соединения диодов может быть выполнена следующим образом:

Предположим, что максимальная предполагаемая ЭДС через катушку индуктивности составляет 20 ампер, и мы предпочитаем использовать четыре 6-амперных диода в качестве Свободные диоды на этой катушке означают, что каждый диод должен разделять ток около 5 ампер, то же самое относится и к резисторам, которые могут быть подключены последовательно с ними.

Используя закон Ома, мы можем рассчитать резисторы так, чтобы они создавали минимальное безопасное сопротивление вместе, но по отдельности обеспечивали оптимальное высокое сопротивление, заставляя ток распределять пути поровну через все диоды.

Как правило, сопротивление 0,5 Ом будет вполне безопасным для защиты силового устройства, поэтому 0,5 x 4 становится 2 Ом, поэтому каждый диод может быть рассчитан на 2 Ом.

Суммарная мощность должна быть рассчитана на работу со всеми 20 амперами, поэтому деление 20 на 4 дает 5, то есть каждый резистор должен иметь номинальную мощность 5 Вт каждый.

Использование последовательно соединенных резисторов с диодами для предотвращения теплового разгона. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.

Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Взаимодействие с читателем

4. Диоды — Поваренная книга по электронике [Книга]

Первыми диодами, использовавшимися в электронике, были детекторы кошачьих усов, использовавшиеся в кварцевых радиоприемниках. Они состояли из кристалла полупроводникового материала (часто сульфида свинца или кремния). Кошачий ус — это просто оголенный провод, удерживаемый в регулируемом кронштейне, который касается полупроводникового кристалла. При осторожном перемещении усика в определенных точках контакта устройство будет действовать как диод, позволяя току течь только в одном направлении. Это свойство необходимо в простом радиоприемнике для обнаружения радиосигнала, чтобы его можно было услышать (см. главу 19).).

Сегодня диоды намного проще в использовании и бывают самых разных форм и размеров.

Проблема

Вам нужен компонент, который позволяет току течь в одну сторону, но не в другую.

Решение

Диод — это компонент, пропускающий ток только в одном направлении. Это своего рода односторонний клапан, если вы хотите думать об этом с точки зрения воды, протекающей по трубам, что, конечно, является упрощением. На самом деле диод имеет очень низкое сопротивление в одном направлении и очень высокое сопротивление в другом. Другими словами, односторонний клапан немного ограничивает поток в открытом состоянии, а также немного пропускает в закрытом состоянии. Но в большинстве случаев представление о диоде как об одностороннем клапане для электрического тока работает просто отлично.

Существует множество специализированных типов диодов, но давайте начнем с самого распространенного и основного диода, выпрямительного диода. На рис. 4-1 показан такой диод в цепи с батареей и резистором.

Рис. 4-1. A Диод прямого смещения

В этом случае диод пропускает ток и считается смещенным в прямом направлении. Два вывода диода называются анодом (сокращенно «а») и катодом (сокращенно «к»). Чтобы диод был смещен в прямом направлении, анод должен находиться под более высоким напряжением, чем катод, как показано на Рисунке 4-1.

Одним из интересных свойств диода с прямым смещением является то, что в отличие от резистора напряжение на нем не изменяется пропорционально току, протекающему через него. Вместо этого напряжение остается почти постоянным, независимо от того, какой ток протекает через него. Это зависит от типа диода, но обычно составляет около 0,5 В.

В случае, показанном на рис. 4-1, мы можем рассчитать, что ток, протекающий через резистор, будет:

I=VR=9В-0,5В1кОм=8,5мА заменить на проволоку.

На Рисунке 4-2 диод направлен в другую сторону. Он смещен в обратном направлении, и, следовательно, через резистор почти не будет протекать ток.

Рис. 4-2. Диод обратного смещения

Обсуждение

Односторонний эффект диода можно использовать для преобразования переменного тока (рецепт 1.7) в постоянный. На рис. 4-3 показано влияние диода на источник переменного напряжения.

Рис. 4-3. Исправление

Этот эффект называется исправлением (см. рецепт 7.2). Отрицательная часть цикла не используется. Это все еще не верно для постоянного тока, потому что, хотя напряжение никогда не становится отрицательным, оно все равно колеблется от 0 В до максимума и обратно, а не остается постоянным. Следующим этапом будет добавление конденсатора параллельно нагрузочному резистору, который сгладит сигнал до плоского и почти постоянного напряжения постоянного тока.

