Что такое последовательное соединение: Параллельное и последовательное соединение проводников в электрической цепи

Содержание

Виды соединения проводников

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются. 

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R3. Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R1R2 и резистор R3, соединены последовательно.

 

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.



Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

И находят сопротивления R

1, R2 и R3


Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R3,R4 и R5,R2 соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно. 

На этом всё! Примеры расчета сопротивления цепей тут.

  • Просмотров: 34787
  • Схема последовательного соединения — Стройпортал Biokamin-Doma.ru

    Последовательное и параллельное соединение проводников

    Течение тока в электрической цепи осуществляется по проводникам, в направлении от источника к потребителям. В большинстве подобных схем используются медные провода и электрические приемники в заданном количестве, обладающие различным сопротивлением. В зависимости выполняемых задач, в электрических цепях используется последовательное и параллельное соединение проводников. В некоторых случаях могут быть применены оба типа соединений, тогда этот вариант будет называться смешанным. Каждая схема имеет свои особенности и отличия, поэтому их нужно обязательно заранее учитывать при проектировании цепей, ремонте и обслуживании электрооборудования.

    Последовательное соединение проводников

    В электротехнике большое значение имеет последовательное и параллельное соединение проводников в электрической цепи. Среди них часто используется схема последовательного соединения проводников предполагающая такое же соединение потребителей. В этом случае включение в цепь выполняется друг за другом в порядке очередности. То есть, начало одного потребителя соединяется с концом другого при помощи проводов, без каких-либо ответвлений.

    Свойства такой электрической цепи можно рассмотреть на примере участков цепи с двумя нагрузками. Силу тока, напряжение и сопротивление на каждом из них следует обозначить соответственно, как I1, U1, R1 и I2, U2, R2. В результате, получились соотношения, выражающие зависимость между величинами следующим образом: I = I1 = I2, U = U1 + U2, R = R1 + R2. Полученные данные подтверждаются практическим путем с помощью проведения измерений амперметром и вольтметром соответствующих участков.

    Таким образом, последовательное соединение проводников отличается следующими индивидуальными особенностями:

    • Сила тока на всех участках цепи будет одинаковой.
    • Общее напряжение цепи составляет сумму напряжений на каждом участке.
    • Общее сопротивление включает в себя сопротивления каждого отдельного проводника.

    Данные соотношения подходят для любого количества проводников, соединенных последовательно. Значение общего сопротивления всегда выше, чем сопротивление любого отдельно взятого проводника. Это связано с увеличением их общей длины при последовательном соединении, что приводит и к росту сопротивления.

    Если соединить последовательно одинаковые элементы в количестве n, то получится R = n х R1, где R – общее сопротивление, R1 – сопротивление одного элемента, а n – количество элементов. Напряжение U, наоборот, делится на равные части, каждая из которых в n раз меньше общего значения. Например, если в сеть с напряжением 220 вольт последовательно включаются 10 ламп одинаковой мощности, то напряжение в любой из них составит: U1 = U/10 = 22 вольта.

    Проводники, соединенные последовательно, имеют характерную отличительную особенность. Если во время работы отказал хотя-бы один из них, то течение тока прекращается во всей цепи.

    Наиболее ярким примером является елочная гирлянда, когда одна перегоревшая лампочка в последовательной цепи, приводит к выходу из строя всей системы. Для установления перегоревшей лампочки понадобится проверка всей гирлянды.

    Параллельное соединение проводников

    В электрических сетях проводники могут соединяться различными способами: последовательно, параллельно и комбинированно. Среди них параллельное соединение это такой вариант, когда проводники в начальных и конечных точках соединяются между собой. Таким образом, начала и концы нагрузок соединяются вместе, а сами нагрузки располагаются параллельно относительно друг друга. В электрической цепи могут содержаться два, три и более проводников, соединенных параллельно.

    Если рассматривать последовательное и параллельное соединение, сила тока в последнем варианте может быть исследована с помощью следующей схемы. Берутся две лампы накаливания, обладающие одинаковым сопротивлением и соединенные параллельно. Для контроля к каждой лампочке подключается собственный амперметр. Кроме того, используется еще один амперметр, контролирующий общую силу тока в цепи. Проверочная схема дополняется источником питания и ключом.

    После замыкания ключа нужно контролировать показания измерительных приборов. Амперметр на лампе № 1 покажет силу тока I1, а на лампе № 2 – силу тока I2. Общий амперметр показывает значение силы тока, равное сумме токов отдельно взятых, параллельно соединенных цепей: I = I1 + I2. В отличие от последовательного соединения, при перегорании одной из лампочек, другая будет нормально функционировать. Поэтому в домашних электрических сетях используется параллельное подключение приборов.

    С помощью такой же схемы можно установить значение эквивалентного сопротивления. С этой целью в электрическую цепь добавляется вольтметр. Это позволяет измерить напряжение при параллельном соединении, сила тока при этом остается такой же. Здесь также имеются точки пересечения проводников, соединяющих обе лампы.

    В результате измерений общее напряжение при параллельном соединении составит: U = U1 = U2. После этого можно рассчитать эквивалентное сопротивление, условно заменяющее все элементы, находящиеся в данной цепи. При параллельном соединении, в соответствии с законом Ома I = U/R, получается следующая формула: U/R = U1/R1 + U2/R2, в которой R является эквивалентным сопротивлением, R1 и R2 – сопротивления обеих лампочек, U = U1 = U2 – значение напряжения, показываемое вольтметром.

    Следует учитывать и тот фактор, что токи в каждой цепи, в сумме составляют общую силу тока всей цепи. В окончательном виде формула, отражающая эквивалентное сопротивление будет выглядеть следующим образом: 1/R = 1/R1 + 1/R2. При увеличении количества элементов в таких цепях – увеличивается и число слагаемых в формуле. Различие в основных параметрах отличают друг от друга и источников тока, позволяя использовать их в различных электрических схемах.

    Параллельное соединение проводников характеризуется достаточно малым значением эквивалентного сопротивления, поэтому сила тока будет сравнительно высокой.

    Данный фактор следует учитывать, когда в розетки включается большое количество электроприборов. В этом случае сила тока значительно возрастает, приводя к перегреву кабельных линий и последующим возгораниям.

    Законы последовательного и параллельного соединения проводников

    Данные законы, касающиеся обоих видов соединений проводников, частично уже были рассмотрены ранее.

    Для более четкого их понимания и восприятия в практической плоскости, последовательное и параллельное соединение проводников, формулы следует рассматривать в определенной последовательности:

    • Последовательное соединение предполагает одинаковую силу тока в каждом проводнике: I = I1 = I2.
    • Закон ома параллельное и последовательное соединение проводников объясняет в каждом случае по-своему. Например, при последовательном соединении, напряжения на всех проводниках будут равны между собой: U1 = IR1, U2 = IR2. Кроме того, при последовательном соединении напряжение составляет сумму напряжений каждого проводника: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.
    • Полное сопротивление цепи при последовательном соединении состоит из суммы сопротивлений всех отдельно взятых проводников, независимо от их количества.
    • При параллельном соединении напряжение всей цепи равно напряжению на каждом из проводников: U1 = U2 = U.
    • Общая сила тока, измеренная во всей цепи, равна сумме токов, протекающих по всем проводникам, соединенных параллельно между собой: I = I1 + I2.

    Для того чтобы более эффективно проектировать электрические сети, нужно хорошо знать последовательное и параллельное соединение проводников и его законы, находя им наиболее рациональное практическое применение.

    Смешанное соединение проводников

    В электрических сетях как правило используется последовательное параллельное и смешанное соединение проводников, предназначенное для конкретных условий эксплуатации. Однако чаще всего предпочтение отдается третьему варианту, представляющему собой совокупность комбинаций, состоящих из различных типов соединений.

    В таких смешанных схемах активно применяется последовательное и параллельное соединение проводников, плюсы и минусы которых обязательно учитываются при проектировании электрических сетей. Эти соединения состоят не только из отдельно взятых резисторов, но и довольно сложных участков, включающих в себя множество элементов.

    Смешанное соединение рассчитывается в соответствии с известными свойствами последовательного и параллельного соединения. Метод расчета заключается в разбивке схемы на более простые составные части, которые считаются отдельно, а потом суммируются друг с другом.

    Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

    В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.

    Последовательное соединение

    При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.

    Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник. Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.

    Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

    Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы. Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе. Это является разностью потенциалов на резисторе.

    Если воспользоваться этими правилами и законом Ома, который подходит для каждого резистора, можно доказать, что сопротивление эквивалентного общего резистора будет равно сумме сопротивлений. Следствием первых двух правил будет являться третье правило.

    Применение

    Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме. Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.

    Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям. Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.

    Параллельное соединение

    В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе. Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.

    Этот вид соединения является разветвленным. В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.

    Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором. Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления. Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.

    Применение

    Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные. При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания. При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.

    Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку. Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности. Существуют также смешанные соединения.

    Работа тока

    Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными. Работа тока определяется по формуле:

    А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.

    Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:

    А=I х (U1 + U2) х t

    Раскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.

    Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока. Получается результат:

    А = А1+А2

    Мощность тока

    При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:

    Р=U х I

    После аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:

    Р=Р1 + Р2

    Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.

    Влияние схемы соединения на новогоднюю гирлянду

    После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения. Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь. Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.

    При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок. Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.

    Последовательное и параллельное соединение для конденсаторов

    При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов. Конденсаторы, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:

    qобщ= q1 = q2 = q3

    Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:

    U= q/С

    Где С — емкость. Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:

    С= q/(U1 + U2 + U3)

    Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:

    1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3

    Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.

    Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам. В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:

    С= (q1 + q2 + q3)/U

    Это значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:

    С=С1 + С2 + С3

    Смешанное соединение проводников

    В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой. Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.

    Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части. Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.

    Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В. Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги. С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода. Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.

    Далее нужно изобразить пространство между точками. По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4. Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.

    Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В. Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

    Теперь используем формулу расчета сопротивления:
    • Первая формула для последовательного вида соединения.
    • Далее, для параллельной схемы.
    • И окончательно для последовательной схемы.

    Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.

    Преимущества и недостатки последовательного и параллельного подключения проводников

    Каждое помещение имеет несколько точек электропитания для работы различных приборов. Техника работает посредством электрического тока, который проводят через специально установленные кабели – проводники. От качества элементов сети и способа соединения зависит качество напряжения, стабильность и безопасность использования. Существует два основных метода – параллельное и последовательное. Каждое имеет свои преимущества и недостатки, с которыми лучше ознакомиться предварительно.

    Основные электрические величины цепи

    Чтобы разобраться в нюансах подключения и соединения электрических проводников, необходимо выяснить основные моменты и величины токовых цепей. Электроцепь – это не самостоятельное устройство, а совокупность нескольких механизмов и элементов, используемых для проведения электрического тока. Основные детали:
    • источники: трансформаторы, электроустановки, батарейки, генераторы, аккумуляторы и другие;
    • приемники: непосредственно техника – лампы, двигатели, нагреватели, катушки индуктивности, подобные;
    • промежуточные звенья: провода, устройства.

    Основными величинами, с помощью которых устанавливают свойства электрических цепей, являются напряжение, сопротивление и ток. В проводниках электричество представляет множество двигающихся в заданном направлении электрических зарядов. Под током в сети подразумевают интенсивность или силу, которые измеряются числом зарядов одновременно проходящих через поперечное сечение проводника.

    Напряжение – это то количество электрической энергии, которое необходимо для перемещения одного заряда от одного пункта до другого. Выражается в Вольтах. Сопротивление – это силы, воздействующие на поток электрических зарядов во время движения проводников. Записывается в Омах.

    Взаимная зависимость электрических величин

    Связь между величинами в электрической цепи объясняется законами электротехники. Первый – Закон Ома. Открыт и подтвержден Георгом Симоном Омом еще в 1827 году. Заключается в том, что величина интенсивности тока прямо пропорциональна величине напряжения в кабеле проводника. Закон Ома позволяет быстро провести анализ электрической цепи и оценить ее возможности, пределы.

    Кроме основного правила в электротехнике используют Законы Кирхгофа. Один гласит, что сумма токов на входе равна сумме токов на выходе. Второй – что сумма ЭДС равна сумме падений напряжения на внутренних элементах электрического контура.

    Законы Кирхгофа позволяют установить соотношение между токами, проходящими через узлы электрической проводки, и токами на входе в контурную цепь. Анализ и расчеты проводятся по следующему алгоритму:

    • Устанавливается общее число ветвей и узлов конкретной электрической сети.
    • В произвольном порядке выбираются условно-положительные направления токов в проводке, на схеме проставляются соответствующие отметки.
    • Для получения уравнения отмечаются в свободном порядке положительные направления обхода контура;
    • Составляется уравнение по правилам Кирхгофа для получения результата.

    Решение построенных задач позволит определить количество и значение токов в конкретной электрической цепи.

    При помощи законов Ома и Кирхгофа, электрики оценивают состояние сети, ее работоспособность и мощность. На практике редко используют формулы вживую. Практикующие электрики ориентируются в характеристиках более свободно. Начинающим монтажерам может показаться сложным единовременное ориентирование во всех показателях и взаимосвязях, удобнее иметь некоторые вспомогательные материалы под рукой.

    Параллельное соединение проводников

    Соединение кабелей в электропроводке возможно тремя вариантами: параллельно, последовательно, смешанно. Первый метод – параллельное подключение – заключается в том, что проводники соединяются между собой в начальной и конечной точках. Получается, что нагрузки с обоих концов сливаются, а напряжение получается параллельным. В одной электрической сети параллельно могут быть соединены два, три и больше кабелей.

    Чтобы проверить интенсивность прохождения тока при таком подключении, в параллельную сеть подключают две лампочки (показатели должны быть идентичными – сопротивление, напряжение). Чтобы произвести испытание и проконтролировать результат, к каждой подводят амперметр (устройство, измеряющее силу тока). Третий прибор запитывают на сеть в целом, чтобы увидеть показатель на всей сети. Дополнительные элементы – питание, ключ.

    После того как схема собрана, ключом активируют питание и сравнивают результаты на амперметрах. На общем показатель должен быть равен сумме двух, подключенных к лампам. В данном случае считается, что система работает исправно – напряжение при параллельном соединении подается в нормальном режиме.

    Если на одном участке произойдет замыкание, лампочки останутся в рабочем состоянии. Ток поступает по замкнутому контуру с двух сторон. Ремонт будет необходим в любом случае, но свет и питание останутся.

    Если к указанной системе подключить вольтметр, можно оценить показатели сопротивления сети. Эквивалентный показатель укажет на уровень сопротивления сети при той же интенсивности тока.

