Preguntas muy básicas sobre resistencia y gnd

En resumen:

1. La resistencia en este circuito es una "resistencia limitadora de corriente"
2. La resistencia depende de la caída de tensión directa y los requisitos de corriente del LED.
3. La tierra forma parte del circuito. El microcontrolador también está conectado a tierra. Es un punto de referencia con el que se miden todos los demás voltajes en el circuito.

En más detalle:

El LED requiere una cierta cantidad de corriente para encenderse. También tiene un cierto voltaje que opera. Estos nunca son los mismos que el 5v Arduino saca a través de sus pines IO. Por lo tanto, si el LED tiene un voltaje directo de 2,2 V y una corriente nominal máxima de 25 mA, y el Arduino emite 5 V, entonces debemos perder algo de ese voltaje para bajar a 2,2 V. La resistencia hace esto por nosotros.

Calculamos el valor de la resistencia usando la Ley de Ohm, que establece que:

\ $ R = \ frac {V} {I} \ $

O, la resistencia es el voltaje dividido por la corriente.

Entonces, para nuestro LED de 2.2V, necesitaremos perder 2.8V usando la resistencia. El LED puede dibujar 25 mA (máximo sin quemarse), como se indicó anteriormente.

Por lo tanto, podemos poner esos valores en la fórmula de la Ley de Ohm:

\ $ R = \ frac {2.8} {0.025} \ $

Lo que nos da la respuesta 112Ω

Para el LED que elegí al azar arriba, usarías una resistencia de 112Ω para evitar que salte pop . Como no hacen comúnmente resistencias de 112Ω (se puede obtener cualquier valor, pero cuestan cargas de cobertizo), se elige el siguiente valor, generalmente 120Ω.

Sin saber las especificaciones exactas de su LED, es imposible saber exactamente qué resistencia se debe usar , pero una resistencia de mayor valor es más segura que una de menor valor (es posible que no se ilumine tan brillante) ) y alrededor del área de 500Ω es un valor razonable para cubrir la mayoría de los LED.

En cuanto a la conexión a tierra, que es solo otro cable, la conexión de "retorno" que mantiene la corriente en un bucle. Solo porque se llama "terreno" no lo hace especial, es solo un punto de referencia. El 5V en el circuito es en realidad "5V con referencia a tierra". Todas las partes del circuito marcadas con el símbolo de conexión a tierra están conectadas entre sí, solo que guarda el dibujo en los cables.

Una simple bombilla puede funcionar directamente, por ejemplo, 3V, 5V, 12V (depende de la que obtenga). Un LED es diferente, requiere una cierta cantidad de corriente para pasar antes de que se encienda. Debido a que un LED es una especie de diodo (lo simbólico lo muestra), el voltaje permanece casi constante cuando se está conduciendo. Subirá un poco, pero eso es casi insignificante.

Un LED típico requiere un mínimo de 1 o 2 mA para encenderse. La mayoría tiene un máximo de unos 20 mA. El voltaje depende del color y, a veces, del tipo de LED que tenga. Digamos que tienes un simple LED rojo. Típicamente diría 'caída de 2V a 20mA'. Eso significa que si ejecuta 20 mA a través de él, habrá una caída de voltaje de 2V (NO al revés, esto puede ser un poco difícil de entender al principio). Pero, tenemos un suministro de 5V ¿verdad? Entonces, si le ponemos 5V, el LED conducirá mucho más de 20mA y explotará. Lo que queremos es hacer un circuito que la resistencia tome 3V hacia arriba, y 20mA fluirá a través de la resistencia y el LED (porque están en serie).

Podemos hacer eso con la ley de Ohm. Describe la relación entre la corriente y el voltaje de una resistencia: R = U / I En este caso, queremos U 3V (la tensión a través de la resistencia) y I de 20mA. Así lo rellenamos: R = 3V / 20mA = 3V / 0.02A = 150 ohmios.

Ahora, debido a que el LED está ejecutando un Arduino, es posible que el microcontrolador no pueda entregar 20 mA. Además, no conozco las especificaciones exactas del LED, que pueden ser diferentes. Así que supongo que han calculado sus 560 ohmios sobre una buena base.

¿Por qué obviamente no es 20k o 2 ohms ... bueno. Si coloca toda la 5V en una resistencia de 20k, solo obtendrá 0.25mA de corriente. Suponiendo que el LED tardará un poco, casi no habrá luz alguna. Si tomas 2 ohmios, vas a encender el LED. Habrá tanta corriente que el LED está encendido.

En cuanto al arduino; Un arduino contiene un chip microcontrolador. Estos son dispositivos inteligentes que pueden cambiar la salida de un pin. Puede hacer un pin alto (hacerlo de 5V), o bajo (hacer que sea de 0V). Podemos programar eso por software. Si haces el pin alto, solo pondrá 5V en tu LED y resistencia. La corriente fluirá, el LED se encenderá, etc. Si hace el mínimo, pondrá 0V en el LED y la resistencia. Eso no funcionará mucho y el LED se apagará.

Los circuitos siempre requieren un bucle de hecho, pero el microcontrolador tiene hardware dentro para solucionarlo. Piense en ello como interruptores internos que conectarán la fuente de alimentación de 5 V al pin 13 o GND (si su estado es bajo). El LED y la resistencia están conectados a tierra para completar ese circuito. También podríamos haberlo hecho al revés, pero entonces el LED estará ENCENDIDO si hace que el pin esté bajo (0V) y se apague si hace que el pin esté alto (5V).

3. ¿Pensé que se suponía que los circuitos debían dar vueltas para que la corriente siguiera fluyendo sin parar? ¿Cuál es la razón por la que el circuito termina en gnd?

Eso es correcto. Tiene que haber un bucle completo para permitir que las cargas eléctricas fluyan alrededor del bucle, y para permitir que la energía eléctrica fluya desde la batería al LED.

En este caso, las cargas eléctricas fluyen (muy lentamente) en un circuito cerrado a través de la resistencia, a través del LED, a través de un interruptor dentro del Arduino conectado al pin de + 5V, a través del regulador de voltaje, a través de la batería, y De vuelta a la resistencia.

La energía eléctrica fluye (muy rápidamente) de la batería al LED a lo largo de una ruta (el flujo de Poynting) que es así complicado pocas personas se molestan en intentar dibujarlo.

De hecho, por lo general, ni siquiera nos molestamos en dibujar todo el bucle para la ruta en que fluyen las cargas eléctricas. A menudo tenemos docenas de dispositivos que tienen al menos un pin que debe estar conectado físicamente al extremo negativo de la batería. Pero en lugar de dibujar docenas de líneas de la batería a docenas de dispositivos en todo el esquema, simbolizamos esa conexión con el pequeño "símbolo de tierra" triangular.

A veces hacemos símbolos para otros puntos a los que se conectan muchos cables y muchos componentes. Así que mi esquema puede tener un grupo de componentes con "+5 V" arriba y "GND" debajo que aparece aislado de cualquier otra cosa en el esquema.

Pero ese grupo de componentes no está realmente aislado físicamente de todo lo demás. Es parte de un bucle completo. Al igual que cuando menciono que la lluvia cae sobre mi cabeza y luego gotea de mi ropa al suelo, no digo que el agua haya salido de la nada y luego se desvanezca misteriosamente cuando toca el suelo. la formación de cuencas y ríos y el ciclo del agua porque esa terminación del circuito es de conocimiento común.

(Supongo que está utilizando una batería de 12 V para alimentar el Arduino y (indirectamente) el LED parpadeante. Hay muchas otras fuentes de energía que también destellarán el LED, pero son más complicadas de explicar.