Các Loại Biến Trở Điện Trở Công Suất (Power Resistor)

Hình21 2.: Mảng điện trở gồm 5 điện trở 330 nối chung 1 đầu

Một mảng gồm năm điện trở 330Ω, tất cả được gắn với nhau ở một đầu tạo thành một hàng rào có 6 chân

Biến trở

Biến điện trở, được gọi là rheostats, là điện trở có thể được điều chỉnh giữa một phạm vi cụ thể của các giá trị.

Tương tự như biến trở là chiết áp. Có một vòi trung tâm ở giữa để tạo một bộ chia điện áp có thể điều chỉnh được. Các biến trở này thường được sử dụng cho các đầu vào như nút điều chỉnh âm lượng (mạch amply).

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 264 trang tài liệu này.

Hình 2.22: các loại biến trở Điện trở công suất (power resistor)

Công suất của một điện trở thường có thể được suy ra bằng cách quan sát kích thước của nó. Công suất càng lớn điện trở có kích thước càng lớn. Điện trở tiêu chuẩn thường là ¼W hoặc ½W.

Hình 2.23: các loại điện trở công suất

2.1.10 Ứng dụng của điện trở

Điện trở tồn tại trong mọi mạch điện tử. Dưới đây là một vài ví dụ về các mạch mà phụ thuộc rất nhiều vào điện lưới.

Giới hạn dòng điện LED (LED Current Limiting)

Điện trở là chìa khóa để đảm bảo đèn LED không bị nổ khi sử dụng nguồn điện. Bằng cách kết nối một điện trở với một đèn LED, dòng điện chạy qua hai thành phần có thể bị giới hạn ở một giá trị an toàn.

Hình 2.24: Mạch hạn dòng bảo vệ cho LED

Để xác định giá trị của điện trở hạn dòng cho LED, hãy tìm hai giá trị đặc trưng của đèn LED: điện áp chuyển tiếp điển hình là điện áp được yêu cầu để làm cho một ánh sáng LED lên thường vào khoảng giữa 1.7V và 3.4V tùy thuộc vào màu sắc của đèn LED và dòng điện tối đa chạy qua thường là khoảng 20mA cho đèn LED cơ bản;

Khi bạn đã nhận được một trong hai giá trị đó, tính điện trở giới hạn bằng phương trình:

R= (Vs-VF) / IF

o VS : nguồn điện áp - thường là pin hoặc điện áp nguồn.

o VF : điện áp chuyển tiếp của LED

o IF : dòng điện mong muốn chạy qua LED.

Ví dụ: giả sử bạn có pin 9V để cấp nguồn cho đèn LED. Nếu đèn LED của bạn có màu đỏ, nó có thể có điện áp chuyển tiếp khoảng 1.8V. Nếu bạn muốn giới hạn dòng điện đến 10mA, hãy xác định điện trở cần hạn dòng

Hướng dẫn : Biết : VS = 9Volt

VF =1.8 volt (vì LED màu đỏ)

IF = 10mA (nhỏ hơn dòng cực đại 20mA).

Áp dụng công thức : R= (Vs-VF) / IF = (9 – 1.8) / 0.01 = 720 

Bộ chia điện áp (Voltage Dividers)

Một bộ chia điện áp là một mạch điện trở mà biến một điện áp lớn thành một điện áp nhỏ hơn. Chỉ sử dụng hai điện trở nối tiếp, một điện áp đầu ra có thể được tạo ra, đó là một phần nhỏ của điện áp đầu vào.

Hình 2.25: Mạch chia điện áp:

Hai điện trở R1 và R2, được kết nối vào một nguồn điện áp (Vin). Điện áp từ Vout đến GND có thể được tính như sau:

Ví dụ: Cho mạch phân áp có R1 = 1.7kΩ và R2 = 3.3kΩ, điện áp đầu vào Vin

= 5V. xác định điện áp ngỏ ra Vout

Hướng dẫn (Tutorial)

Theo sơ đồ ta có:

R1 = 1.7kΩ nối tiếp R2 = 3.3kΩ

Điện áp đầu vào Vin = 5V Áp dụng công thức:

Vậy có thể được chuyển điện áp từ 5 volt thành 3.3V tại đầu cuối Vout.

Vận dụng thực tiễn

Bộ chia điện áp rất tiện dụng để đọc các cảm biến điện trở như quang điện, cảm biến flex và cảm biến áp lực. Một nửa bộ chia điện áp là cảm biến, và nửa còn lại là một điện trở tĩnh. Điện áp đầu ra giữa hai thành phần được kết nối với bộ chuyển đổi analog-to-digital trên một vi điều khiển (MCU) để đọc giá trị của cảm biến.