    Последовательное соединение проводников

    Следующая схема подключения – последовательное соединение проводников в цепи – подразумевает врезку каждого прибора в порядке очередности (один за другим). Интенсивность силы проходящего тока через каждый элемент питания (лампочка, прибор) будет одинаковой. При этом напряжение при последовательном соединении складывается из показателей напряжения с каждого участка (получается суммарным).

    Значение сопротивления может изменяться. Если изменится нагрузка на одном из мест последовательного подключения, изменится и уровень сопротивления. Как следствие, поменяется показатель тока.

    Основной недостаток такой электрической цепи заключается в том, что если на одном из участков произойдет сбой (поломка, замыкание), следующие за ним элементы перестанут функционировать. Наглядно схема соединения представлена в обычных новогодних гирляндах – когда ломается один контакт или провод в любом месте, перестают работать остальные.

    При последовательном подключении проводников конец одного кабеля подсоединяется к началу следующего. Ключевое отличие электроцепи – отсутствие разветвлений, через участки проходит один электроток. При этом разность потенциалов резистора объясняется совокупным напряжением по каждому отдельному резистору (контакту, участку, точке питания).

    Законы последовательного и параллельного соединения проводников

    К правилам, объясняющим «поведение» проводников при последовательном и параллельном соединениях, относятся основные законы электротехники и некоторые особенности. Последние не всегда бывают очевидны новичкам, поэтому их разбирают как отдельные законы. При работе со схемами проводников учитывают следующее:

    • Последовательное подключение подразумевает одинаковые показатели токов на каждом участке.
    • Закон Ома для каждого типа соединения имеет свое значение. Например, при последовательном способе включения напряжение будет равно сумме напряжений всех участков сети.
    • Общее сопротивление электрической цепи при поочередном соединении будет равно сумме значений сопротивления элементов, не зависит от числа проводников и точек питания.
    • Параллельный метод – напряжение электроцепи равно напряжению на каждом отдельном элементе, не суммируется, а остается одинаковым.
    • Сила тока для данного способа соединения определяется суммой значений токов участков подключения.

    Данные законы используются при построении схемы электропроводки в помещении.

    Чтобы оптимизировать нагрузку, не создавать чрезмерного напряжения в отдельных частях, проверяют оптимальность каждого типа соединения в конкретной ситуации.

    Смешанное соединение проводников

    Как правило, в электпроводке используют параллельное и последовательное соединения одновременно. Такой способ подключения проводов называется смешанным или комбинированным. При построении первоначальной схемы питания в помещении, где указывается число и расположения точек питания (розеток, выключателей, трансформаторов), учитывают необходимость каждого из типов подключения на разных участках.

    Электрическая проводка редко состоит из простых элементов. Зачастую получается сложная схема из множества разных участков и соединений. Поэтому при составлении плана важно разобраться в преимуществах и недостатках типов подсоединения проводов, чтобы оптимально использовать каждый. Для этого схему разбивают по участкам и в каждом конкретном случае подбирают собственный метод врезки проводов.

    Как выбрать тип подключения

    Потребляемая электрическая энергия в квартиру поступает от общедомового электрощитка. Количество израсходованного тока измеряется счетчиком. Вводный провод в помещение имеет большое сечение и является основным «поставщиком» электричества в квартиру. Следующие берут с меньшими показателями, так как нагрузка на них снижается за счет распределения.

    Основной кабель заводится в специальную распределительную коробку, от которой делают разводку в комнаты и санузлы. На этом этапе необходимо определить, какой тип соединения проводов будет использован: последовательный, параллельный, комбинированный.

    Категорического запрета на построение проводки в квартире тем или иным способом нет. Однако следует учитывать практическое применение каждой цепи, недостатки, преимущества и возможности.

    Самым подходящим и часто используемым вариантом является смешанное соединение проводов. От общего щитка к распредкоробке подводится кабель, затем в параллельную сеть замыкается несколько распределительных узлов (в каждом помещении). Далее – в комнатах точки питания соединяются последовательно.

    Последовательное включение элементов позволяет существенно сэкономить на материалах при монтаже электропроводки. Поэтому несмотря на определенные недостатки метод используют в небольших помещениях. На малых участках проще выявить место поломки, нежели в квартире в целом.

    Параллельное подключение визуально представляет кольцо из проводов. Если на одном участке произошел сбой, ток не прекращает поступать – подача происходит с другой стороны цепи. Однако для такого типа соединения требуется проложить значительное количество кабеля, что не всегда удобно.

    В некоторых ситуациях целесообразно использовать только последовательное соединение проводов. Например, в длинных коридорах необходимо одновременно включать и выключать несколько осветительных приборов разом. Шлейфовое подключение в данной ситуации оптимально. Сложность замены лампочки или узла на участке зависит от типа электропроводки и отделки помещения.

    При составлении схемы электрической сети в квартире и покупке лампочек для осветительных приборов важно учитывать уровень напряжения. Последовательное соединение означает, что напряжение делится поровну на количество лампочек. Например, если устанавливают две подряд, значение на каждой будет по 110В, а не 220В.

    При покупке вторичного жилья следует убедиться, что в технической документации присутствует действующая схема электропроводки. Наличие плана позволит безопасно сделать ремонт и корректно подключить новые точки питания, лампы.

    Электромонтажники в сложных схемах всегда используют оба типа соединения. С одной стороны, такой подход снижает общее количество расходных материалов. С другой, позволяет в каждом конкретном помещении реализовать преимущества обоих методов врезки кабеля. При самостоятельном подключении необходимо детально разобраться в аспектах каждого вида, по возможности – проконсультироваться с мастером. В противном случае, велика вероятность некорректного соединения и сбоев в работе.

    Параллельное и последовательное соединение проводников

    Ток в электроцепи проходит по проводникам от источника напряжения к нагрузке, то есть к лампам, приборам. В большинстве случаев в качестве проводника используются медные провода. В цепи может быть предусмотрено несколько элементов с разными сопротивлениями. В схеме приборов проводники могут быть соединены параллельно или последовательно, также могут быть смешанные типы.

    Элемент схемы с сопротивлением называется резистором, напряжение данного элемента является разницей потенциалов между концами резистора. Параллельное и последовательное электрическое соединение проводников характеризуется единым принципом функционирования, согласно которому ток протекает от плюса к минусу, соответственно потенциал уменьшается. На электросхемах сопротивление проводки берется за 0, поскольку оно ничтожно низкое.

    Параллельное соединение предполагает, что элементы цепы подсоединены к источнику параллельно и включаются одновременно. Последовательное соединение означает, что проводники сопротивления подключаются в строгой последовательности друг за другом.

    При просчете используется метод идеализации, что существенно упрощает понимание. Фактически в электрических цепях потенциал постепенно снижается в процессе перемещения по проводке и элементам, которые входят в параллельное или последовательное соединение.

    Последовательное соединение проводников

    Схема последовательного соединения подразумевает, что они включаются в определенной последовательности один за другим. Причем сила тока во всех из них равна. Данные элементы создают на участке суммарное напряжение. Заряды не накапливаются в узлах электроцепи, поскольку в противном случае наблюдалось бы изменение напряжения и силы тока. При постоянном напряжении ток определяется значением сопротивления цепи, поэтому при последовательной схеме сопротивление меняется в случае изменения одной нагрузки.

    Недостатком такой схемы является тот факт, что в случае выхода из строя одного элемента остальные также утрачивают возможность функционировать, поскольку цепь разрывается. Примером может служить гирлянда, которая не работает в случае перегорания одной лампочки. Это является ключевым отличием от параллельного соединения, в котором элементы могут функционировать по отдельности.

    Последовательная схема предполагает, что по причине одноуровневого подключения проводников их сопротивление в любой точки сети равно. Общее сопротивление равняется сумме уменьшения напряжений отдельных элементов сети.

    При данном типе соединения начало одного проводника подсоединяется к концу другого. Ключевая особенность соединения состоит в том, что все проводники находятся на одном проводе без разветвлений, и через каждый из них протекает один электроток. Однако общее напряжение равно сумме напряжений на каждом. Также можно рассмотреть соединение с другой точки зрения – все проводники заменяются одним эквивалентным резистором, и ток на нем совпадает с общим током, который проходит через все резисторы. Эквивалентное совокупное напряжение является суммой значений напряжения по каждому резистору. Так проявляется разность потенциалов на резисторе.

    Рассматривая возможности применения параллельной схемы в быту, целесообразно отметить систему освещения квартиры. Все лампы и люстры должны быть соединены параллельно, в таком случае включение и отключение одного из них никак не влияет на работу остальных ламп. Таким образом, добавляя выключатель каждой лампочки в ветвь цепи, можно включать и отключать соответствующий светильник по необходимости. Все остальные лампы работают независимо.

    Все электроприборы объединяются параллельно в электросеть с напряжением 220 В, затем они подключаются к распределительному щитку. То есть все приборы подключаются независимо от подключения прочих устройств.

    Законы последовательного и параллельного соединения проводников

    Для детального понимания на практике обоих типов соединений, приведем формулы, объясняющие законы данных типов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном типе соединения отличается.

    При последовательной схеме имеется одинаковая сила тока во всех проводниках:

    Согласно закону Ома, данные типы соединений проводников в разных случаях объясняются иначе. Так, в случае последовательной схемы, напряжения равны друг другу:

    U1 = IR1, U2 = IR2.

    Помимо этого, общее напряжение равно сумме напряжений отдельно взятых проводников:

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

    Полное сопротивление электроцепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников, вне зависимости от их числа.

    В случае параллельной схемы совокупное напряжение цепи аналогично напряжению отдельных элементов:

    А совокупная сила электротока рассчитывается как сумма токов, которые имеются по всем проводникам, расположенным параллельно:

    Чтобы обеспечить максимальную эффективность электрических сетей, необходимо понимать суть обоих типов соединений и применять их целесообразно, используя законы и рассчитывая рациональность практической реализации.

    Смешанное соединение проводников

    Последовательная и параллельная схема соединения сопротивления могут сочетаться в одной электросхеме при необходимости. К примеру, допускается подключение параллельных резисторов по последовательной схеме к другому резистору или их группе, такое тип считается комбинированным или смешанным.

    В таком случае совокупное сопротивление рассчитывается посредством получения сумм значений для параллельного соединения в системе и для последовательного. Сначала необходимо рассчитывать эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной схеме, а затем элементов параллельного. Последовательное соединение считается приоритетным, причем схемы такого комбинированного типа часто используются в бытовой технике и приборах.

    Итак, рассматривая типы подключений проводников в электроцепях и основываясь на законах их функционирования, можно полностью понять суть организации схем большинства бытовых электроприборов. При параллельном и последовательном соединениях расчет показателей сопротивления и силы тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, можно грамотно использовать каждый тип организации цепей для подключения элементов оптимальным способом и с максимальной эффективностью.

    Последовательное и параллельное соединение лампочек — схемы применения в быту.

    Как известно, в быту повсеместно используется параллельное подключение ламп. Однако последовательная схема также может применяться и быть полезна.

    Давайте рассмотрим все нюансы обеих схем, ошибки которые можно допустить при сборке и приведем примеры практической их реализации в домашних условиях.

    В начале рассмотрим простейшую сборку из двух последовательно подключенных лампочек накаливания.

    • две лампы вкрученные в патроны
    • два провода питания выходящие из патронов
    Что нужно, чтобы подключить их последовательно? Ничего сложного здесь нет.

    Просто берете любой конец провода от каждой лампы и скручивает их между собой.

    На два оставшихся конца вам необходимо подать напряжение 220 Вольт (фазу и ноль).

    Как будет работать такая схема? При подаче фазы на провод, она пройдя через нить накала одной лампы, через скрутку попадает на вторую лампочку. И далее встречается с нулем.

    Почему такое простое соединение практически не применяется в квартирах и домах? Объясняется это тем, что лампы в этом случае будут гореть менее чем в полнакала.

    При этом напряжение будет распределяться на них равномерно. К примеру, если это обычные лампочки по 100 Ватт с рабочим напряжением 220 Вольт, то на каждую из них будет приходиться плюс-минус 110 Вольт.

    Соответственно и светить они будут менее чем в половину от своей изначальной мощности.

    Грубо говоря, если вы подключите параллельно две лампы по 100Вт каждая, то в итоге получите светильник мощностью в 200Вт. А если эту же схему собрать последовательно, то общая мощность светильника будет гораздо меньше, чем мощность всего одной лампочки.

    Исходя из формулы расчета получаем, что две лампочки светят с мощностью равной всего: P=I*U=69.6Вт

    Если они отличаются, допустим одна из них 60Вт, а другая 40Вт, то и напряжение на них будет распределяться уже по другому.

    Что это дает нам в практическом смысле при реализации данных схем?

    Лучше и ярче будет гореть лампа, у которой нить накала имеет большее сопротивление.

    Возьмите к примеру лампочки, кардинально отличающиеся по мощности — 25Вт и 200Вт и соедините последовательно.

    Какая из них будет светиться почти в полный накал? Та, что имеет P=25Вт.

    Удельное сопротивление ее вольфрамовой нити значительно больше чем у двухсотки, а следовательно падение напряжения на ней сравнимо с напряжением в сети. При последовательном соединении ток будет одинаков в любом участке цепи.

    При этом величина силы тока, способная разжечь 25-ти ваттку, никак не способна «поджечь» двухсотку. Грубо говоря, источник света с лампой 200Вт и более, будет восприниматься относительно 25Вт как обычный участок провода, через который течет ток.

    Можно увеличить количество ламп и добавить в схему еще одну. Делается это опять все просто.

    Два конца питающего провода третьей лампы, скручиваете с любыми концами от первых двух. А на оставшиеся опять подаете 220В.

    Как будет светиться в этом случае данная гирлянда? Падение напряжения будет еще больше, а значит лампочки загорятся не то что в полсилы, а вообще будут еле-еле гореть.

    Помимо существенного падения напряжения, вторым отрицательным моментом такой схемы, является ее ненадежность.

    Если у вас сгорит всего одна из лампочек в этой цепочке, то сразу же потухнут и все остальные.

    Еще нужно сделать замечание, что такая последовательная схема будет хорошо работать на обычных лампах накаливания. На некоторых других видах, в том числе светодиодных, никакого эффекта можете и не дождаться.

    У них в конструкции может быть заложена электронная схема, которой нужно питание порядка 220В. Безусловно, они могут работать и от пониженных значений в 150-160В, но 90В и менее, для них уже будет недостаточно.

    Кстати, некоторые электрики при монтаже освещения в квартире могут совершить случайную ошибку, которая как раз таки связана с последовательным подключением источников освещения.

    В результате, у вас будет наблюдаться следующий эффект. При включении выключателя света будет загораться одна лампочка в комнате, а при его выключении — другая.

    При этом невозможно будет добиться того, чтобы потухли обе сразу. Как такое возможно?