См. также

Информацию об использовании диодов в источниках питания см. в Рецепте 7.2 и Рецепте 7.3.

Проблема

Вы хотите узнать о различных типах диодов и их использовании.

Решение

На рис. 4-4 показаны различные типы диодов. Как правило, чем больше диодный пакет, тем выше его мощность. Большинство диодов представляют собой черный пластиковый цилиндр с линией на одном конце, которая указывает на катод (конец, который должен быть более отрицательным для работы в прямом направлении).

Диод слева на рис. 4-4 — это SMD. Проходные диоды справа становятся больше, чем выше номинальный ток.

Рис. 4-4. Выбор диодов

Обсуждение

Существует множество различных типов диодов. В отличие от резисторов, которые покупаются как резисторы определенного номинала (скажем, 1 кОм), диоды идентифицируются по номеру детали производителя.

Некоторые из наиболее часто используемых выпрямительных диодов перечислены в Таблице 4-1.

Таблица 4-1. Общие диоды
Номер детали	Типичное прямое напряжение	Максимальный ток	Блокирующее напряжение постоянного тока	Время восстановления
1N4001	0,6 В	1А	50В	30 мкс
1N4004	0,6 В	1А	400В	30 мкс
1N4148	0,6 В	200 мА	100 В	4нс
1N5819	0,3 В	1А	40В	10нс

Прямое напряжение, часто обозначаемое как Vf, представляет собой напряжение на диоде при прямом смещении. Блокирующее напряжение постоянного тока — это напряжение обратного смещения, превышение которого может привести к разрушению диода.

Время восстановления диода показывает, насколько быстро диод может переключиться с прямого смещения на обратное запирание. В любом диоде это происходит не мгновенно, и в некоторых приложениях требуется быстрое переключение.

Диод 1N5819 называется диодом Шоттки. Эти типы диодов имеют гораздо более низкое прямое напряжение и выделяют меньше тепла.

См. также

Техническое описание диодов семейства 1N4000 можно найти здесь: http://bit.ly/2lOtD71 .

Проблема

Вам необходимо использовать диод, чтобы пропустить напряжение до определенного напряжения.

Решение

Используйте диод Зенера.

При прямом смещении стабилитроны ведут себя как обычные диоды и проводят ток. При низких напряжениях при обратном смещении они имеют высокое сопротивление, как и обычные диоды. Однако, когда напряжение обратного смещения превышает определенный уровень (называемый напряжением пробоя), диоды внезапно начинают вести себя так, как если бы они были смещены в прямом направлении.

На самом деле, обычные диоды делают то же самое, что и стабилитроны, но при высоком напряжении, а не при тщательно контролируемом напряжении. Отличие стабилитрона в том, что диод преднамеренно спроектирован так, чтобы этот пробой происходил при определенном напряжении (скажем, 5 В) и чтобы стабилитрон не повреждался таким «пробоем».

Обсуждение

Стабилитроны полезны для обеспечения опорного напряжения (см. схему на Рисунке 4-5). Обратите внимание на немного другой символ компонента для стабилитрона с маленькими плечами на катоде.

Рис. 4-5. Использование стабилитрона для получения опорного напряжения

Резистор R ограничивает ток, протекающий через стабилитрон. Всегда предполагается, что этот ток намного больше, чем ток, протекающий в нагрузку через диод.

Эта схема хорошо подходит только для обеспечения опорного напряжения . Источник опорного напряжения обеспечивает стабильное напряжение, но практически без тока нагрузки; например, когда схема используется с транзистором, как в рецепте 7. 4. Таким образом, значение резистора, скажем, 1 кОм, если бы Vin было 12 В, позволяло бы ток:

I=VR=12-51000=7 мА

Выходное напряжение останется примерно на уровне 5 В независимо от значения Vin, пока оно превышает 5 В. Чтобы понять, как это происходит, представьте, что напряжение на стабилитроне меньше его напряжения пробоя 5В. Поэтому сопротивление стабилитрона будет высоким, и поэтому напряжение на нем из-за эффекта делителя напряжения R и стабилитрона будет выше, чем напряжение пробоя. Но подождите, поскольку напряжение пробоя превышено, он будет проводить ток, снижая Vout до 5 В. Если оно упадет ниже этого значения, диод выключится, и Vout снова увеличится.

