Vấn đề là bạn chưa (chưa) hiểu lý thuyết cơ bản chính xác để áp dụng :-).
Tuy nhiên - xin chúc mừng vì đã cố gắng tự mình giải quyết. Giữ nó và bạn sẽ sớm làm quen với cách tính toán chính xác.
Điện áp và dòng điện và điện trở có thể được mô hình hóa hợp lý bằng cách tương tự nước. Điện áp tương tự như áp suất bơm hoặc áp suất "đầu" trong hồ chứa, dòng điện tương tự như dòng chảy và điện trở tương tự như sức cản của đường ống đối với dòng nước hoặc khả năng chống dòng chảy của động cơ thủy lực.
VÌ "lỗi" với mô hình của bạn là giả định rằng xếp hạng hiện tại của Arduino là điều đã dẫn đến những gì đã xảy ra, khi vấn đề là điện áp hoặc áp suất bơm.
Nếu mạch 3V3 của Arduino có định mức 50 mA thì đây là dòng điện tối đa nên được phép chảy , và không phải là dòng điện phải chảy.
Sử dụng sơ đồ mạch nghệ thuật ASCII của bạn:
330 ohms .......
------------------^^^^---------| LED |-----
| ``````` |
| |
(3.3V) |
| |
| |
-------------------------------------------
Phương trình chính ở đây (một sự sắp xếp của định luật Ohm) là
Điều này nói rằng dòng điện sẽ tăng khi tăng điện áp ứng dụng và sẽ giảm khi tăng điện trở. Có một yếu tố phụ được ném vào đây chỉ để làm cho mọi thứ thú vị hơn. Đèn LED hoạt động gần giống như một "điện áp" không đổi. Đó là, khi dòng điện tăng lên trên một số giới hạn ban đầu, điện áp sẽ không tăng tuyến tính với dòng điện - nó sẽ tăng nhưng với tốc độ thấp hơn tốc độ tăng hiện tại.
Sắp xếp lại phương trình mà bạn nhận được
Điều này cho phép bạn tính toán giá trị điện trở cần thiết để có được một dòng điện nhất định với một điện áp có sẵn. Trước khi chúng ta có thể áp dụng nó, có một "gotcha" mà chúng ta cần phải hiểu.
Khi hoạt động trong phạm vi thiết kế hiện tại của chúng, hầu hết các đèn LED đều có phạm vi giảm điện áp giới hạn hợp lý. Một đèn LED trắng hiện đại có thể bắt đầu phát ra ánh sáng rõ rệt với khoảng "giảm" 2,8V trên đèn LED, có mức giảm 3V3 (= 3,3 Volt) ở 20 mA (thường là dòng sáng thiết kế tối đa cho đèn LED led 3 mm và 5 mm ,) và đốt cháy từ dòng điện dư thừa ở mức 3V8 trên đèn LED. Con số điển hình sẽ thay đổi nhưng điều đó cho một số ý tưởng. Một đèn LED màu đỏ hiện đại có thể có điện áp rơi phía trước hoạt động ở mức định mức 2,5 V và đèn LED hồng ngoại có thể hoạt động ở mức 1,8V điển hình. Khi tính toán dòng LED, bạn có thể bắt đầu bằng cách sử dụng mức giảm điện áp chuyển tiếp điển hình từ biểu dữ liệu của đèn LED.
Đèn LED đỏ đặc trưng
Đây là bảng dữ liệu cho một đèn LED màu đỏ hiện đại điển hình . Đó là Kingbright WP7113ID. Tôi đã chọn nó bằng cách tìm ra đèn LED led có sẵn trong kho 5 mm rẻ nhất được bán tại Digikey. Trong 1 là 11 xu Mỹ.
Bảng dữ liệu cho biết điện áp chuyển tiếp thường là 2.0V ở 20 mA nên tôi sẽ sử dụng con số đó.
Hoạt động ở 20 mA
Bởi vì đèn LED có điện áp xấp xỉ không đổi trên nó, chúng ta cần trừ điện áp đó khỏi điện áp có sẵn sẽ "bơm" dòng điện qua điện trở. Chúng tôi sẽ thiết kế mạch để cung cấp 20 mA - đèn LED đánh giá giá trị tối đa. Vì vậy, công thức trước của chúng tôi trở thành.
- R = (V_supply - V_LED) / Tôi
Với V_LED = 2v0 và Vsupply = 3V3, chúng tôi nhận được
- R = (3.3 - 2.0) / .020 = 1.3 / .02 = 65 ohms.
68 Ohms là giá trị điện trở "E12" * tiêu chuẩn gần nhất.
Điện áp rơi trên điện trở = 3,3 - 2,0 = 1,3V - như trên. Bảng dữ liệu nói rằng Vf của LEd có thể nhiều như 2V5 ở 20 mA. Hãy xem điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta sử dụng đèn LED có Vf = 2,5V ở 20 mA.
Như trên I = V / R = (Vsupply-VLED) / R
Bây giờ chúng ta sử dụng I = (3,3-2,5) / 68 = 0,8 / 68 = 0,00176A ~ = 12 mA.
Vì vậy, chúng tôi đã thiết kế cho 20 mA nhưng có khoảng 12 mA trong trường hợp này. Tương tự, nếu Vf của đèn LED thấp hơn 2.0V ở mức 20 mA (như có thể xảy ra) thì dòng điện sẽ cao hơn 20 mA. Nhìn chung, dòng LED có thể thay đổi> 2: 1 do các biến thể sản xuất trong Vf của đèn LED. Đây là lý do mà thiết kế ổ đĩa LED "thực" sử dụng các nguồn dòng không đổi hoặc mạch xấp xỉ một nguồn dòng không đổi. Nhưng nó là một câu chuyện khác.
Hoạt động với điện trở 330 ohm
Đối với điện trở 330R của bạn.
Với đèn LED Vf = 2V0. I_LED = V / R = (3,3-2V) / 330 = ~ 4 mA
Với đèn LED Vf = 2V5. I_LED = V / R = (3,3-2,5V) / 330 = ~ 2,4 mA
Bảng dữ liệu không cho biết Vf tối thiểu là gì - chỉ điển hình và tối đa - nhưng giả sử nó là 1,8V.
I_LED = V / R = (3,3-1,8) / 330 = 4,5 mA
Vì vậy, dòng LED có thể thay đổi từ 2,4 mA đến 4 mA = tỷ lệ 1: 1.666 tùy thuộc vào LED Vf.
NHƯNG Vf trong bảng dữ liệu là 20 mA. Khi giảm hiện tại, Vf sẽ giảm "phần nào". Đây là đặc điểm của đèn LED được chọn từ biểu dữ liệu của nó.
Chúng ta có thể thấy rằng Vf là khoảng 1,7V ở 2 mA và khoảng 1,78V ở 4 mA nên giá trị giả định là 1,8V là đủ tốt cho mục đích của chúng tôi.
- E12 - loạt điện trở phổ biến nhất với độ chính xác 5% - 12 điện trở mỗi thập kỷ.
Chuỗi số ưa thích - tìm kiếm E12, sau đó đọc phần còn lại :-)
E12 cụ thể - giá trị và mã màu - tập trung hơn nhưng tổng thể ít hữu ích hơn