    Ошибка кроется в том, что электрик просто перепутал место присоединения одного из проводов выключателя и воткнул его в разрыв между двух ламп разной мощности. Вот наглядная схема такой неправильной сборки.

    Как видно из нее, при включении напряжения, через контакты одноклавишника на второй источник освещения подается напряжение 220V, и он как положено загорается.

    При этом первый источник остается без питания, т.к. с обоих сторон к нему подведена «одноименка».

    А когда вы разрываете цепь, здесь уже образуется та самая последовательная схема и лампа меньшей мощности будет светиться.

    В то время как большей, практически потухнет. Все как и было описано выше.

    Где же можно в быту, применить такую казалось бы не практичную схему?

    Самое широко известное использование подобных конструкций — это елочные новогодние гирлянды.

    Также можно сделать последовательную подсветку в длинном проходном коридоре и без особых затрат получить освещение в стиле лофт.

    Постоянно горят лампочки в подъезде или дома из-за большого напряжения? Самый дешевый выход — включить последовательно еще одну.

    Вместо одной 60Вт, включаете две сотки и пользуетесь ими практически «вечно». Из-за пониженного напряжения в 110В, вероятность выхода их из строя снижается в сотни раз.

    Еще одно оригинальное применение, которым я все таки не рекомендую пользоваться, но отдельные электрики в безвыходных ситуациях к нему прибегают. Это так называемая фазировка трехфазных цепей.

    Допустим, вам нужно подключить параллельно между собой два трехфазных (380В) ввода, от одного источника питания. Вольтметра, мультиметра или тестера у вас под рукой нет. Что делать?

    Ведь если перепутать фазы, то запросто можно создать междуфазное КЗ! И здесь вам опять поможет последовательная сборка всего из двух лампочек.

    Собираете их по самой первой приведенной схеме и подсоединив один конец провода питания на фазу ввода №1, другим концом поочередно касаетесь жил ввода №2.

    При одноименных фазах, лампочки светиться не будут (например фА ввод№1 — фА ввод№2).

    А при разных (фА ввод№1 — фВ ввод№2) — они загорятся.

    Такой эксперимент только с одной лампой, вам бы никогда не удался, так как она бы моментально взорвалась от повышенного для нее напряжения в 380В. А в последовательной сборке с двумя изделиями одинаковой мощности, к ним будет приложено напряжение в пределах нормы.

    Как сделать такую простую и незамысловатую инфракрасную печку, читайте в статье по ссылке ниже.

    Что-то подобное зачастую применяется в инкубаторах.

    Теперь давайте рассмотрим параллельную схему соединения.

    При параллельном включении концы питающих проводов двух лампочек, просто скручиваются между собой. Далее, на них подается напряжение 220V.

    Таким образом можно подключить любое количество светильников. Самое главное, чтобы сечение питающих проводников было рассчитано на такую нагрузку.

    В этом случае все светиться и гореть у вас будет ровно с такой яркостью, на которую изначально и были рассчитаны светильники.

    На практике, конечно в одну кучу все провода не скручиваются, а поступают несколько иначе. Пускают один общий протяженный кабель, а уже к нему, в виде отпаек, подсоединяются отдельные лампочки.

    Пи этом схема может быть как шлейфная, так и лучевая. Но обе они являются параллельными.

    Данная схема применяется повсеместно — в многорожковых люстрах, в уличных светильниках, в домашних декоративных светильниках и т.д.

    И если при этом перегорит любая лампочка, остальные как ни в чем ни бывало продолжат светиться.

    Напряжение на них подается одновременно и всегда составляет номинальные 220В.

    Но все таки при монтаже освещения у себя дома, используя параллельное подключение, не забывайте и о последовательном.

    Как было указано выше, оно тоже имеет свои преимущества в определенных ситуациях и может здорово помочь с решением множества задач (декоративная подсветка, светильники-обогреватели, «вечная» лампочка и т.д).

    Последовательное и параллельное соединение сопротивлений

    Последовательное соединение сопротивлений

    Возьмем три постоянных сопротивления R1, R2 и R3 и включим их в цепь так, чтобы конец первого сопротивления R1 был соединен с началом второго сопротивления R 2, конец второго — с началом третьего R 3, а к началу первого сопротивления и к концу третьего подведем проводники от источника тока (рис. 1 ).

    Такое соединение сопротивлений называется последовательным. Очевидно, что ток в такой цепи будет во всех ее точках один и тот же.

    Рис 1 . Последовательное соединение сопротивлений

    Как определить общее сопротивление цепи, если все включенные в нее последовательно сопротивления мы уже знаем? Используя положение, что напряжение U на зажимах источника тока равно сумме падений напряжений на участках цепи, мы можем написать:

    U1 = IR1 U2 = IR2 и U3 = IR3

    IR = IR1 + IR2 + IR3

    Вынеся в правой части равенства I за скобки, получим IR = I(R1 + R2 + R3) .

    Поделив теперь обе части равенства на I , будем окончательно иметь R = R1 + R2 + R3

    Таким образом, мы пришли к выводу, что при последовательном соединении сопротивлений общее сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков.

    Проверим этот вывод на следующем примере. Возьмем три постоянных сопротивления, величины которых известны (например, R1 == 10 Ом, R 2 = 20 Ом и R 3 = 50 Ом). Соединим их последовательно (рис. 2 ) и подключим к источнику тока, ЭДС которого равна 60 В (внутренним сопротивлением источника тока пренебрегаем).

    Рис. 2. Пример последовательного соединения трех сопротивлений

    Подсчитаем, какие показания должны дать приборы, включенные, как показано на схеме, если замкнуть цепь. Определим внешнее сопротивление цепи: R = 10 + 20 + 50 = 80 Ом.

    Найдем ток в цепи по закону Ома: 60 / 80 = 0 ,75 А

    Зная ток в цепи и сопротивления ее участков, определим падение напряжения на каждое участке цепи U 1 = 0,75 х 10 = 7,5 В, U 2 = 0,75 х 20=15 В, U3 = 0,75 х 50 = 37,5 В.

    Зная падение напряжений на участках, определим общее падение напряжения во внешней цепи, т. е. напряжение на зажимах источника тока U = 7,5+15 + 37,5 = 60 В.

    Мы получили таким образом, что U = 60 В, т. е. несуществующее равенство ЭДС источника тока и его напряжения. Объясняется это тем, что мы пренебрегли внутренним сопротивлением источника тока.

    Замкнув теперь ключ выключатель К, можно убедиться по приборам, что наши подсчеты примерно верны.

    Параллельное соединение сопротивлений

    Возьмем два постоянных сопротивления R1 и R2 и соединим их так, чтобы начала этих сопротивлений были включены в одну общую точку а, а концы — в другую общую точку б. Соединив затем точки а и б с источником тока, получим замкнутую электрическую цепь. Такое соединение сопротивлений называется параллельным соединением.

    Рис 3. Параллельное соединение сопротивлений

    Проследим течение тока в этой цепи. От положительного полюса источника тока по соединительному проводнику ток дойдет до точки а. В точке а он разветвится, так как здесь сама цепь разветвляется на две отдельные ветви: первую ветвь с сопротивлением R1 и вторую — с сопротивлением R2. Обозначим токи в этих ветвях соответственно через I1 и I 2. Каждый из этих токов пойдет по своей ветви до точки б. В этой точке произойдет слияние токов в один общий ток, который и придет к отрицательному полюсу источника тока.

    Таким образом, при параллельном соединении сопротивлений получается разветвленная цепь. Посмотрим, какое же будет соотношение между токами в составленной нами цепи.

    Включим амперметр между положительным полюсом источника тока (+) и точкой а и заметим его показания. Включив затем амперметр (показанный «а рисунке пунктиром) в провод, соединяющий точку б с отрицательным полюсом источника тока (—), заметим, что прибор покажет ту же величину силы тока.

    Значит, сила тока в цепи до ее разветвления (до точки а) равна силе тока после разветвления цепи (после точки б).

    Будем теперь включать амперметр поочередно в каждую ветвь цепи, запоминая показания прибора. Пусть в первой ветви амперметр покажет силу тока I1 , а во второй — I 2. Сложив эти два показания амперметра, мы получим суммарный ток, по величине равный току I до разветвления (до точки а).

    Следовательно, сила тока, протекающего до точки разветвления, равна сумме сил токов, утекающих от этой точки. I = I1 + I2 Выражая это формулой, получим

    Это соотношение, имеющее большое практическое значение, носит название закона разветвленной цепи .

    Рассмотрим теперь, каково будет соотношение между токами в ветвях.

    Включим между точками а и б вольтметр и посмотрим, что он нам покажет. Во-первых, вольтметр покажет напряжение источника тока, так как он подключен, как это видно из рис. 3 , непосредственно к зажимам источника тока. Во-вторых, вольтметр покажет падения напряжений U1 и U2 на сопротивлениях R 1 и R2, так как он соединен с началом и концом каждого сопротивления.

    Следовательно, при параллельном соединении сопротивлений напряжение на зажимах источника тока равно падению напряжения на каждом сопротивлении.

    Это дает нам право написать, что U = U1 = U2 ,

    где U — напряжение на зажимах источника тока; U 1 — падение напряжения на сопротивлении R 1 , U2 — падение напряжения на сопротивлении R2. Вспомним, что падение напряжения на участке цепи численно равно произведению силы тока, протекающего через этот участок, на сопротивление участка U = IR .

    Поэтому для каждой ветви можно написать: U1 = I1R1 и U2 = I2R2 , но так как U 1 = U2, то и I1R1 = I2R2 .

    Применяя к этому выражению правило пропорции, получим I1/ I2 = U2 / U1 т. е. ток в первой ветви будет во столько раз больше (или меньше) тока во второй ветви, во сколько раз сопротивление первой ветви меньше (или больше) сопротивления второй ветви.

    Итак, мы пришли к важному выводу, заключающемуся в том, что при параллельном соединении сопротивлений общий ток цепи разветвляется на токи, обратно пропорциональные величинам сопротивлении параллельных ветвей. Иначе говоря, чем больше сопротивление ветви, тем меньший ток потечет через нее, и, наоборот, чем меньше сопротивление ветви, тем больший ток потечет через эту ветвь.

    Убедимся в правильности этой зависимости на следующем примере. Соберем схему, состоящую из двух параллельно соединенных сопротивлений R1 и R 2, подключенных к источнику тока. Пусть R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом и U = 3 В.

    Подсчитаем сначала, что покажет нам амперметр, включенный в каждую ветвь:

    I1 = U / R1 = 3 / 10 = 0 ,3 А = 300 мА

    I 2 = U / R 2 = 3 / 20 = 0,15 А = 150 мА

    Общий ток в цепи I = I1 + I2 = 300 + 150 = 450 мА

    Проделанный нами расчет подтверждает, что при параллельном соединении сопротивлений ток в цепи разветвляется обратно пропорционально сопротивлениям.

    Действительно, R1 == 10 Ом вдвое меньше R 2 = 20 Ом, при этом I1 = 300 мА вдвое больше I2 = 150 мА. Общий ток в цепи I = 450 мА разветвился на две части так, что большая его часть ( I1 = 300 мА) пошла через меньшее сопротивление ( R1 = 10 Ом), а меньшая часть ( R2 = 150 мА) — через большее сопротивление ( R 2 = 20 Ом).

    Такое разветвление тока в параллельных ветвях сходно с течением жидкости по трубам. Представьте себе трубу А, которая в каком-то месте разветвляется на две трубы Б и В различного диаметра (рис. 4). Так как диаметр трубы Б больше диаметра трубок В, то через трубу Б в одно и то же время пройдет больше воды, чем через трубу В, которая оказывает потоку воды большее сопротивление.

    Рис. 4 . Через тонкую трубу в один и тот же промежуток времени пройдет воды меньше, чем через толстую

    Рассмотрим теперь, чему будет равно общее сопротивление внешней цепи, состоящей из двух параллельно соединенных сопротивлений.

    Под этим общим сопротивлением внешней цепи надо понимать такое сопротивление, которым можно было бы заменить при данном напряжении цепи оба параллельно включенных сопротивления, не изменяя при этом тока до разветвления. Такое сопротивление называется эквивалентным сопротивлением.

    Вернемся к цепи, показанной на рис. 3, и посмотрим, чему будет равно эквивалентное сопротивление двух параллельно соединенных сопротивлений. Применяя к этой цепи закон Ома, мы можем написать: I = U/R , где I — ток во внешней цепи (до точки разветвления), U — напряжение внешней цепи, R — сопротивление внешней цепи, т. е. эквивалентное сопротивление.

    Точно так же для каждой ветви I1 = U1 / R1 , I2 = U2 / R2 , где I1 и I 2 — токи в ветвях; U 1 и U2 — напряжение на ветвях; R1 и R2 — сопротивления ветвей.

    По закону разветвленной цепи: I = I1 + I2

    Подставляя значения токов, получим U / R = U1 / R1 + U2 / R2

    Так как при параллельном соединении U = U1 = U2 , то можем написать U / R = U / R1 + U / R2

    Вынеся U в правой части равенства за скобки, получим U / R = U (1 / R1 + 1 / R2 )

    Разделив теперь обе части равенства на U , будем окончательно иметь 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

    Помня, что проводимостью называется величина, обратная сопротивлению , мы можем сказать, что в полученной формуле 1 / R — проводимость внешней цепи; 1 / R1 проводимость первой ветви; 1 / R2- проводимость второй ветви.

    На основании этой формулы делаем вывод: при параллельном соединении проводимость внешней цепи равна сумме проводимостей отдельных ветвей.

    Следовательно, чтобы определить эквивалентное сопротивление включенных параллельно сопротивлений, надо определить проводимость цепи и взять величину, ей обратную.

    Из формулы также следует, что проводимость цепи больше проводимости каждой ветви, а это значит, что эквивалентное сопротивление внешней цепи меньше наименьшего из включенных параллельно сопротивлений.

    Рассматривая случай параллельного соединения сопротивлений, мы взяли наиболее простую цепь, состоящую из двух ветвей. Однако на практике могут встретиться случаи, когда цепь состоит из трех и более параллельных ветвей. Как же поступать в этих случаях?

    Оказывается, все полученные нами соотношения остаются справедливыми и для цепи, состоящей из любого числа параллельно соединенных сопротивлений.

    Чтобы убедиться в этом, рассмотрим следующий пример.

    Возьмем три сопротивления R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом и R3 = 60 Ом и соединим их параллельно. Определим эквивалентное сопротивление цепи (рис. 5 ).