Стабилитроны также используются для защиты чувствительной электроники от скачков высокого напряжения из-за статического разряда или неправильно подключенного оборудования. На рис. 4-6 показано, как можно защитить вход усилителя, напряжение которого не должно превышать ±10 В, как от высокого положительного, так и от отрицательного напряжения. Когда входное напряжение находится в пределах допустимого диапазона, стабилитрон будет иметь высокое сопротивление и не будет мешать входному сигналу, но как только напряжение будет превышено в любом направлении, стабилитрон отведет избыточное напряжение на землю.

Рис. 4-6. Защита входов от перенапряжения

См. также

Хотя обычно используется микросхема регулятора напряжения (см. рецепт 7.4), в качестве регулятора напряжения можно использовать стабилитрон в сочетании с транзистором.

Проблема

Вам нужен компонент, который может генерировать свет, не потребляя много энергии.

Решение

Светодиоды похожи на обычные диоды в том смысле, что при обратном смещении они блокируют протекание тока, а при прямом смещении излучают свет.

Прямое напряжение светодиода превышает обычные 0,5 В выпрямителя и зависит от цвета светодиода. Обычно стандартный красный светодиод имеет прямое напряжение около 1,6 В.

Обсуждение

На рис. 4-7 показан светодиод, последовательно соединенный с резистором. Резистор необходим для предотвращения протекания слишком большого тока через светодиод и его повреждения.

Рис. 4-7. Питание светодиода

Светодиод, используемый в качестве источника света, обычно излучает свет силой 1 мА, но для оптимальной яркости обычно требуется около 20 мА. В техническом описании светодиода указаны его оптимальные и максимальные прямые токи.

Например, если на Рисунке 6-5 источником напряжения является батарея на 9 В, а светодиод имеет прямое напряжение 1,6 В, вы можете рассчитать номинал резистора, используя закон Ома:

R=VI=9V-1,6 V20mA=370 Ом

370 Ом не является общепринятым значением резистора (см. Рецепт 2.2), поэтому вы можете выбрать резистор 360 Ом, и в этом случае ток будет:

будь в порядке.

Поиск подходящих номиналов резисторов для светодиодов для ограничения тока — настолько распространенная задача, что нет необходимости постоянно выполнять эти расчеты. В рецепте 14.1 вы найдете практический рецепт эмпирического выбора токоограничивающих резисторов.

См. также

Информацию об управлении различными типами светодиодов см. в Главе 14.

Проблема

Вы хотите измерить уровень освещенности.

Решение

Используйте фотодиод. Вы также можете использовать фоторезистор (рецепт 2.8) или фототранзистор (рецепт 5.7).

Фотодиод — это диод, чувствительный к свету. Фотодиод обычно имеет прозрачное окно, но фотодиоды, предназначенные для использования в инфракрасном диапазоне, имеют черный пластиковый корпус. Черный пластиковый корпус прозрачен для инфракрасного излучения и предотвращает чувствительность фотодиода к видимому свету.

Фотодиоды можно рассматривать как крошечные фотогальванические солнечные элементы. При освещении они генерируют небольшой ток. На рис. 4-8 показано, как можно использовать фотодиод с резистором для создания небольшого напряжения, которое затем можно использовать в ваших схемах.

Рис. 4-8. Фотодиод в фотогальваническом режиме

В этой схеме напряжение при ярком освещении может составлять всего 100 мВ.

Резистор необходим, чтобы малый ток фотодиода преобразовывался в напряжение (V=IR). В противном случае любое измеряемое вами напряжение будет зависеть от сопротивления (называемого импедансом, если оно не от резистора) того, что измеряет напряжение. Так, например, мультиметр с входным сопротивлением 10 МОм даст совершенно другое (и более низкое) показание, чем мультиметр с входным сопротивлением 100 МОм.

R1 обеспечивает постоянное напряжение. Импеданс всего, что подключено к выходу, должен быть намного выше, чем R1. Если это операционный усилитель (см. главу 17), то входное сопротивление, скорее всего, будет составлять сотни МОм и поэтому не будет заметно изменять выходное напряжение. Чем меньше вы сделаете R1, тем ниже будет выходное напряжение, так что это вопрос баланса.

Лучшая чувствительность может быть достигнута при использовании фотодиода в фотопроводящем режиме с источником напряжения (Рис.