Ứng dụng 1: Mạch cảm biến quang trở

Mạch điện gồm một điện trở R1 và một tế bào quang điện tạo ra một bộ chia điện áp để tạo biến điện áp ngỏ ra.

Hình 2.26: Mạch tạo áp ra cho cảm biến quang trở Ứng dụng 2: Điện trở kéo lên (Pull-up Resistors)

Một điện trở kéo lên được sử dụng khi bạn cần phải phân chia pin đầu vào của vi điều khiển thành trạng thái đã biết. Một đầu của điện trở được nối với cực của MCU và đầu kia được nối với điện áp cao (thường là 5V hoặc 3.3V).

Hình 2.27: Mạch điện trở kéo lên cho MCU

Nếu không có điện trở kéo lên, đầu vào trên MCU bị để thả trôi nổi.

Điều này sẽ không có gì đảm bảo mức ao (5V) hoặc mức thấp (0V).

Điện trở kéo lên thường được sử dụng khi giao tiếp với nút (bàn phím) hoặc đầu vào chuyển đổi. Các điện trở kéo lên có thể làm đầu vào mức cao khi công tắc (SW) được mở. Và nó sẽ bảo vệ ngắn mạch khi công tắc đóng.

Trong mạch trên, khi công tắc được mở, chốt đầu vào của MCU được kết nối thông qua điện trở đến 5V. Khi công tắc đóng, chốt đầu vào được kết nối trực tiếp với GND. Giá trị của một điện trở kéo lên thường không cần phải cụ thể. Nhưng nó phải đủ lớn để không tốn nhiều công suất, thông thường giá trị khoảng 10kΩ.

2.2. Tụ điện (Capacitor)

2.2.1 Giới thiệu về tụ điện (Introduction to Capacitors) Tụ điện là gì?

Tụ điện là linh kiện thụ động có khả năng tích trữ năng lượng điện trường, dưới dạng điện tích khi áp một điện áp tĩnh (Static Voltage) trên các

bản cực (plates) của nó, tụ điện tích trữ năng lượng điện giống như một pin sạc nhỏ.

Hình 2.28: Biểu diễn sự tích điện của tụ

Có rất nhiều loại tụ điện khác nhau có sẵn từ các loại tụ điện rất nhỏ được sử dụng trong các mạch cộng hưởng, dùng trong các mạch lọc nguồn, lọc tín hiệu cho đến các loại tụ điện lớn được dùng để bù hiệu suất công suất, nhưng tất cả đều có chức năng tương tự nhau là chúng lưu trữ điện tích.

Hình 2.0-1: Hình ảnh của một số loại tụ thường gặp Cấu tạo tụ điện cơ bản

Trong dạng cơ bản của nó, một tụ điện bao gồm hai hoặc nhiều tấm dẫn (kim loại) đặt song song sao cho không được nối hoặc chạm vào nhau, để cách ly về điện người ta dùng bằng không khí hoặc bằng một dạng vật liệu cách nhiệt tốt như giấy, sáp, mica, gốm, nhựa hoặc một số dạng gel lỏng như

được sử dụng trong các tụ điện phân. Lớp cách điện (insulating layer) giữa một tấm tụ điện thường được gọi là điện môi (Dielectric)

Hình 2.0-2: Cấu tạo của tụ điện phẳng

Do lớp cách điện này, dòng điện một chiều DC không thể chảy qua tụ điện vì nó chặn, nó cho phép thay thế một điện áp có mặt trên các tấm ở dạng điện tích (electrical charge).

Các tấm kim loại dẫn điện của tụ điện có thể là hình vuông, hình tròn hoặc hình chữ nhật, hoặc có thể là hình dạng hình trụ hoặc hình cầu. Hình dạng, kích thước và cấu trúc chung tấm song song của tụ điện tùy thuộc vào ứng dụng và mức điện áp của nó.

Nguyên lý hoạt động

Khi được sử dụng trong một mạch điện DC hoặc dòng điện DC, một tụ điện sẽ sạc (charges) lên đến điện áp cung cấp của nó nhưng chặn dòng điện chạy qua nó vì điện môi của tụ điện không dẫn điện

Có hai loại điện tích, điện tích dương ở dạng Proton và điện tích âm ở dạng electron. Khi một điện áp DC được đặt trên một tụ điện, điện tích dương (+ve) tích lũy nhanh chóng trên một tấm trong khi điện tích âm (-ve) tương ứng tích lũy trên tấm khác. Sau đó, các tấm vẫn giữ điện tích trung tính và một sự khác biệt điện năng do điện tích thiết lập giữa hai tấm. Khi tụ điện đạt đến trạng thái ổn định, dòng điện không thể chảy qua tụ điện và xung quanh mạch do các tính chất cách điện của điện môi được sử dụng để tách các tấm.