    Рис. 5. Цепь с тремя параллельно соединенными сопротивлениями

    Применяя для этой цепи формулу 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 , можем написать 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 и, подставляя известные величины, получим 1 / R = 1 / 10 + 1 / 20 + 1 / 60

    Сложим эта дроби: 1/R = 10 / 60 = 1 / 6, т. е.. проводимость цепи 1 / R = 1 / 6 Следовательно, эквивалентное сопротивление R = 6 Ом.

    Таким образом, эквивалентное сопротивление меньше наименьшего из включенных параллельно в цепь сопротивлений , т. е. меньше сопротивления R1.

    Посмотрим теперь, действительно ли это сопротивление является эквивалентным, т. е. таким, которое могло бы заменить включенные параллельно сопротивления в 10, 20 и 60 Ом, не изменяя при этом силы тока до разветвления цепи.

    Допустим, что напряжение внешней цепи, а следовательно, и напряжение на сопротивлениях R1, R2, R3 равно 12 В. Тогда сила токов в ветвях будет: I1 = U/R1 = 12 / 10 = 1 ,2 А I 2 = U/R 2 = 12 / 20 = 1 ,6 А I 3 = U/R1 = 12 / 60 = 0, 2 А

    Общий ток в цепи получим, пользуясь формулой I = I1 + I2 + I3 = 1,2 + 0,6 + 0,2 = 2 А.

    Проверим по формуле закона Ома, получится ли в цепи ток силой 2 А, если вместо трех параллельно включенных известных нам сопротивлений включено одно эквивалентное им сопротивление 6 Ом.

    I = U / R = 12 / 6 = 2 А

    Как видим, найденное нами сопротивление R = 6 Ом действительно является для данной цепи эквивалентным.

    В этом можно убедиться и на измерительных приборах, если собрать схему с взятыми нами сопротивлениями, измерить ток во внешней цепи (до разветвления), затем заменить параллельно включенные сопротивления одним сопротивлением 6 Ом и снова измерить ток. Показания амперметра и в том и в другом случае будут примерно одинаковыми.

    На практике могут встретиться также параллельные соединения, для которых рассчитать эквивалентное сопротивление можно проще, т. е. не определяя предварительно проводимостей, сразу найти сопротивление.

    Например, если соединены параллельно два сопротивления R1 и R2 , то формулу 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 можно преобразовать так: 1/R = (R2 + R1) / R1 R2 и, решая равенство относительно R, получить R = R1 х R2 / ( R1 + R2 ), т. е. при параллельном соединении двух сопротивлений эквивалентное сопротивление цепи равно произведению включенных параллельно сопротивлений, деленному на их сумму.

    ​Параллельное и последовательное соединение силовых полупроводниковых приборов (СПП)

    Максимальные токи и блокирующие напряжения выпускаемых СПП ограничены и часто однотипные СПП приходится соединять в группы для увеличения мощности разрабатываемого оборудования.

    Основные типы соединений:

    • Параллельное — используется при необходимости увеличения максимального тока;
    • Последовательное — используется при необходимости увеличения максимального блокирующего напряжения;
    • Смешанное — параллельное + последовательное.

    Соединяя тиристоры или диоды параллельно, необходимо стремиться к равному распределению тока нагрузки по приборам. Нужно обеспечить идентичность условий работы СПП и равенство вольтамперных характеристик, учитывая технологический разброс параметров.

    Для решения этой задачи необходимо следующее:

    • Последовательно с каждым полупроводниковым прибором устанавливать индуктивные или омические делители тока;
    • Осуществлять подбор полупроводниковых приборов по статическим потерям в рабочей точке (по значению U tm /U fm на рабочем токе). Следует заметить, что всегда существует определенный технологический разброс параметров СПП;
    • При проектировании преобразователей, имеющих параллельное соединение полупроводниковых приборов, рекомендуется выбирать рабочие токи, находящиеся выше точки инверсии вольтамперной характеристики СПП. В этом случае выравнивание токов в параллельных ветвях будет происходить автоматически, так как в области ВАХ, лежащей выше точки инверсии, действует отрицательная обратная связь, то есть при увеличении температуры р-n перехода увеличивается его сопротивление и уменьшается прямой ток, что приводит к снижению температуры р-n перехода;
    • Для минимизации влияния времени включения отдельных тиристоров и — как следствие — неравномерного распределения тока по ветвям в первоначальный момент времени, необходимо применять мощные импульсы управления с крутым фронтом, что приводит к уменьшению времени задержки включения тиристора и минимизации влияния этого эффекта на распределение тока по параллельным ветвям;
    • В схемах, где применяются мощные высоковольтные тиристоры; тиристоры, выполненные на кристаллах больших диаметров (более 56 мм), а также при наличии больших индуктивностей в силовой части, которые ограничивают скорость изменения силового тока, необходимо дополнительно учитывать время распространения включенного состояния тиристора. Это связанно с тем, что мощные тиристоры в первоначальный момент времени включаются в ограниченной области вблизи управляющего электрода, после этого за ограниченное время происходит продольное распространение включенного состояния;
    • Конструктивное расположение параллельных ветвей должно обеспечивать равенство сопротивлений токоведущих шин, включая предохранители;
    • Для всех приборов, входящих в параллельное соединение, условия охлаждения должны быть одинаковы.

    Соединяя тиристоры или диоды последовательно, необходимо стремиться к равному распределению блокирующего (прямого и(или) обратного) напряжения как в стационарном состоянии, так и в динамических режимах, а именно — при включении тиристоров и при восстановлении блокирующих свойств во время выключения тиристора или диода.

    Причины неравномерного распределения блокирующих напряжений:

    • Различия утечек в последовательно соединенных приборах вследствие естественного технологического разброса и (или) различных рабочих температур вследствие, например, различных условий охлаждения (к сведению: в среднем изменение температуры на 8°С приводит к изменению утечек в два раза). Перенапряжение возникает на приборах, имеющих меньшее значение тока утечки;
    • Разброс времени включения отдельных тиристоров, соединенных последовательно в ветви, ведет к перераспределению напряжения между включившимися ранее и включающимися с запозданием тиристорами. Перенапряжение возникает на тиристорах, включающихся с опозданием;
    • Разброс величин заряда обратного восстановления в последовательно соединенных приборах приводит к тому, что в момент восстановления такие приборы принимают обратное напряжение в различное время. Перенапряжение возникает на тиристорах, имеющих меньший заряд обратного восстановления.

    Способы выравнивания распределения блокирующих напряжений:

    • Для снижения влияния неравномерности токов утечки последовательно включенных СПП используют включение шунтирующих высокоомных резисторов параллельно каждому полупроводниковому прибору (диоду или тиристору). Чем выше требование к выравниванию напряжения в этом режиме, тем меньше должны быть значения шунтирующих резисторов;
    • Для уменьшения неравномерности распределения блокирующих напряжений, которое возникает из-за разброса значений зарядов обратного восстановления СПП, применяются снабберные RC-цепи, включенные параллельно каждому полупроводниковому прибору. Чем больше значение снабберной емкости, включенной параллельно прибору, тем меньше неравномерности распределения блокирующих напряжений. Однако увеличение емкости — это не всегда рациональный способ, поэтому необходимо подбирать приборы для последовательного соединения по заряду обратного восстановления. Как правило, разброс зарядов принимают равным 5% или 10%.
    • Для уменьшения разброса времени включения СПП применяют мощные импульсы управления с крутым фронтом, что приводит к уменьшению времени задержки включения тиристора и минимизации влияния этого эффекта на распределение напряжения. Наличие снабберных RC-цепей параллельно каждому прибору оказывает положительное воздействие, так как до момента включения к тиристорам прикладывалось некоторое прямое напряжение, до которого также были заряжены снабберные конденсаторы. Это напряжение в первый момент времени после включения тиристора прикладывается к нему и обеспечивает равномерность распределения напряжения.

    Большой спектр мощных преобразователей содержат в себе СПП, включенные параллельно и (или) последовательно. При их проектировании, обслуживании и ремонте важно учитывать вышеназванные требования и особенности групповых включений приборов. Это позволит максимально использовать ресурс СПП, разрабатывать и изготавливать надежное и долговечное оборудование.

    примеры параллельного и последовательного соединения

    В электрических цепях для разных условий могут применяться различные типы соединений:

    • если с одного края два провода подключены к одной точке, а со второго – к другой, это будет параллельное соединение проводников;
    • если провода соединяются вместе, и затем два свободных конца подсоединяются к источнику энергии и нагрузке, то это будет последовательное соединение проводников;
    • последовательное и параллельное соединение проводников являются основными видами подключений, а смешанное соединение проводников – это их совокупность.

    Параллельное соединение проводов

    Большинство бытовых приборов подключается параллельно. Почему? Ответ на этот вопрос на самом деле очень простой, если смотреть на это через призму существующих законов электротехники.

    Параллельное соединение

    Все электрические устройства обладают своими номинальными параметрами. Номинальное напряжение обычно является напряжением сети/питания, присутствующее на каждой ветви параллельной цепи. Поэтому имеет смысл подключать нагрузки параллельно. Дополнительным преимуществом является то, что если одно устройство не работает, все остальные устройства будут продолжать работать.

    Для домашней разводки проводов

    Вся бытовая мощность распределяется посредством параллельного подключения. Электроприборы могут быть соединенными и разъединенными, но при этом все они получат рабочее напряжение, которое необходимо для равномерной работы.

    Параллельное соединение проводников обладает рядом других преимуществ:

    • Удобство индивидуального контроля над приборами. При этом можно использовать отдельные выключатель и предохранитель для каждого устройства;
    • Независимость от других приборов, в то время как любая неисправность в цепи приведет к остановке всех устройств последовательного соединения.

    Последовательный тип подключения проводников

    Часто бытовые приборы потребляют разную мощность, в результате чего на каждом из них получается свое падение напряжения. Для многих устройств оно становится выше нормируемого, и это делает невозможным их работу. Примером для рассмотрения может служить последовательная цепь с такими разными резистивными нагрузками, как водонагреватель 1,8 кВТ и настольная лампа 25 Вт. Для обогревателя мощности будет так мало, что он никогда не сможет работать в таких условиях.

    Для информации. Известно, что на новогодней гирлянде лампы соединены последовательно. И если одна лампочка перегорит, то вся елка становится темной. При разрыве соединения в любом месте ток перестает течь по всей линии. Чтобы подобное не происходило в домашней электрической разводке, бытовые розетки и вся техника подключаются параллельно, а не последовательно.

    Смешанный тип подключения проводников

    Все бытовые приборы однофазного напряжения подключаются таким способом, чтобы сбалансировать нагрузку на электрическую сеть и предотвратить перегрузку. Это касается такой маломощной техники, как лампы, тостеры, холодильники, магнитофоны, стиральные машины, кондиционеры, компьютеры, мониторы, чайники, телевизоры, фены, розетки.

    Более мощная бытовая техника, как электропечи, тэны, некоторые посудомоечные машины и кондиционеры, подключается преимущественно отдельной линией в параллели.

    Все цепи оснащаются либо предохранителями (на 16 А или 20 А), либо автоматическими выключателями с соответствующей токовой нагрузкой. Розетки в ванных комнатах (согласно правилам электроустановок) требуют использования УЗО или дифференциальных автоматических выключателей, так как вода может вызвать нежелательные токи утечки, которые могут быть смертельными.

    Квартирная разводка

    Для замены кабелей

    Если нет необходимого сечения кабеля для передачи высокой мощности, можно провести кабельную линию из нескольких кабелей, рассчитанных на меньшие токи. В нескольких проводах будет течь такой же ток, как в одном кабеле более большого сечения. Такая замена широко применяется для прокладки кабельных линий для больших нагрузок и расстояний. Выбор сечения кабелей осуществляется расчетным путем при проведении проверки по потере напряжения, допустимому длительному току и короткому замыканию. От правильности выбора напрямую зависит безопасность объекта.

    Разные способы проводки применяются для достижения желаемой цели, с использованием имеющихся ограниченных ресурсов. Законы последовательного и параллельного соединения проводников дают возможность избежать ошибок при расчетах электрических схем.

    Важно! Надлежащее исполнение последовательной или параллельной проводки – обязательное требование при производстве любых электромонтажных работ.

    Основы электротехники

    Закон Ома

    Зная два физических параметра цепи (например, ток и напряжение), можно найти третью неизвестную величину через уравнение: «Ток через резистор прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению». Многими инженерами используется Закон Ома или его вариации каждый рабочий день. Все вариации закона для омической нагрузки математически идентичны.

    Важно! Одна из самых распространенных ошибок, допускаемых в применении закона Ома, заключается в смешении контекстов напряжения, тока и сопротивления.

    Закон Ома

    Закон Ома может быть использован для решения простых схем. Полная схема – это замкнутая петля. Она содержит, по крайней мере, один источник напряжения и, по меньшей мере, один участок цепи, где потенциальная энергия уменьшается. Сумма напряжений вокруг полной схемы равна нулю со ссылкой на законы Кирхгофа. Законы Кирхгофа, в свою очередь, являются частным применением законов сохранения электрического заряда и сохранения энергии.

    Законы Кирхгофа

    1. Суммарное количество тока в точке соединения схемы равно суммарному току, который вытекает из того же самого узла;
    2. Сумма всей разности электрических потенциалов в любом контуре полной цепи равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре.

    Правила Кирхгофа

    Правила для различных соединений проводников

    Законы последовательной цепи

    В последовательном контуре весь ток должен сначала проходить через резистор 1, затем 2 и т. д. При этом сумма потерь напряжения на каждом резисторе дает общее падение напряжения в цепи. Ток будет одинаковым во всех участках цепи.

    Законы параллельного соединения проводников

    В параллельном контуре общий ток должен делиться и распределяться между всеми участками цепи. При этом напряжение будет одинаковым, а ток будет варьироваться.

    Нет никаких неотъемлемых недостатков у параллельного соединения, поскольку оно обеспечивает общее напряжение для всех ветвей, гарантируя, что устройства, подключенные в этих ветвях, работают с номинальной мощностью, а отказ одного устройства не влияет ни на один из других. Преимущество параллельного соединения заключается в том, что если какой-нибудь из электроприборов сгорит, то путь тока не блокируется. В случае если какая-нибудь нагрузка сгорит, подача тока просто будет отсечена.

    Видео

    Оцените статью:

    Последовательное и параллельное соединение проводников

     

    Если нам надо, чтобы электроприбор работал, мы должны подключить его к источнику тока. При этом ток должен проходить через прибор и возвращаться вновь к источнику, то есть цепь должна быть замкнутой.

    Но подключение каждого прибора к отдельному источнику осуществимо, в основном, в лабораторных условиях. В жизни же приходится иметь дело с ограниченным количеством источников и довольно большим количеством потребителей тока. Поэтому создают системы соединений, позволяющие нагрузить один источник большим количеством потребителей. Системы при этом могут быть сколь угодно сложными и разветвленными, но в их основе лежит всего два вида соединения: последовательное и параллельное соединение проводников. Каждый вид имеет свои особенности, плюсы и минусы. Рассмотрим их оба.

    Последовательное соединение проводников

    Последовательное соединение проводников – это включение в электрическую цепь нескольких приборов последовательно, друг за другом. Электроприборы в данном случае можно сравнить с людьми в хороводе, а их руки, держащие друг друга – это провода, соединяющие приборы. Источник тока в данном случае будет одним из участников хоровода.

    Напряжение всей цепи при последовательном соединении будет равно сумме напряжений на каждом включенном в цепь элементе. Сила тока в цепи будет одинакова в любой точке. А сумма сопротивлений всех элементов составит общее сопротивление всей цепи. Поэтому последовательное сопротивление можно выразить на бумаге следующим образом:

    I=I_1=I_2=⋯=I_n  ;     U=U_1+U_2+⋯+U_n  ;     R=R_1+R_2+⋯+R_n  ,

    где I — сила тока, U- напряжение, R – сопротивление,  1,2,…,n – номера элементов, включенных в цепь.

    Плюсом последовательного соединения является простота сборки, а минусом – то, что если один элемент выйдет из строя, то ток пропадет во всей цепи. В такой ситуации неработающий элемент будет подобен ключу в выключенном положении. Пример из жизни неудобства такого соединения наверняка припомнят все люди постарше, которые украшали елки гирляндами из лампочек.

    Если в такой гирлянде выходила из строя хотя бы одна лампочка, приходилось перебирать их все, пока не найдешь ту самую, перегоревшую. В современных гирляндах эта проблема решена. В них используют специальные диодные лампочки, в которых при перегорании сплавляются вместе контакты, и ток продолжает беспрепятственно проходить дальше.

    Параллельное соединение проводников

    При параллельном соединении проводников все элементы цепи подключаются к одной и той же паре точек, можно назвать их А и В. К этой же паре точек подключают источник тока. То есть получается, что все элементы подключены к одинаковому напряжению между А и В. В то же время ток как бы разделяется на все нагрузки в зависимости от сопротивления каждой из них.

    Параллельное соединение можно сравнить с течением реки, на пути которой возникла небольшая возвышенность. Вода в таком случае огибает возвышенность с двух сторон, а потом вновь сливается в один поток. Получается островок посреди реки. Так вот параллельное соединение – это два отдельных русла вокруг острова. А точки А и В – это места, где разъединяется и вновь соединяется общее русло реки.

    Напряжение тока в каждой отдельной ветви будет равно общему напряжению в цепи. Общий ток цепи будет складываться из токов всех отдельных ветвей. А вот общее сопротивление цепи при параллельном соединении будет меньше сопротивления тока на каждой из ветвей. Это происходит потому, что общее сечение проводника между точками А и В как бы увеличивается за счет увеличения числа параллельно подключенных нагрузок. Поэтому общее сопротивление уменьшается. Параллельное соединение описывается следующими соотношениями:

    U=U_1=U_2=⋯=U_n  ;     I=I_1+I_2+⋯+I_n  ;      1/R=1/R_1 +1/R_2 +⋯+1/R_n   ,

    где I — сила тока, U- напряжение, R – сопротивление,  1,2,…,n – номера элементов, включенных в цепь.

    Огромным плюсом параллельного соединения является то, что при выключении одного из элементов, цепь продолжает функционировать дальше. Все остальные элементы продолжают работать. Минусом является то, что все приборы должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение. Именно параллельным образом устанавливают розетки сети 220 В в квартирах. Такое подключение позволяет включать различные приборы в сеть совершенно независимо друг от друга, и при выходе их строя одного из них, это не влияет на работу остальных.

    Нужна помощь в учебе?



    Предыдущая тема: Расчёт сопротивления проводников и реостаты: формулы
    Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРабота и мощность тока

    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 соединение — потребитель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

    Последовательное соединение — потребитель

    Cтраница 1

    Последовательное соединение потребителей не всегда удобно, поскольку при отключении одного из них ток прекращается во всей цепи и одновременно отключаются все потребители.  [1]

    Последовательным соединением потребителей называется такое соединение ( рис. 6. 5), при котором через все потребители проходит один и тот же ток.  [3]

    При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Форма линий, обозначающих при этом соединительные провода, не играет роли, и потому схема цепи при одном и том же типе соединения может выглядеть по-разному.  [4]

    При последовательном соединении потребителей их общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных потребителей; величина тока в любой точке цепи одинакова, а напряжение между различными точками замкнутой цепи различное.  [6]

    При последовательном соединении потребителей ( сопротивлений) величина тока в любой точке цепи одинакова, и напряжение на зажимах каждого потребителя зависит от величины сопротивления и тока в нем.  [7]

    Тем не менее последовательное соединение потребителей приходится применять в том случае, когда напряжение источника тока превышает нормальное напряжение, на которое рассчитан потребитель.  [8]

    Резонанс в цепи при последовательном соединении потребителей носит название резонанса напряжений.  [10]

    Совершенно иначе обстоит дело при последовательном соединении потребителей, при котором изменение сопротивления одного из них тотчас же влечет за собой изменение напряжения на других связанных с ним потребителях. При выключении или обрыве электрической цепи в одном из потребителей и в остальных последовательно включенных потребителях прекращается ток. Отсюда видно, что параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном ( номинальном) напряжении всегда включаются параллельно.  [11]

    Следовательно, второе свойство цепи с последовательным соединением потребителей состоит в том, что напряжения на последовательно соединенных потребителях распределяются прямо пропорционально величинам их сопротивлений.  [12]

    Итак, четвертое свойство цепи с последовательным соединением потребителей состоит в том, что ее общее сопротивление равно сумме сопротивлений потребителей.  [14]

    Как распределяются токи, напряжения и мощности при последовательном соединении потребителей.  [15]

    Страницы:      1    2

    Что такое последовательная связь и как она работает? [Разъяснено]

    Введение

    Последовательная связь — наиболее широко используемый подход для передачи информации между оборудованием обработки данных и периферийными устройствами. В общем, общение означает обмен информацией между людьми посредством письменных документов, устных слов, аудио и видео уроков.

    Каждое устройство, будь то ваш персональный компьютер или мобильный телефон, работает по последовательному протоколу. Протокол представляет собой безопасную и надежную форму связи, имеющую набор правил, адресованных хосту источника ( отправитель ) и хосту назначения ( получатель ).Чтобы лучше понять, я объяснил концепцию последовательной связи.

    Во встроенной системе последовательная связь — это способ обмена данными с использованием различных методов в форме последовательного цифрового двоичного кода. Некоторые из хорошо известных интерфейсов, используемых для обмена данными: RS-232, RS-485, I2C, SPI и т. Д.

    Что такое последовательная связь?

    При последовательной связи данные представлены в виде двоичных импульсов. Другими словами, мы можем сказать, что двоичная единица представляет собой логический ВЫСОКИЙ уровень или 5 вольт, а ноль представляет собой логический низкий уровень или 0 вольт.Последовательная связь может принимать разные формы в зависимости от типа режима передачи и передачи данных. Режимы передачи классифицируются как симплексный, полудуплексный и полнодуплексный. Будет источник (также известный как отправитель ) и пункт назначения (также называемый получателем ) для каждого режима передачи.

    Режимы передачи — Последовательная связь

    Симплексный метод — это метод односторонней связи. Только один клиент (одновременно активен либо отправитель, либо получатель).Если отправитель передает, получатель может только принять. Радио и телевидение являются примерами симплексного режима.

    В полудуплексном режиме и отправитель, и получатель активны, но не одновременно, т.е. если отправитель передает, получатель может принимать, но не может отправлять, и наоборот. Хороший пример — Интернет. Если клиент (портативный компьютер) отправляет запрос на веб-страницу, веб-сервер обрабатывает приложение и отправляет обратно информацию.

    Полнодуплексный режим широко используется в мире для связи.Здесь отправитель и получатель могут передавать и получать одновременно. Примером может служить ваш смартфон.

    Помимо режимов передачи, мы должны учитывать порядок байтов и структуру протокола главного компьютера (отправителя или получателя). Порядок байтов — это способ сохранения данных по определенному адресу памяти. В зависимости от выравнивания данных endian классифицируется как

    .
    • Little Endian и
    • Big Endian.

    Рассмотрим этот пример, чтобы понять концепцию порядка байтов.Допустим, у нас есть 32-битные шестнадцатеричные данные ABCD87E2 . Как эти данные хранятся в памяти? Чтобы иметь четкое представление, я объяснил разницу между Little Endian и Big Endian .

    Младший порядок байтов против большого порядкового номера

    Передача данных может происходить двумя способами. Это последовательная связь и параллельная связь. Последовательная связь — это метод, используемый для побитовой передачи данных с использованием двухпроводной связи, т.е. передатчика (отправителя) и приемника.

    Например, я хочу отправить 8-битные двоичные данные 11001110 от передатчика к приемнику.Но какой бит гаснет первым? Самый значимый бит — MSB (7 бит) или младший значащий бит (0 бит). Мы не можем сказать. Здесь я считаю, что LSB движется первым (для Little Endian).

    Последовательная связь

    Из приведенной выше диаграммы для каждого тактового импульса; передатчик отправляет приемнику один бит данных.

    Параллельная связь перемещает 8, 16 или 32 бита данных за раз. Принтеры и аппараты Xerox используют параллельную связь для более быстрой передачи данных.

    Параллельная связь RS232

    Разница между последовательной и параллельной связью

    Последовательная связь передает только один бит за раз. поэтому для них требуется меньше линий ввода-вывода (ввода-вывода). Следовательно, он занимает меньше места и более устойчив к перекрестным помехам. Основное преимущество последовательной связи заключается в том, что стоимость всей встроенной системы удешевляется, и информация передается на большие расстояния. Последовательная передача используется в устройствах DCE (оборудование передачи данных), таких как модем.

    При параллельной связи за один раз отправляется порция данных (8,16 или 32 бита). Таким образом, каждый бит данных требует отдельной физической линии ввода-вывода. Преимущество параллельной связи в том, что она быстрая, но ее недостаток — в использовании большего количества линий ввода-вывода (ввода-вывода). Параллельная передача используется в ПК (персональном компьютере) для соединения CPU (центрального процессора), RAM (оперативной памяти), модемов, аудио, видео и сетевого оборудования.

    Примечание: Если ваша интегральная схема или процессор поддерживает меньшее количество контактов ввода / вывода, лучше выбрать последовательную связь

    Для облегчения понимания приведем сравнение последовательной и параллельной связи.

    Последовательная связь Параллельная связь
    Посылает данные побитно за один тактовый импульс Передает порцию данных за раз
    Требуется один провод для передачи данных Требуется «n» строк для передачи «n» битов
    Низкая скорость связи Высокая скорость связи
    Низкая стоимость установки Высокая стоимость установки
    Предпочтительно для междугородной связи Используется для ближней связи
    Пример: компьютер — компьютер Компьютер — многофункциональный принтер

    Синхронизация часов

    Для эффективной работы последовательных устройств часы являются основным источником. Неисправность часов может привести к неожиданным результатам. Тактовый сигнал отличается для каждого последовательного устройства, и он подразделяется на синхронный протокол и асинхронный протокол.

    Синхронный последовательный интерфейс

    Все устройства на последовательном интерфейсе Synchronous используют единую шину ЦП для совместного использования часов и данных. Благодаря этому передача данных происходит быстрее. Преимущество заключается в отсутствии несоответствия в скорости передачи данных. Более того, для сопряжения компонентов требуется меньше линий ввода-вывода (ввода-вывода).Примеры: I2C, SPI и т. Д.

    Асинхронный последовательный интерфейс

    Асинхронный интерфейс не имеет внешнего тактового сигнала и полагается на четыре параметра, а именно

    1. Контроль скорости передачи
    2. Управление потоком данных
    3. Приемно-передающий контроль
    4. Контроль ошибок.

    Асинхронные протоколы подходят для стабильной связи. Они используются для приложений на большом расстоянии. Примеры асинхронных протоколов: RS-232, RS-422 и RS-485.

    Как работает последовательная связь?

    Усовершенствованный ЦП, такой как микроконтроллер и микропроцессор, использует последовательную связь для связи с внешним миром, а также с периферийными устройствами микросхемы. Для ознакомления рассмотрим простой пример. Предположим, вы хотите отправить на смартфон файл, хранящийся на вашем ноутбуке. Как бы вы отправили? Вероятно, по протоколу Bluetooth или WiFi, верно.

    Итак, вот шаги, чтобы установить последовательную связь

    1. Добавьте соединение.

    На первом этапе ваш ноутбук будет искать устройства в радиусе 100 м и перечислять найденные устройства. Этот процесс часто называют роумингом.

    1. Выберите устройство, с которым хотите установить связь.

    Для подключения к мобильному телефону необходимо выполнить сопряжение. Конфигурация по умолчанию уже присутствует в программном обеспечении. Таким образом, нет необходимости настраивать скорость передачи данных вручную. Помимо этого, есть четыре неизвестных правила. Это скорость передачи данных, выбор битов данных (кадрирование), стартовый бит и бит четности.

    Правила последовательной связи

    # 1 Что такое скорость передачи данных?

    Скорость передачи — это скорость передачи данных от передатчика к приемнику в битах в секунду. Некоторые из стандартных скоростей передачи: 1200, 2400, 4800, 9600, 57600.

    Вы должны установить одинаковую скорость передачи данных на обеих сторонах (мобильный телефон и ноутбук).

    Примечание: Чем выше скорость передачи, тем больше данных может быть передано за меньшее время.

    Однако я рекомендую использовать до 115200 как безопасный предел из-за несоответствия частоты дискретизации на стороне приемника.

    # 2 Обрамление

    Framing показывает, сколько бит данных вы хотите отправить с хост-устройства (портативного компьютера) на мобильное устройство (получатель). Это 5, 6, 7 или 8 бит? Чаще всего для многих устройств предпочтительнее 8 бит. После выбора 8-битного блока данных отправитель и получатель должны согласовать порядок байтов.

    # 3 Синхронизация

    Передатчик добавляет битов синхронизации ( 1 Start бит и 1 или 2 Stop бит) к исходному кадру данных.Биты синхронизации помогают получателю определить начало и конец передачи данных. Этот процесс известен как асинхронная передача данных .

    # 4 Контроль ошибок

    Повреждение данных может произойти из-за внешнего шума на стороне приемника. Единственное решение для получения стабильного вывода — это проверить Parity .

    Если двоичные данные содержат четное число 1, , оно известно как , четность , а бит четности установлен на « 1 ».Если двоичные данные содержат нечетное число 1 из , это называется с нечетной четностью , и теперь бит четности устанавливается на « 0 ».

    Асинхронные последовательные протоколы

    Самый частый вопрос, который придет вам в голову, когда вы начнете работать со встроенной системой, — зачем использовать асинхронные протоколы?

    • Для перемещения информации на большее расстояние и
    • Для более надежной передачи данных.

    Некоторые из протоколов асинхронной связи:

    Протокол RS-232
    • RS232 — это первый последовательный протокол, используемый для подключения модемов для телефонии.RS означает рекомендованный стандарт, , и теперь он был изменен на EIA ( Electronic Industries Alliance ) / TIA ( Telecommunication Industry Association).
    • Он также используется в модемах, мышах и станках с числовым программным управлением. Вы можете подключить только один передатчик к одному приемнику.
    • Он поддерживает полнодуплексную связь и обеспечивает скорость передачи до 1 Мбит / с.
    • Длина кабеля не должна превышать 50 футов.

    Как известно, данные хранятся в памяти в виде байтов.У вас могут возникнуть сомнения. Как побайтовые данные преобразуются в двоичные биты? Ответ — последовательный порт.

    Последовательный порт имеет внутреннюю микросхему под названием UART . UART — это аббревиатура от Universal Asynchronous Receiver Transmitter, которая преобразует параллельные данные (байты) в побитовую последовательную форму.

    Последовательный порт RS232

    Подключение проводов RS-232

    Последовательный порт RS232 имеет девять контактов, вилка или розетка. Интерфейс последовательной связи RS 232C — это более поздняя версия RS232.

    Все функции, присутствующие в RS232, присутствуют в модели RS232C, за исключением того, что она имеет 25 контактов. Из 25 или 9 контактов мы используем только три контакта для подключения оконечных устройств.

    Подключение проводов RS232

    Интерфейс RS422

    Мы можем передавать данные только со скоростью до 1 Мбит / с, используя RS232. Чтобы преодолеть эту проблему, на сцену выходит RS422. RS422 — это многоточечный последовательный интерфейс. мы можем подключить десять передатчиков к 10 приемникам одновременно, используя одну шину.Он отправляет данные с помощью двух кабелей с витой парой ( , дифференциальная конфигурация ). Длина кабеля составляет 4000 футов со скоростью передачи 10 Мбит / с.

    Подключение проводов RS 422

    Интерфейс RS485

    RS485 — предпочтительный протокол в отрасли. В отличие от RS422, вы можете подключить 32 линейных драйвера и 32 приемника в дифференциальной конфигурации. Передатчик также называется Line driver . Однако одновременно активен только один передатчик.

    Подключение проводов RS485

    Примечание: Как для RS232, так и для RS485, вы должны разорвать соединение вручную.

    Протокол 1-Wire

    Один провод похож на протокол I2c. Но разница в том, что однопроводный протокол использует одну линию данных и землю. Он не требует тактового сигнала, а ведомые устройства синхронизируются с помощью внутреннего кварцевого генератора. Обеспечивает полудуплексную связь.

    Один провод использует 64-битную схему адресации.Преимущество однопроводного интерфейса в том, что он поддерживает связь на большом расстоянии при невысокой стоимости. Но недостатком является меньшая скорость.

    Асинхронные проводные протоколы хорошо подходят для связи на больших расстояниях. Однако у синхронных последовательных интерфейсов есть один недостаток.

    Недостатком является то, что при необходимости подключения большего количества передатчиков и приемников стоимость установки возрастает.

    Синхронные последовательные протоколы

    Протоколы синхронной связи — лучшие ресурсы для бортовой периферии.Преимущество состоит в том, что вы можете подключить к одной шине больше устройств. Некоторые из синхронных протоколов: I 2 C , SPI , CAN и LIN .

    Протокол I2C

    I2c (Межинтегральная схема) — это двухпроводной двунаправленный протокол, используемый для обмена данными между различными устройствами на одной шине. I2c использует 7-битный или 10-битный адрес, что позволяет подключить до 1024 устройств. Но для генерации условий запуска и остановки требуется тактовый сигнал.Преимущество в том, что он обеспечивает передачу данных со скоростью 400 кбит / с. Подходит для бортовой связи.

    Протокол SPI Протокол

    SPI (последовательный периферийный интерфейс) отправляет и принимает данные в непрерывном потоке без каких-либо прерываний. Этот протокол рекомендуется для высокоскоростной передачи данных. Максимальная скорость, которую он может обеспечить, составляет 10 Мбит / с.

    В отличие от i2c, SPI имеет 4 провода. Это MOSI (Master out slave in), MISO (Master in slave out), Clock и Slave сигнал выбора.Теоретически мы можем подключить неограниченное количество ведомых устройств, и практически это зависит от емкости нагрузки шины.

    Протокол CAN

    Этот протокол предназначен для автомобильных систем или автомобилей. Это ориентированный на сообщения протокол, используемый для мультиплексной электропроводки для экономии меди. Это мульти-ведущая многосерийная шина, используемая в таких приложениях, как автоматический запуск / остановка транспортных средств, системы предотвращения столкновений и т. Д.

    USB Интерфейс USB

    — лучшая альтернатива последовательным или параллельным портам.Передача данных, связанная с портами USB, намного быстрее, чем через последовательный и параллельный интерфейсы. USB поддерживает скорость от 1,5 Мбит / с (USB 1.0) до 4,8 Гбит / с (USB 3.0). Сегодня большинство встраиваемых устройств используют технологию USB OTG (программирование на ходу) для выгрузки шестнадцатеричного файла в микроконтроллер.

    Микропровода

    Microwire — это трехпроводной протокол последовательной связи. Он имеет последовательный порт ввода-вывода на микроконтроллере для взаимодействия с периферийными микросхемами. Он поддерживает скорость до 3 Мбит / с.Это быстрее, чем i2c и подмножество протокола SPI.

    Заключение

    Последовательная связь

    является жизненно важной частью в области электроники и встроенных систем. Скорость передачи данных имеет решающее значение, если два устройства хотят обмениваться информацией по одной шине. Следовательно, необходимо выбрать действующий последовательный протокол для любого приложения.

    Также прочтите: Что такое встроенная система и как она работает?

    Что такое последовательный порт?

    Обновлено: 30.06.2020 компанией 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 последовательного порта DB9 легко идентифицировать. Соединение имеет форму буквы D, вилка и 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 выводах последовательного порта

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

    Примечание

    На многих компьютерах последовательный порт помечен 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 нижнем правом 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 Отменить отправку CTS
    9 Индикатор звонка RI
    Примечание

    Большинство современных компьютеров заменяют последовательный порт USB-портами.

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

    Последовательная связь

    — обзор

    Введение

    На протяжении многих лет отладка проблем последовательной связи во встроенных системах обычно сводилась к отладке капризов протокола RS-232. Удивительно, но это все еще верно сегодня, потому что RS-232C является самым основным и фундаментальным протоколом последовательной связи и, как правило, довольно надежен.Отладка обычно заключалась в том, чтобы правильно согласовать скорости передачи данных или возиться с передаваемыми данными и передаваемыми данными на контактах 2 и 3 разъема. Отладка последовательного канала связи была первой частью ввода-вывода, которая требовалась инженеру для правильной работы, поскольку связь с целевой системой зависела от правильной работы этого канала.

    Сегодня протоколы последовательной связи значительно эволюционировали и используются как для периферийной связи, так и для связи между элементами сетей.Эти системы высокоскоростные и сложные. Им требуются узкоспециализированные инструменты измерения для анализа и исправления ошибок в потоках данных. Любая дискуссия об отладке этих систем быстро сосредоточится на том, какой анализатор компании следует купить.

    Таким образом, давайте сузим наши рамки до типов систем связи, с которыми нам, скорее всего, придется иметь дело при проектировании систем управления в реальном времени без необходимости прибегать к специализированным инструментам. Кроме того, мы также можем исключить из нашего обсуждения протоколы USB и Ethernet.Вы можете возразить, что эти протоколы довольно фундаментальны. Фактически, у меня в офисе есть лазерный принтер с уже установленными портами USB и Ethernet. Разве мы не должны обсудить это?

    Справедливая точка. Однако, как правило, у нас будет стандартная ИС некоторого вида, которая будет обрабатывать преобразование протокола связи физического уровня в то, с чем может иметь дело остальная часть системы. Эта схема ИС физического уровня довольно стандартна, и если вы будете следовать правилам проектирования и примерам схем, приведенным в примечаниях по применению, ваша схема с высокой вероятностью будет работать правильно.Однако, как только он покидает схему транслятора, мы должны рассматривать его как еще один элемент нашей общей системы, и тогда в игру вступают обсуждения предыдущих глав.

    Вот простой пример. Ранние версии одноплатных компьютеров Arduino содержали ИС преобразователя USB в UART, произведенную Future Technology Device International (FTDI). Все микроконтроллеры Atmel, которые были ядром семейства плат Arduino, имели интерфейсы UART, которые так же легко могли подключать чип к шине RS-232.Чип FTDI преобразует протокол USB в UART.

    Более поздние версии микросхемы, такие как ATMEGA16U2-MU, обновили коммуникационный порт для прямого взаимодействия с USB 2.0, устраняя необходимость в микросхеме интерфейса FTDI. Все, что теперь требуется, — это два последовательных резистора 220 Ом между разъемом USB и микроконтроллером.

    Итак, какие последовательные протоколы мы должны обсудить? Основываясь на моем опыте решения проблем моих учеников с проектированием своих микропроцессорных конструкций, почти все периферийные устройства, которые они подключают к своему контроллеру, являются либо интерфейсом SPI, либо интерфейсом I 2 C.Поэтому давайте обсудим эти протоколы, исходя только из уровня боли.

    Поскольку RS-232 все еще существует и все еще используется во многих системах, мы рассмотрим основы этого протокола и проблемы, связанные с его работой.

    Наконец, и в основном потому, что он получил широкое распространение во многих отраслях промышленности в качестве протокола связи, мы рассмотрим шину CAN. Первоначально шина CAN развивалась как стандарт связи для автомобильных систем, но с годами получила гораздо большее признание и в других отраслях промышленности.

    Наконец, еще одна причина, по которой, как мне кажется, имеет смысл обсудить эти четыре протокола в контексте отладки, является то, что простые смертные могут находить и исправлять ошибки, используя только стандартный осциллограф или логический анализатор.

    Последовательная связь Базовые знания -RS-232C / RS-422 / RS-485-

    Содержание

    Что такое последовательная связь?

    Последовательная связь — это метод связи, который использует одну или две линии передачи для отправки и получения данных, и эти данные непрерывно отправляются и принимаются по одному биту за раз.Поскольку он позволяет подключать небольшое количество сигнальных проводов, одним из его достоинств является снижение затрат на материалы проводки и релейное оборудование.

    Стандарты последовательной связи

    RS-232C / RS-422A / RS-485 — это стандарты связи EIA (Ассоциация электронной промышленности). Из этих стандартов связи RS-232C получил широкое распространение в различных приложениях и даже входит в стандартную комплектацию компьютеров. часто используется для подключения модемов и мышей.Датчики и исполнительные механизмы также содержат эти интерфейсы, многими из которых можно управлять через последовательную связь.

    RS-232C

    Этот стандарт последовательной связи широко используется и часто устанавливается на компьютерах в качестве стандарта. Он также называется «EIA-232». Назначение и синхронизация сигнальных линий и разъемов определены (25-контактный D-sub или D -sub 9-pin). В настоящее время стандарт был пересмотрен с добавлением сигнальных линий и официально называется «ANSI / EIA-232-E». Однако даже сейчас он обычно упоминается как «RS-232C».

    RS-422A

    Этот стандарт устраняет проблемы в RS-232C, такие как короткое расстояние передачи и низкая скорость передачи. Он также называется «EIA-422A». Назначение и синхронизация сигнальных линий определены, но разъемы не совместимы. в основном используются 25-контактные разъемы D-sub и 9-контактные разъемы D-sub.

    RS-485

    Этот стандарт решает проблему нескольких подключенных устройств в RS-422A. Он также называется «EIA-485». RS-485 является стандартом прямой совместимости с RS-422A.Назначение и синхронизация сигнальных линий определены, а разъемы — нет. Многие совместимые продукты в основном используют 25-контактные разъемы D-sub и 9-контактные разъемы D-sub.

    Назначение сигналов и разъемы

    В RS-232C используемые разъемы и назначения сигналов определены и стандартизированы. На рисунке справа показаны назначения сигналов 9-контактного разъема D-sub и сигнальные линии.

    Способ подключения

    В RS-232C разъемы и назначение сигналов стандартизированы, поэтому многие кабели, соответствующие стандартам, доступны на рынке.Однако оборудование бывает следующих типов, и в зависимости от оборудования, которое будет подключено, требуется прямой кабель или перекрестный кабель.

    Тип оборудования

    DCE

    Оборудование передачи данных. Этим термином обозначается оборудование, которое работает в пассивном режиме, например модемы, принтеры и плоттеры.

    DTE

    Терминальное оборудование данных. Этот термин означает оборудование, которое активно работает, например, компьютеры.

    Перекрестное кабельное соединение (1)

    Перекрестное кабельное соединение (2)

    Прямое кабельное соединение

    Полудуплексная связь и полнодуплексная связь

    Полнодуплексная связь
    Метод, при котором и отправка, и прием имеют свою собственную линию передачи, поэтому данные можно отправлять и получать одновременно.
    Полудуплексная связь
    Способ, при котором связь осуществляется с использованием одной линии передачи при переключении между отправкой и приемом. По этой причине одновременная связь не может быть выполнена.

    Асинхронная связь и синхронная связь

    При последовательной связи данные передаются по одному биту за раз, используя одну сигнальную линию, поэтому для того, чтобы принимающая сторона могла точно принять данные, передающая сторона должна знать, с какой скоростью она отправляет каждый бит.В RS-232C были определены стандарты синхронной связи и асинхронной связи. Для периферийного оборудования, используемого для измерения или управления, обычно используются ранее упомянутые полнодуплексная связь и асинхронная связь.

    Синхронная связь
    Этот метод отправляет и принимает данные, синхронизированные с часами, сгенерированными другим оборудованием, или самогенерируемыми часами. Связь осуществляется на основе сигнала синхронизации, добавляемого к каждому биту со стороны отправителя.Это обеспечивает хорошую эффективность передачи данных, но есть недостаток в том, что процедура передачи усложняется.
    Асинхронная связь
    Этот метод отправляет и принимает данные, синхронизированные с собственными самогенерируемыми часами каждой стороны. Нормальный обмен данными невозможен, если настройки скорости передачи не совпадают. Другими словами, и отправляющая, и принимающая стороны первоначально согласовывают, сколько битов нужно передавать каждую секунду, а затем каждый создает сигнал синхронизации с частотой, соответствующей этой скорости передачи.При асинхронной связи данные отправляются и принимаются по одному биту по одной линии данных, поэтому, если настройки условий связи каждой стороны изначально не совпадают, нормальная связь невозможна. Сопоставление настроек стороны компьютера (контроллера) со стороной периферийного оборудования settings — это обычный метод настройки.
    Скорость передачи
    Задает количество бит, отправляемых каждую секунду. Единица измерения — бит / с (бит в секунду), выбирается из 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 и т. Д.При сопоставлении настроек и времени разделители данных соответствуют друг другу, и данные можно нормально отправлять и получать. По этой причине к каждому элементу данных (1 байт) добавляется стартовый бит для получения правильного времени.

    Длина стопового бита
    Устанавливает длину бита, указывающего на конец данных. Обычно это 1 бит, 1,5 бита или 2 бита. Длина начального бита фиксирована как 1 бит, поэтому в этой настройке нет необходимости.
    Длина данных в битах
    Указывает, из скольких битов состоит каждый элемент данных.Это зависит от используемого устройства, но обычно указывается 7 бит для буквенно-цифровых символов и символов и 8 бит для 1 байтовых двоичных данных.
    Настройка проверки четности
    Это функция для поиска ошибок в данных, которая выбирается из «проверка четности (ЧЕТНАЯ)», «проверка нечетной четности (НЕЧЕТНЫЙ)» или «без проверки четности (НЕТ)».
    Детали проверки четности
    На передающей стороне бит четности «1» или «0» добавляется к данным, чтобы количество битов данных «1» стало четным для ЧЕТНОГО и нечетным для НЕЧЕТНОГО. На принимающей стороне подсчитывается количество битов данных «1», и данные оцениваются как правильные, если число четное, когда ЧЕТНОЕ, и нечетное, когда НЕЧЕТНОЕ.

    Рукопожатие (управление потоком)
    При отправке и получении данных между устройствами данные могут быть потеряны, когда данные отправляются, когда принимающая сторона не находится в состоянии приема, поэтому при обмене данными важно проверять состояние другой стороны. Подтверждение связи (управление потоком) — это функция что поддерживает надежность связи.От отправляющей стороны к принимающей отправляется сигнал, в котором говорится, что «данные отправляются», а принимающая сторона принимает этот сигнал и считывает данные из сигнальной линии. Затем она отправляет ответ отправляющей стороне, в котором говорится: «данные были получены». Другими словами, данные могут быть переданы, пока каждая сторона проверяет отправку и получение данных.
    Программное рукопожатие (управление потоком XON / XOFF)
    Это метод управления, при котором «код XOFF» отправляется отправляющей стороне, чтобы запросить временное прерывание отправки, когда на принимающей стороне остается мало свободного места в приемном буфере. Когда имеется достаточный объем свободного места, отправляется «код XON», чтобы запросить перезапуск отправки отправляющей стороной.
    Аппаратное рукопожатие
    Линии управления (RTS или DTR) автоматически включаются или выключаются в качестве альтернативы отправке кодов XON / XOFF в программном управлении потоком. Сигнал RTS и сигнал CTS или сигнал DTR и сигнал DSR должны быть подключены к каждому Другой.

    Что такое последовательный порт в 2019 году

    Основные параметры COM-портов

    COM-порт имеет следующие стандартные характеристики:

    • Базовый адрес 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 проводников, что снижает стоимость интерфейса.
    • Он 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 разработан 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 Дифференциал 0,2 В
    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.

    Следует также 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, на которых еще можно найти последовательный порт, имеют 9-контактный штекер DB-9. Разъем DB-9 обычно расположен на материнской плате ПК, хотя в старых компьютерах он может быть на специальной мульти-карте, вставленной в слот расширения. Более старая версия последовательного разъема — 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 контакта
    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 взаимодействию с конечным устройством.

    CTS — Clear To Send, сигнал управления, который указывает, что оконечное устройство готово принимать данные от терминала по каналу TxD. Обычно этот сигнал устанавливается оконечным 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 — набор данных готов, управляющий сигнал, 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 конечное 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 получает 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 пользователем.

    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 при использовании 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.

    Обзор последовательного порта

    — MATLAB и Simulink

    Что такое последовательная связь?

    Последовательная связь — это наиболее распространенный протокол низкого уровня для связи между двумя или более устройств. Обычно одно устройство представляет собой компьютер, а другое устройство может быть модемом, принтер, другой компьютер или научный инструмент, такой как осциллограф или функция генератор.

    Как следует из названия, последовательный порт отправляет и принимает байты информации в последовательном мода — по частям. Эти байты передаются в двоичном формате или в текстовом формате. (ASCII) формат.

    Для многих приложений с последовательным портом вы можете обмениваться данными с вашим прибором без детальное знание того, как работает последовательный порт.Связь устанавливается через серийный объект порта, который вы создаете в рабочем пространстве MATLAB ® .

    Если ваше приложение просто, или, если вы уже знакомы с упомянутыми выше темами, вы можете хочу начать с создания объекта последовательного порта. Если вам нужно подробное описание всех Действия, которые вы, вероятно, предпримете при обмене данными с вашим прибором, см. в разделе «Начало работы с Instrument Control Toolbox».

    Стандарт интерфейса последовательного порта

    На протяжении многих лет было разработано несколько стандартов интерфейса последовательного порта для подключения компьютеров к периферийные устройства были разработаны.Эти стандарты включают RS-232, RS-422 и RS-485 — все они поддерживаются объектом serialport . Наиболее широко используемые стандарт — RS-232.

    Текущая версия этого стандарта обозначена как TIA / EIA-232C и опубликована Ассоциация телекоммуникационной индустрии. Однако термин «RS-232» все еще широко используется, и используется здесь для обозначения последовательного порта связи, соответствующего стандарту TIA / EIA-232. стандарт. RS-232 определяет следующие характеристики последовательного порта:

    • Максимальная скорость передачи данных и длина кабеля

    • Названия, электрические характеристики и функции сигналов

    • Механические соединения и назначение контактов

    Первичная связь использует три контакты: контакт передачи данных, контакт приема данных и Контакт заземления. Другие контакты доступны для управления потоком данных, но не требуются.

    Примечание

    В этом руководстве предполагается, что вы используете стандарт RS-232. Обратитесь к своему устройству документацию, чтобы узнать, какой стандарт интерфейса вы можете использовать.

    Подключение двух устройств последовательным кабелем

    Стандарт RS-232 и RS-485 определяет два устройства, подключенных последовательным кабелем, как оконечное оборудование данных (DTE) и оконечное оборудование канала передачи данных (DCE).Этот терминология отражает происхождение RS-232 как стандарт для связи между компьютером терминал и модем.

    В этом руководстве ваш компьютер считается DTE, а периферийные устройства, такие как модемы и принтеры считаются DCE. Обратите внимание, что многие научные инструменты работают как DTE.

    Поскольку RS-232 в основном предполагает подключение DTE к DCE, определения назначения контактов укажите прямой кабель, где контакт 1 подключен к контакту 1, контакт 2 подключен к контакту 2 и так далее. Последовательное соединение DTE-to-DCE с использованием вывода передачи данных (TD) и приема Вывод данных (RD) показан ниже. См. «Сигналы последовательного порта и назначение контактов» для получения дополнительной информации о контактах последовательного порта.

    Если вы соединяете два DTE или два DCE с помощью прямого последовательного кабеля, то вывод TD на каждом устройстве подключен к другому, а вывод RD на каждом устройстве подключен к Другой. Следовательно, для подключения двух одинаковых устройств необходимо использовать нуль-модем кабель.Как показано ниже, нуль-модемные кабели пересекают линии передачи и приема в кабель.

    Примечание

    К последовательному порту можно подключить несколько устройств RS-422 или RS-485. Если у вас есть Адаптер RS-232 / RS-485, тогда вы можете использовать объект serialport с этими устройств.

    Сигналы последовательного порта и назначение контактов

    Последовательные порты состоят из двух типов сигналов: сигналов данных и управляющие сигналы . Для поддержки этих типов сигналов, а также сигнала заземления стандарт RS-232 определяет 25-контактное соединение. Однако большинство ПК и платформ UNIX ® используют 9-контактное соединение. Фактически, для связь через последовательный порт: один для приема данных, один для передачи данных и один для сигнальная земля.

    На следующем рисунке показана схема назначения контактов девятиконтактного штекерного разъема на DTE.

    В этой таблице описаны контакты и сигналы, связанные с девятиконтактным разъемом.Ссылаться на стандарт RS-232 или RS-485 для описания сигналов и назначения контактов для 25-контактный разъем.

    Назначение выводов последовательного порта и сигналов

    0

    09

    04

    9101

    1

    9101

    2

    07

    07

    07

    Сигнальная земля

    9010TS Запрос на запрос

    Control

    Вывод

    Наклейка

    Название сигнала

    CD

    Carrier Detect

    Control

    2

    RD

    Полученные данные

    Передаваемые данные

    Данные

    4

    DTR

    Готовность терминала данных

    Control

    04

    Земля

    6

    DSR

    Набор данных готов

    Control

    7

    7

    8

    CTS

    Готово к отправке

    Control

    9

    04 RI

    Термин «набор данных» является синонимом «модема» или «устройства», а термин «терминал данных» является синонимом слова «компьютер».

    Примечание

    Выводы последовательного порта и назначения сигналов относятся к DTE. Например, данные передаются с вывода TD DTE на вывод RD DCE.

    Состояния сигналов

    Сигналы могут находиться в активном состоянии или в неактивном состояние . Активное состояние соответствует двоичному значению 1, а неактивное состояние соответствует двоичному значению 0. Активное состояние сигнала часто описывается как логика 1 , на , правда или марки .Состояние неактивного сигнала часто описывается как логика . 0 , выкл , ложь , или место .

    Для сигналов данных состояние «включено» возникает, когда напряжение принимаемого сигнала больше отрицательное значение, чем –3 В, в то время как состояние «выключено» возникает при напряжениях более положительных, чем 3 В вольт. Для управляющих сигналов состояние «включено» возникает, когда напряжение принимаемого сигнала больше положительный, чем 3 вольта, в то время как состояние «выключено» возникает для напряжений более отрицательных, чем –3 вольт.Напряжение от –3 до +3 вольт считается переходной областью, и состояние сигнала не определено.

    Для приведения сигнала в состояние «включено» управляющее устройство отменяет (или понижает ) значение для контактов данных и утверждает (или повышает ) значение для управления булавки. И наоборот, чтобы перевести сигнал в состояние «выключено», управляющее устройство устанавливает значение для выводов данных и отменяет значение для выводов управления.

    На следующем рисунке показаны состояния «включено» и «выключено» для сигнала данных и для управляющий сигнал.

    Выводы данных

    Большинство устройств с последовательным портом поддерживают полнодуплексную связь , что означает что они могут отправлять и получать данные одновременно. Поэтому для передача и получение данных. Для этих устройств используются выводы TD, RD и GND. Однако некоторые типы устройств с последовательным портом поддерживают только одностороннюю или полудуплекс связи.Для этих устройств только TD и GND булавки используются. В этом руководстве предполагается, что к вашему компьютеру подключен дуплексный последовательный порт. устройство.

    Вывод TD передает данные, передаваемые DTE в DCE. Вывод RD передает данные, которые получено DTE от DCE.

    Контрольные контакты

    Контрольные выводы девятиконтактного последовательного порта используются для определения наличия подключенные устройства и контролировать поток данных. К управляющим контактам относятся:

    ,

    , , RTS и CTS. Контакты RTS и CTS используются, чтобы сигнализировать, готовы ли устройства к отправке или получать данные. Этот тип управления потоком данных — аппаратное подтверждение связи — используется для предотвратить потерю данных во время передачи. При включении и для DTE, и для DCE аппаратное обеспечение квитирование с использованием RTS и CTS выполняется следующим образом:

    1. DTE устанавливает вывод RTS, чтобы проинструктировать DCE, что это готов к приему данных.

    2. DCE подтверждает вывод CTS, указывая на то, что отправить данные через вывод TD.Если данные больше не могут быть отправлены, вывод CTS не утверждено.

    3. Данные передаются в DTE через вывод TD. Если данные могут больше не принимаются, вывод RTS не подтверждается DTE и передача данных остановлен.

    Чтобы включить аппаратное подтверждение связи, см. Управление потоком данных: Подтверждение связи.

    Контакты DTR и DSR. Многие устройства используют контакты DSR и DTR, чтобы сигнализировать о том, что они подключены и запитаны.Сигнализация присутствия подключенных устройств с помощью DTR и DSR выполняется следующим образом:

    1. DTE устанавливает вывод DTR, чтобы запросить подключение DCE к линия связи.

    2. DCE устанавливает вывод DSR, чтобы указать, что он связаны.

    3. DCE отменяет подтверждение вывода DSR при отключении от линия связи.

    Штыри DTR и DSR изначально были разработаны для обеспечения альтернативного метода аппаратное подтверждение связи.Однако контакты RTS и CTS обычно используются таким образом, а не контакты DSR и DTR. Обратитесь к документации вашего устройства, чтобы определить его конкретный контакт поведение.

    Контакты CD и RI. Контакты CD и RI обычно используются для индикации наличия определенных сигналов. во время модем-модемных соединений.

    CD используется модемом, чтобы сигнализировать, что он установил соединение с другим модемом, или обнаружил несущий тон. CD утверждается, когда DCE получает сигнал подходящая частота.CD не подтверждается, если DCE не получает подходящий сигнал.

    RI используется для индикации наличия звукового сигнала вызова. RI утверждается, когда DCE получает сигнал вызова. RI не подтверждается, когда DCE не получает сигнал вызова (например, между звонками).

    Формат последовательных данных

    Формат последовательных данных включает один стартовый бит, от пяти до восьми битов данных и один стоповый бит. В формат также могут быть включены бит четности и дополнительный стоповый бит.Эта диаграмма иллюстрирует формат последовательных данных.

    Формат данных последовательного порта часто выражается с использованием следующих обозначений:

    количество битов данных — тип четности — количество стоповых битов

    Например, 8-N-1 интерпретируется как восемь битов данных, без битов четности , и один стоповый бит, в то время как 7-E-2 интерпретируется как семь бит данных, четность и два стоповых бита.

    Биты данных часто называют символом , потому что эти биты обычно представляют собой символ ASCII.Остальные биты называются кадрами . биты , потому что они кадрируют биты данных.

    байтов и значений

    Набор битов, составляющих формат последовательных данных, называется байт . Сначала этот термин может показаться неточным, потому что байт равен 8 бит, а формат последовательных данных может находиться в диапазоне от 7 бит до 12 бит. Однако когда серийный данные хранятся на вашем компьютере, биты кадрирования удаляются, и только биты данных сохраняются.Более того, всегда используются восемь бит данных независимо от количества данных. биты, указанные для передачи, с неиспользованными битами, которым присвоено значение 0.

    При чтении или записи данных вам может потребоваться указать значение , который может состоять из одного или нескольких байтов. Например, если вы читаете одно значение с устройства используя формат int32 , то это значение состоит из четырех байтов. Для большего информацию о чтении и записи значений см. в разделе «Запись и чтение данных последовательного порта».

    Синхронная и асинхронная связь

    Стандарты RS-232 и RS-485 поддерживают два типа протоколов связи: синхронный и асинхронный.

    Используя синхронный протокол, все передаваемые биты синхронизируются с общими часами сигнал. Два устройства сначала синхронизируются друг с другом, а затем постоянно отправлять символы для синхронизации. Даже когда фактические данные на самом деле не отправляются, постоянный поток битов позволяет каждому устройству знать, где находится другое в любой момент времени.Который То есть каждый отправленный бит является либо фактическими данными, либо символом ожидания. Синхронный связь обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем асинхронные методы, потому что дополнительные биты для обозначения начала и конца каждого байта данных не требуются.

    Используя асинхронный протокол, каждое устройство использует свои собственные внутренние часы, в результате чего байты, которые передаются в произвольное время. Итак, вместо того, чтобы использовать время как способ синхронизировать биты, формат данных используется.

    В частности, передача данных синхронизируется с использованием стартового бита слова, в то время как один или несколько стоповых битов указывают на конец слова. Требование отправить эти дополнительные биты приводят к тому, что асинхронная связь будет немного медленнее, чем синхронная. Однако его преимущество заключается в том, что процессору не приходится иметь дело с дополнительными праздные персонажи. Большинство последовательных портов работают асинхронно.

    Примечание

    В этом руководстве термины «синхронный» и «асинхронный» относятся к тому, считывается или операции записи блокируют доступ к командному окну MATLAB.

    Как передаются биты?

    По определению, последовательные данные передаются по одному биту за раз. Порядок, в котором биты передаются следующим образом:

    1. Стартовый бит передается со значением 0.

    2. Передаются биты данных. Первый бит данных соответствует младший значащий бит (LSB), а последний бит данных соответствует наибольшему значащий бит (MSB).

    3. Передается бит четности (если он определен).

    4. Передаются один или два стоповых бита, каждый со значением 1.

    Число битов, передаваемых в секунду, равно бод. оценка . Переданные биты включают стартовый бит, биты данных, бит четности. (если определено) и стоповые биты.

    Стартовые и стоповые биты

    Как описано в разделе «Синхронная и асинхронная связь», большинство последовательных портов работают асинхронно. Это означает, что передаваемый байт должен быть идентифицирован по началу и остановке. биты.Стартовый бит указывает, когда начинается байт данных, а стоповый бит указывает, когда байт данных был передан. Процесс идентификации байтов с Формат последовательных данных включает следующие шаги:

    1. Когда вывод последовательного порта неактивен (не передает данные), он находится в состоянии «включено».

    2. Когда данные должны быть переданы, контакт последовательного порта переключается в состояние «выключено» из-за стартового бита.

    3. Контакт последовательного порта переключается обратно в состояние «включено» из-за стоповый бит (ы).Это указывает на конец байта.

    Биты данных

    Биты данных, передаваемые через последовательный порт, могут представлять команды устройства, датчик показания, сообщения об ошибках и т. д. Данные могут быть переданы либо как двоичные данные, либо как текстовые (ASCII) данные.

    Большинство последовательных портов используют от пяти до восьми бит данных. Двоичные данные обычно передается как восемь бит. Текстовые данные передаются в виде семи или восьми битов. биты.Если данные основаны на наборе символов ASCII, то минимально семь бит требуется, потому что существует 2 7 или 128 различных символов. Если восьмой бит должен иметь значение 0. Если данные основаны на расширенном ASCII набора символов, то необходимо использовать восемь бит, потому что есть 2 8 или 256 различных символов.

    Бит четности

    Бит четности обеспечивает простую проверку ошибок (четности) передаваемых данных.Этот В таблице описаны типы проверки четности.

    Типы четности

    Тип четности

    Описание

    Четный

    Данные плюс четное число битов четности 1с.

    Mark

    Бит четности всегда равен 1.

    Нечетный

    Биты данных плюс бит четности дают нечетное число 1с.

    Пробел

    Бит четности всегда равен 0.

    Метка и проверка четности используются редко, потому что они предлагают минимальную ошибку обнаружение. Вы можете вообще не использовать проверку четности.

    Процесс проверки четности включает следующие шаги:

    1. Передающее устройство устанавливает бит четности на 0 или 1 в зависимости от значений битов данных и выбранного типа проверки четности.

    2. Принимающее устройство проверяет, соответствует ли бит четности передаваемые данные. Если да, то биты данных принимаются. Если это не так, то ошибка возвращается.

    Примечание

    Проверка четности может обнаруживать только однобитовые ошибки. Многобитовые ошибки могут отображаться как действительные данные.

    Например, предположим, что биты данных 01110001 передаются на ваш компьютер. Если даже выбрана четность, затем передающее устройство устанавливает бит четности в 0, чтобы произвести четное количество единиц.Если выбрана нечетная четность, то бит четности устанавливается в 1 передающее устройство для выдачи нечетного числа единиц.

    Поиск информации о последовательном порте для вашей платформы

    Вы можете найти информацию о последовательном порте, используя ресурсы, предоставляемые платформами Windows и UNIX.

    Примечание

    Ваша операционная система предоставляет значения по умолчанию для всех настроек последовательного порта. Тем не мение, эти настройки переопределяются вашим кодом MATLAB и не влияют на ваше приложение последовательного порта.

    Вы также можете использовать функцию instrhwinfo для возврата доступных последовательных портов. программно.

    Использование функции
    serialportlist для поиска доступных портов

    Функция serialportlist возвращает список всех последовательных портов на система, включая виртуальные последовательные порты, обеспечиваемые устройствами USB-to-serial и Bluetooth Устройства профиля последовательного порта. Функция предоставляет список имеющихся у вас последовательных портов. доступ к на вашем компьютере и может использоваться для связи через последовательный порт.Например:

     ans =
    
      1 × 3 строковый массив
    
        «COM1» «COM3» «COM4» 

    Примечание

    Функция serialportlist показывает доступные и используемые порты. в системах Windows и macOS, но в Linux он показывает только доступные порты, а не используемые порты.

    Платформа Windows

    Вы можете получить доступ к информации о последовательном порте через Устройство Менеджер .

    1. Откройте Диспетчер устройств .

    2. Расширение портов (COM и LPT) список.

    3. Дважды щелкните порт связи (COM1) элемент.

    4. Выберите вкладку Настройки порта .

    Платформа UNIX

    Чтобы найти информацию о последовательном порте для платформ UNIX, вам необходимо знать имена последовательных портов. Эти имена могут отличаться между разными операционными системами.

    В Linux устройства с последовательным портом обычно называются ttyS0 , ttyS1 и так далее.Вы можете использовать команду setserial для отображения или настройки информации о последовательном порте. Например, чтобы отобразить, какие последовательные порты доступны:

     / dev / ttyS0 по адресу 0x03f8 (irq = 4) - 16550A
    / dev / ttyS1 по адресу 0x02f8 (irq = 3) - 16550A 

    Для отображения подробной информации о ttyS0 :

     / dev / ttyS0, Line 0, UART: 16550A, Port: 0x03f8, IRQ: 4
            Baud_base: 115200, close_delay: 50, делитель: 0
            закрытие_wait: 3000, закрытие_wait2: бесконечность
            Флаги: spd_normal skip_test session_lockout 

    Note

    Если команда setserial -ag не работает, убедитесь, что у вас есть разрешение на чтение и запись для порта.

    Для всех поддерживаемых платформ UNIX, включая macOS, вы можете использовать команду stty для отображения или настройки информация о последовательном порте. Например, чтобы отобразить свойства последовательного порта для ttyS0 , тип:

    Чтобы настроить скорость передачи 4800 бит в секунду, введите:

     stty speed 4800  / dev / ttyS0 

    Что подразумевается под последовательной связью?

    Не так давно связь через последовательный порт была одним из наиболее распространенных способов подключения периферийных устройств и оборудования к компьютерам.На протяжении десятилетий последовательные порты служат для передачи данных между ПК, последовательными устройствами (модемы, мыши, принтеры) и компьютерами.

    Технологии улучшились, и сегодня у людей есть более быстрые решения для передачи данных. Однако, несмотря на появление USB и FireWire, которые призваны заменить старый добрый COM-порт, последовательная связь по-прежнему остается сильной во многих сферах нашей жизни. Кажется, что классический последовательный порт никогда не исчезнет, ​​поскольку интерфейсы COM являются основой широкого спектра промышленного оборудования, лабораторных инструментов, встроенных компьютерных плат, оборудования POS и множества других устройств, широко используемых в настоящее время.

    Содержание
    1. Что подразумевается под последовательной связью?
    2. Что такое стандарт RS232?
    3. Программирование последовательного порта

    Что подразумевается под последовательной связью?

    Последовательная связь — это связь, устанавливаемая через последовательные интерфейсы, которые передают данные по одному проводу, один бит за раз. Для сравнения: параллельные порты передают все 8 бит байта параллельно, все за один раз, по кабелю с 8 проводами.Следовательно, параллельный порт передает данные быстрее, в то время как последовательный порт используется для связи с относительно низкой скоростью передачи данных. В то же время цена и размер кабеля, используемого для последовательной связи, являются реальными преимуществами соединения через последовательный порт.

    Что такое интерфейс последовательной связи?

    Теперь посмотрим, что такое последовательный интерфейс. Как мы уже знаем, последовательный порт — это интерфейс, используемый для передачи данных по одному биту за раз. Если вы видите D-образный штекер с 9 или 25 контактами на задней стороне старого компьютера, убедитесь, что это COM-порт.

    Однако, если вы счастливый обладатель современного компьютера, найти последовательный интерфейс будет немного сложнее. В современных ПК потребительского уровня последовательный порт может присутствовать на материнской плате, но не подключаться к задней панели устройства. Чего нельзя сказать о промышленном оборудовании. Огромное количество современных промышленных приборов по-прежнему используют COM-порты в качестве основного метода подключения к компьютеру.

    В любом случае, если на вашем компьютере или устройстве отсутствует последовательный порт, вы можете создать неограниченное количество виртуальных COM-интерфейсов с помощью Virtual Serial Port Driver — специального программного обеспечения для связи через последовательный порт.

    Двунаправленная связь

    Как вы, возможно, слышали, последовательные порты — это двунаправленные интерфейсы. Двунаправленная связь — это такая связь, при которой каждое устройство может получать и отправлять данные одновременно. Для этого в устройстве используются разные контакты последовательного разъема. Вот как это работает:

    • Перед установлением связи отправитель и получатель должны согласовать параметры сигнализации.
    • Чтобы начать обмен данными, последовательный порт отправляет стартовый бит (единственный бит со значением 0).После этого фактические биты данных отправляются последовательно.
    • По окончании передатчик отправляет стоповый бит, который сигнализирует о завершении передачи данных.

    Распиновка и сигналы последовательного порта

    DB9 — это стандартный 9-контактный разъем, используемый для последовательного порта. Ниже вы найдете распиновку разъема с названиями и кратким описанием каждого сигнала.

    PIN СИГНАЛ НАЗВАНИЕ ОПИСАНИЕ
    1 Обнаружение несущей DCD Указывает, что модем подключен к другому модему.
    2 Получение данных RxData Показывает, что данные, отправленные модемом, принимаются компьютером.
    3 Передача данных TxData Сообщает, что данные передаются с компьютера на модем.
    4 Терминал данных Готовый DTR Указывает, что последовательный порт компьютера открыт и готов к работе.
    5 Сигнальная земля Земля Обеспечивает опорное напряжение для других сигналов.
    6 Набор данных готов DSR Модем сообщает компьютеру, что он готов к работе.
    7 Запрос на отправку РТС Компьютер сообщает модему, что он готов к приему данных.
    8 Отменить отправку CTS Модем сообщает компьютеру, что он может отправлять данные.
    9 Индикатор звонка RI Указывает, что на ваш телефон поступает входящий звонок.

    Что такое стандарт RS232?

    Как правило, IBM-совместимые машины обеспечивают последовательную связь на основе стандартного протокола связи — RS-232. Протокол определяет напряжение для пути, используемого для обмена данными между последовательными устройствами. Однако, будучи одним из наиболее часто используемых последовательных протоколов, RS-232 имеет свои ограничения. Например, вы сможете создать двухточечное соединение между компьютером и устройством, расположенным на расстоянии не более 50 футов друг от друга.

    Соединения RS-422 и RS-485

    Стандарт RS232 позволяет передавать последовательные данные по трем проводам (линии передачи, приема и общего заземления). Однако относительно земли сигналы RS-232 довольно несимметричны. Чтобы решить эту проблему, был изобретен RS-422. Стандарт RS-422 основан на дифференциальных электрических сигналах, которые обеспечивают большую помехозащищенность и позволяют подключать устройства на больших расстояниях.

    За

    RS-422 последовал стандарт RS-485, который позволял создавать сети устройств, подключенных к одному COM-порту RS-485.Протокол RS-485 широко используется в промышленных приложениях, которым необходимо работать с большим количеством последовательных устройств одновременно. Благодаря RS-485 несколько приборов могут быть объединены в сеть с контроллером или машиной, работающей как единый центр обработки данных.

    Программирование последовательного порта

    COM-интерфейсы служат для подключения компьютеров к последовательному оборудованию и программному обеспечению различного типа. Поэтому специалистам часто требуется запрограммировать требуемый COM-порт, чтобы он мог легко взаимодействовать с конкретным программным обеспечением или устройством связи RS-232.Для этого разработчики прибегают к программированию последовательного порта Windows или объектно-ориентированному программированию, например C #, Visual Basic или Visual C ++.

    Будет интересно узнать, как запрограммировать виртуальный COM-порт с помощью Visual Basic и Visual C ++ для связи между AVR и ПК с помощью драйвера виртуального последовательного порта.

    Драйвер виртуального последовательного порта

    Требования: Windows (32- и 64-разрядные версии): XP / 2003/2008 / Vista / 7/8/10, Windows Server 2012, Windows Server 2016 , 5.5 МБ размер
    Версия 9.0.575 (24 мая 2019 г.) Примечания к выпуску
    Раздел: ПО последовательного порта

    5 Ранг
    на основе
    86 + пользователей Обзоры (97)

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *