Последовательное соединение проводников | Физика

Электрические цепи, используемые на практике, содержат, как правило, несколько потребителей электроэнергии. Эти потребители могут быть по-разному соединены друг с другом, например последовательно или параллельно.

При последовательном соединении потребителей они включаются в цепь поочередно друг за другом без разветвлений проводов между ними. Именно так соединены резисторы, изображенные на рисунке 41. 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.

Обозначим через I₁, U₁ и R₁ силу тока, напряжение и сопротивление на первом участке цепи (первом резисторе на рисунке 41, а), а через I₂, U₂ и R₂ силу тока, напряжение и сопротивление на втором участке цепи (втором резисторе на рисунке 41, а). Общее сопротивление обоих участков обозначим через R, общее напряжение на них — через U, а общую силу тока, которая совпадает с силой тока внутри источника, — через I. Тогда связь между общими значениями силы тока, напряжения и сопротивления с их значениями на отдельных участках цепи может быть выражена в виде следующих соотношений:

I = I₁ = I₂, (16.1) U = U₁ + U₂, (16.2) R = R₁ + R₂. (16.3)

Чтобы убедиться в справедливости этих соотношений, следует собрать соответствующую цепь и с помощью амперметра и вольтметра произвести необходимые измерения.

Итак, при последовательном соединении проводников сила тока везде одинакова, напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках, а общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных проводников.

Соотношения (16.1)-(16.3) допускают обобщение: все приведенные закономерности справедливы для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из равенства (16.3) следует, что общее сопротивление последовательно соединенных проводников всегда превышает сопротивление любого из них. Это и понятно: ведь, соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем их общую длину, а с увеличением длины возрастает и сопротивление.

При последовательном соединении n одинаковых элементов (резисторов, ламп и т. д.) их общее сопротивление R превышает сопротивление R₁ одного из них в n раз:

R = nR₁

Общее напряжение U при этом делится на n равных частей, так что каждый из элементов цепи оказывается под напряжением U1 в n раз меньшим общего значения. Например, при включении в сеть с напряжением U = 220 В десяти последовательно соединенных одинаковых ламп каждая из них оказывается под напряжением U₁ = U/10 = 22 В.

Отличительной особенностью последовательного соединения проводников является то, что при отказе в работе хотя бы одного из них ток прекращается сразу во всей цепи. Вывернув, например, одну из ламп, изображенных на рисунке 42, мы увидим, как тут же перестанет гореть и другая (оставшаяся) лампа. Так что, если вы украсите новогоднюю елку гирляндой из последовательно соединенных лампочек и какая-то из них перегорит, то погаснет не только она, но и все остальные тоже. Поэтому, чтобы определить, какая из лампочек перегорела, вам придется проверить всю гирлянду.

1. Какое соединение проводников называют последовательным? 2. Начертите схему цепи, изображенной на рисунке 42. 3. Какие три закономерности справедливы для последовательного соединения проводников? 4. Как находится общее сопротивление последовательно соединенных проводников в случае, когда они одинаковые? Как в этом случае распределяется между проводниками общее напряжение?

Последовательное и параллельное соединения проводников – FIZI4KA

1. Потребители электрической энергии: электрические лампочки, резисторы и пр. — могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Существует два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное.

При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединяется с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. (рис. 85).

Примером последовательного соединения проводников может служить соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде.

При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки, при этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд, т.е. заряд не скапливается ни в какой части проводника. Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: ​\( I_1=I_2=I \)​.

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений: ​\( R_1=R_2=R \)​. Это следует из того, что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается, она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: ​\( U_1=IR_1 \)​, ​\( U_2=IR_2 \)​, а общее напряжение равно ​\( U=I(R_1+R_2) \)​. Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: ​\( U=U_1+U_2 \)​.

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

2. Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи (А), а вторым концом к другой точке цепи (В) (рис. 86).

Поэтому вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение как на проводнике 1, так и на проводнике 2. Таким образом, напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: ​\( U_1=U_2=U \)​.

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется, в данном случае в точке В. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: ​\( I=I_1+I_2 \)​.

В соответствии с законом Ома ​\( I=\frac{U}{R} \)​, \( I_1=\frac{U_1}{R_1} \), \( I_2=\frac{U_2}{R_2} \). Отсюда следует: ​\( \frac{U}{R}=\frac{U_1}{R_1}+\frac{U_2}{R_2} \)​. Так как ​\( U_1=U_2=U \)​, \( \frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2} \). Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника

.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление ​\( r \)​, то их общее сопротивление равно: ​\( R=r/2 \)​. Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения, соответственно уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно: они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них и соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке изображёна схема участка электрической цепи АВ. В эту цепь параллельно включены два резистора сопротивлением ​\( R_1 \)​ и ​\( R_2 \)​.2 \)​

2) ​\( R=2R_1 \)​
3) ​\( R=\frac{R_1}{2} \)​
4) ​\( R=\sqrt{R_1} \)​

6. Общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно 9 Ом. Сопротивления резисторов ​\( R_1 \)​ и ​\( R_2 \)​ равны. Чему равно сопротивление каждого резистора?

1) 81 Ом
2) 18 Ом
3) 9 Ом
4) 4,5 Ом

 

7. Чему равно сопротивление участка цепи, содержащего три последовательно соединенных резистора сопротивлением по 9 Ом каждый?

1) 1/3 Ом
2) 3 Ом
3) 9 Ом
4) 27 Ом

8. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если ​\( R_1 \)​ = 1 Ом, ​\( R_2 \)​ = 10 Ом, ​\( R_3 \)​ = 10 Ом, ​\( R_4 \)​ = 5 Ом?

1) 9 Ом
2) 11 Ом
3) 16 Ом
4) 26 Ом

9. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если \( R_1 \) = 1 Ом, \( R_2 \) = 3 Ом, \( R_3 \) = 10 Ом, \( R_4 \) = 10 Ом?

1) 9 Ом
2) 10 Ом
3) 14 Ом
4) 24 Ом

10. Если ползунок реостата (см. схему) переместить влево, то сила тока

1) в резисторе ​\( R_1 \)​ уменьшится, а в резисторе ​\( R_2 \)​ увеличится
2) увеличится в обоих резисторах
3) в резисторе ​\( R_1 \)​ увеличится, а в резисторе ​\( R_2 \)​ уменьшится
4) уменьшится в обоих резисторах

11. На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и реостата. Как изменяются при передвижении ползунка реостата вправо его сопротивление, сила тока в цепи и напряжение на резисторе 1?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) сопротивление реостата 2
Б) сила тока в цепи
B) напряжение на резисторе 1

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Установите соответствие между физическими величинами и правильной электрической схемой для измерения этих величин при последовательном соединении двух резисторов ​\( R_1 \)​ и \( R_2 \). Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) сила тока в резисторе \( R_1 \)​ и \( R_2 \)
Б) напряжение на резисторе \( R_2 \)
B) общее напряжение на резисторах \( R_1 \)​ и \( R_2 \)

Часть 2

13. Три резистора соединены, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов ​\( R_1 \)​ = 10 Ом, \( R_2 \) = 5 Ом, \( R_3 \) = 5 Ом. Каково напряжение на резисторе 1, если амперметр показывает силу тока 2 А?

Ответы

Последовательное и параллельное соединения проводников

3.3 (65%) 4 votes

Последовательное соединение проводников: примеры для домашней электропроводки

На чтение 9 мин. Просмотров 767 Опубликовано 22.08.2019 Обновлено 05.09.2019

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

Примеры схем соединения розеток

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

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

Распределительная коробка

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 розеток

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.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться как последовательным, так и параллельным способами.

Определение 1

В условиях последовательного соединения проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

I1 =I2=I.

Рисунок 1.9.1. Последовательное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, можно заявить, что напряжения U1 и U2 на проводниках равняются следующим выражениям:

U1=IR1, U2=IR2.

Общее напряжение U на обоих проводниках эквивалентно сумме напряжений U1 и U2:

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

где R является электрическим сопротивлением всей цепи.

Из этого следует, что общее сопротивление R равняется сумме сопротивлений на входящих в данную цепь отдельных проводников:

R=R1+R2.

Данный результат применим для любого количества последовательно соединенных проводников.

Параллельное соединение проводников

Определение 2

В условиях параллельного соединения (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках эквивалентны друг другу, из чего следует:

U1=U2=U.

Совокупность существующих в обоих проводниках токов I1+I2 равняется значению тока в неразветвленной цепи, то есть:

I=I1 + I2.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Данный результат исходит из того, что заряды не могут копиться в точках разветвления, то есть в узлах A и B, цепи постоянного тока.

Пример 1

Так, например, узлу A за время Δt сообщается заряд IΔt, а уходит из узла за то же время зарядI1Δt+I2Δt. Таким образом, подтверждается выражение I=I1 + I2.

Рисунок 1.9.2.Параллельное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, запишем для каждой ветви:

I1=UR1, I2=UR2, I=UR,

где R является электрическим сопротивлением всей цепи, получим

1R=1R1+1R2

Определение 3

В условиях параллельного соединения проводников обратная общему сопротивлению цепи величина, равняется сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Полученный вывод может быть применим для любого количества включенных параллельно проводников.

Применение формул для расчета сопротивления сложной цепи

Формулы для последовательного и параллельного соединений проводников дают возможность во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, которая состоит из многих резисторов. На рис. 1.9.3 проиллюстрирована подобная сложная цепь и указана последовательность необходимых для расчета вычислений.

Рисунок 1.9.3. Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).

Стоит акцентировать внимание на том факте, что далеко не каждая сложная цепь, состоящая из проводников с разными сопротивлениями, может быть рассчитана с использованием формул для последовательного и параллельного соединений. На рис. 1.9.4 изображена электрическая цепь, которую рассчитать данным методом не получится.

Рисунок 1.9.4. Пример электрической цепи, не сводящейся к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников.

Аналогичные иллюстрированной на рисунке 1.9.4 цепи, так же, как и цепи с разветвлениями, содержащие более одного источника, можно рассчитать, используя правила Кирхгофа.

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 R₁, 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: 37707

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

Параллельное и последовательное соединение проводников

Элементы цепи могут быть подключены двумя способами:

1. последовательно
2. параллельно

Проиллюстрируем данные подключения на примере двух резисторов (рис. 1). Помним о том, что соединительные провода не имеют сопротивления (являются идеальными).

• последовательное соединение проводников

Рис. 1. Последовательное соединение проводников

Просмотрим движение электронов по ABC. Т.к. электроны «потеряться» или «задержаться» нигде внутри проводника не могут, при последовательном подключении элементов сила тока, проходящая через каждый из проводников, одинакова.

С точки зрения логики, отдельно взятый электрон нужно «протащить» между точками АB, а потом между точками BC. «Протащить» — это, фактически значит, совершить работу по переносу заряда (за нас это делает электрическое поле):

(1)

Нами ранее уже было введено понятие напряжения:

(2)

Тогда, используя (2) и рисунок 1, проанализируем напряжения. Пусть:

Тогда:

(3)

(4)

(5)

Подставим (4) и (5) в (3):

=  (6)

Таким образом, напряжение в последовательной цепи равно сумме напряжений на каждом из элементов.

Рис. 2. Последовательное соединение проводников (общее сопротивление)

Часть задач школьной физики касается поиска общего сопротивления участка цепи, логика такого поиска: найти такое сопротивление, которым можно заменить цепь, чтобы параметры напряжения и силы тока остались неизменными (рис. 2). Пусть по цепи течёт ток 

, т.к. соединение последовательное, ток на каждом из элементов одинаков, тогда, используя закон Ома для участка цепи:

(7)

(8)

(9)

Подставим (7) — (9) в (6):

Или, сократив на 

:

Обобщив данное выражение на любое количество последовательно соединённых сопротивлений, получим:

(10)

• где
  • — общее (полное) сопротивление цепи элементов, соединённых последовательно,
  • — сумма последовательно соединённых сопротивлений.
• параллельное соединение проводников

Рис. 3. Параллельное соединение проводников

Ток, подходящий в точку А (

), разделяется на два потока: , текущий через сопротивление  и , текущий через сопротивление . В точке В оба этих тока складываются в изначальной ток  (т.к. электроны не могут «потеряться»), тогда:

(11)

Напряжения на каждом из элементов одинаково, т.к. сопротивления 

и  подключены к одним и тем же точкам А и В, а напряжение, по сути, есть разность потенциалов между точками.

Рис. 4. Параллельное соединение проводников (общее сопротивление)

Поищем общее сопротивление такого соединения. Пусть разность потенциалов (напряжение) между точками А и В — 

. Тогда, исходя из закона Ома для участка цепи:

(12)

(13)

(14)

Подставим (12)-(14) в (11):

Сократим на 

:

Обобщив данное выражение на любое количество параллельно соединённых сопротивлений, получим:

(15)

• где
  • — общее (полное) сопротивление цепи элементов, соединённых параллельно,
  • — обратная сумма параллельно соединённых сопротивлений.

Для цепи из двух сопротивлений:

(16)

Вывод: в задачах, в которых присутствует цепь, необходимо рассмотреть, какое конкретно соединение рассматривается, а потом использовать соответствующую логику рассуждений:

• для последовательного соединения
• для параллельного соединения

Поделиться ссылкой:

Подключение проводов и контактов »Примечания по электронике

Детали подключения и конструкции для кабелей последовательной передачи данных RS232: штыревые соединения DB9 (9 контактов) и DB25 (25 контактов).

---

RS232 Включает:
Основы RS232 Стандарт RS232 Программное подтверждение связи Сигналы и уровни напряжения Распиновка и разъемы Петлевые соединения Кабели RS232

Стандарты последовательных данных: Стандарты последовательных данных RS422 RS449 RS485 Токовая петля 20 мА

---

Каждый раз, когда используется RS232, необходимы кабели RS232 для обеспечения необходимого электрического соединения.

Этот кабель может принимать различные формы с точки зрения физических методов, используемых для построения, а также количества соединений, которые включены в общий кабель RS232.

При прокладке кабеля следует помнить, что не все сигналы, передаваемые через RS232, должны быть реализованы в практичном кабеле данных RS232. В результате проекты различных кабелей для последовательной передачи данных можно найти в Интернете и в других местах.

В дополнение к этому, дальнейшая путаница вызвана тем фактом, что RS232 был разработан для подключения модемов и оконечных устройств или телетайпов, чтобы телефонные линии могли использоваться для передачи данных по телефонной системе, а для подключения оборудования требовались кабели последовательных данных. на удаленном конце.Это предполагаемое приложение для RS232 дает начало терминологии, связанной с этими последовательными соединениями данных, то есть DCE (оборудование или модем передачи данных) и DTE (оконечное оборудование данных или телетайп).

Хотя многие производители согласны с общим применением типов кабелей последовательной передачи данных RS232, во многих кругах все еще существует путаница в отношении того, что может потребоваться. В результате всегда лучше знать о существующих осложнениях. В результате часто бывает необходимо немного поэкспериментировать.

Основы последовательного кабеля данных

Контакты назначаются в DTE и DCE таким образом, что следует использовать кабель «1: 1», то есть там, где номер контакта X на одном конце соединен с контактом номер X на другом конце, и пересечения нет.

Таким образом, DTE передает данные на выводе 2, а данные приемников DCE — на выводе 2. Аналогичным образом DTE принимает данные на выводе 3, тогда как DCE передает данные на выводе 2.

Использование этого подхода значительно упрощает создание кабелей последовательной передачи данных RS232.Это также избавляет от значительных сложностей, поскольку не нужно решать, какие провода пересекать в кабеле последовательной передачи данных.

Сложности возникают, когда для соединения двух элементов требуются кабели, оба сконфигурированные как одно и то же оборудование, то есть как DTE, так и DCE.

Схемы кабелей для последовательной передачи данных и соединения контактов

Различные системы данных используют разные уровни подтверждения связи при использовании RS232. Некоторые из более простых систем просто отправляют данные без какого-либо аппаратного подтверждения связи, и в результате последовательные кабели данных, необходимые для этого, очень просты.Эти системы могут использовать программные коды, такие как X-ON / X-OFF, ACK, NAK и т. Д., Для обеспечения необходимого квитирования. Для этих систем требуются кабели последовательной передачи данных, которые включают в себя линии передачи и приема данных, а также линию заземления. Подходящий кабель показан ниже.

Кабель последовательной передачи данных RS232 с использованием минимального количества соединений

Более сложные системы могут использовать дополнительные линии, обеспечиваемые RS232. В соответствии с кабелями последовательной передачи данных для этих систем для правильной работы требуются дополнительные линии, которые должны быть включены в кабели последовательной передачи данных.Подходящий кабель показан ниже.

Стандартный кабель последовательной передачи данных RS232

Кабель RS232, показанный выше, обеспечивает наиболее вероятные соединения, наблюдаемые в кабеле RS232. Некоторые кабели могут иметь больше соединений для дополнительных функций, но они используются редко.

Прокладка кабелей RS232

Существует несколько методов, которые можно использовать для создания кабелей RS232, и выбранный метод следует выбирать в соответствии с требованиями, сроками затрат, уровнем надежности и т. Д.

Самый простой — это иметь два разъема под пайку и соединять их проводами один к одному. Это может занять много времени, но часто обеспечивает хороший кабель при соблюдении некоторых мер предосторожности.

Второй подход заключается в использовании кабеля со смещением изоляции. И разъемы. Это чрезвычайно легко реализовать, но может быть не таким надежным или не обеспечивать экранирование, необходимое для защиты целостности передаваемых данных на любом расстоянии.

Чтобы кабель работал нормально, можно принять несколько мер предосторожности.

• Используйте устройство для снятия натяжения на разъемах: Поскольку кабели RS232 могут изгибаться, необходимо обеспечить хорошее снятие натяжения. У большинства соединителей есть опции для добавления разгрузки от натяжения, и это следует принять.
• Убедитесь в отсутствии короткого замыкания на разъемах под пайку: При пайке разъемов для кабелей легко может образоваться короткое замыкание из-за избытка припоя. Перед использованием тщательно осмотрите и проверьте электрическую часть кабеля.
• Имейте защитный кожух поверх проводки: Учитывая возможность подключения большого количества проводов, их следует держать под контролем в рукаве. Есть много типов рукавов, на которые можно предъявить иск, и они обеспечат защиту, а также скрепят провода.
• Обеспечьте экранирование кабеля в среде с высоким уровнем шума: В некоторых средах с высоким уровнем электрических помех может потребоваться установка экрана поверх кабеля.Он может быть включен как часть системы заземления.

Хотя можно купить кабели последовательной передачи данных RS232, их также легко изготовить, если имеются соответствующие разъемы. Если нет никаких сложностей, то есть это провода, как для соединения DTE с DCE, для последовательного кабеля данных просто потребуется однозначное соединение необходимых контактов.

Темы беспроводного и проводного подключения:
Основы мобильной связи 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G Вай-фай IEEE 802.15.4 Беспроводные телефоны DECT NFC — связь ближнего поля Основы сетевых технологий Что такое облако Ethernet Серийные данные USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Вернуться к беспроводному и проводному подключению

Все, что вам нужно знать о распиновке последовательных разъемов

Последовательные разъемы

Устройства последовательной связи используют 9- или 25-контактные разъемы D-типа для кабельных соединений.Они обычно обозначаются как DB-9 или DB-25 с номером, используемым для различения количества выводов. Названия различных производителей могут заменять БД в спецификациях. Вилки содержат розетки и контакты, каждый из которых пронумерован и промаркирован. Схема последовательного подключения представлена ​​ниже.

Протокол RS232 использует 9-контактный последовательный порт, который может иметь разъемы типа «папа» или «мама». Самая последняя версия протокола известна как RS232C.

RS232C сохраняет функции RS232, но использует 25 контактов вместо 9-контактной последовательной распиновки.Независимо от того, используется ли последовательная распиновка DB9 или 25-контактное соединение, для подключения оконечных устройств требуются только три контакта.

Распиновка и конфигурация COM-порта

RS232 управляет обменом данными между DTE и DCE с использованием последовательных выводов DB9 или DB25. Эти разъемы D-sub могут заканчиваться распиновкой «мама» RS232 или контактами «вилка» DB25 или DB9. Каждый штырь в распиновке последовательного разъема 9 или 25 имеет свою особую функцию. Вы также можете узнать распиновку RS485.

Функциональное описание:

Помимо определения электрических характеристик, RS232 определяет сигналы, используемые в выводах последовательного кабеля и последовательных портах. В эти спецификации включены знакомые элементы, такие как временные сигналы и заземление.

Ниже приведен список сигналов, используемых в распиновке COM-порта RS232:

Защитное заземление — Этот сигнал подключается к заземлению шасси металлического разъема.

Common Ground — нулевой уровень опорного напряжения для всех управляющих сигналов.

TxD (Вывод передачи) — Для передачи данных от DTE к DCE.

RxD (контакт приема) — отправляет данные от DCE к DTE.

DTR (Data Terminal Ready) — DTE готово принять запрос.

DCD (обнаружение носителя данных) — DCE принимает носителя от DTE, расположенного в удаленном месте.

DSR (Data Set Ready) — DCE готов отправлять и получать информацию.

RI (индикатор звонка) — Обнаруживает входящий сигнал вызова на телефонной линии.

RTS (Запрос на отправку) — DTE вызывает DCE для отправки данных.

RTR (готово к приему) — DTE настроено для приема данных, исходящих от DCE.

CTS (Clear To Send) — DCE находится в состоянии готовности к приему данных, поступающих от DTE.

Эти сигналы являются первичными сигналами RS232, но протокол также допускает вторичные сигналы. К ним относятся вторичное DTE, RTS, DCD, TxD и RxD. Вторичные сигналы используются для дополнительного подключения оборудования DTE и DCE.

Кабели RS-232

Нулевое модемное соединение

Нулевые модемы обеспечивают последовательную связь между DTE и устройствами DCE. Распиновка нуль-модема RS232 связывает контакт Tx вилочного разъема с контактом Rx на розетке RS232, а контакт вилки Rx с контактом Tx розетки.

Используя протокол RS232, вы можете соединить два компьютера без модемов с помощью нуль-модемного кабеля. Это подчеркивает одно из первоначальных применений протокола RS232, которое было разработано для того, чтобы позволить телетайпам общаться друг с другом через свои модемы.

Прямой кабель

Другой тип кабеля RS-232 — это прямой кабель. Это разъем типа «один к одному», он передает контакт одного устройства, который подключен к контакту передачи другого устройства, а контакт приемника одного устройства соединен с контактом приемника другого устройства.

Заключение:

В современных конструкциях оборудования используются инновационные протоколы последовательной связи, такие как USB, Ethernet и Wi-Fi.

Но все же RS232 доказал свою пригодность.Причина в том, что сигналы RS232 распространяются на большие расстояния. Кроме того, он обладает лучшей помехозащищенностью. Доказано, что он совместим с различными производителями для взаимодействия компьютера и модемов.

Все, что вам нужно знать о распиновке последовательных разъемов

Последовательные разъемы

Устройства последовательной связи используют 9- или 25-контактные разъемы D-типа для кабельных соединений. Они обычно обозначаются как DB-9 или DB-25 с номером, используемым для различения количества выводов.Названия различных производителей могут заменять БД в спецификациях. Вилки содержат розетки и контакты, каждый из которых пронумерован и промаркирован. Схема последовательного подключения представлена ​​ниже.

Протокол RS232 использует 9-контактный последовательный порт, который может иметь разъемы типа «папа» или «мама». Самая последняя версия протокола известна как RS232C.

RS232C сохраняет функции RS232, но использует 25 контактов вместо 9-контактной последовательной распиновки. Независимо от того, используется ли последовательная распиновка DB9 или 25-контактное соединение, для подключения оконечных устройств требуются только три контакта.

Распиновка и конфигурация COM-порта

RS232 управляет обменом данными между DTE и DCE с использованием последовательных выводов DB9 или DB25. Эти разъемы D-sub могут заканчиваться распиновкой «мама» RS232 или контактами «вилка» DB25 или DB9. Каждый штырь в распиновке последовательного разъема 9 или 25 имеет свою особую функцию. Вы также можете узнать распиновку RS485.

Функциональное описание:

Помимо определения электрических характеристик, RS232 определяет сигналы, используемые в выводах последовательного кабеля и последовательных портах.В эти спецификации включены знакомые элементы, такие как временные сигналы и заземление.

Ниже приведен список сигналов, используемых в распиновке COM-порта RS232:

Защитное заземление — Этот сигнал подключается к заземлению шасси металлического разъема.

Common Ground — нулевой уровень опорного напряжения для всех управляющих сигналов.

TxD (Вывод передачи) — Для передачи данных от DTE к DCE.

RxD (контакт приема) — отправляет данные от DCE к DTE.

DTR (Data Terminal Ready) — DTE готово принять запрос.

DCD (обнаружение носителя данных) — DCE принимает носителя от DTE, расположенного в удаленном месте.

DSR (Data Set Ready) — DCE готов отправлять и получать информацию.

RI (индикатор звонка) — Обнаруживает входящий сигнал вызова на телефонной линии.

RTS (Запрос на отправку) — DTE вызывает DCE для отправки данных.

RTR (готово к приему) — DTE настроено для приема данных, исходящих от DCE.

CTS (Clear To Send) — DCE находится в состоянии готовности к приему данных, поступающих от DTE.

Эти сигналы являются первичными сигналами RS232, но протокол также допускает вторичные сигналы. К ним относятся вторичное DTE, RTS, DCD, TxD и RxD. Вторичные сигналы используются для дополнительного подключения оборудования DTE и DCE.

Кабели RS-232

Нулевое модемное соединение

Нулевые модемы обеспечивают последовательную связь между DTE и устройствами DCE.Распиновка нуль-модема RS232 связывает контакт Tx вилочного разъема с контактом Rx на розетке RS232, а контакт вилки Rx с контактом Tx розетки.

Используя протокол RS232, вы можете соединить два компьютера без модемов с помощью нуль-модемного кабеля. Это подчеркивает одно из первоначальных применений протокола RS232, которое было разработано для того, чтобы позволить телетайпам общаться друг с другом через свои модемы.

Прямой кабель

Другой тип кабеля RS-232 — это прямой кабель.Это разъем типа «один к одному», он передает контакт одного устройства, который подключен к контакту передачи другого устройства, а контакт приемника одного устройства соединен с контактом приемника другого устройства.

Заключение:

В современных конструкциях оборудования используются инновационные протоколы последовательной связи, такие как USB, Ethernet и Wi-Fi.

Но все же RS232 доказал свою пригодность. Причина в том, что сигналы RS232 распространяются на большие расстояния. Кроме того, он обладает лучшей помехозащищенностью.Доказано, что он совместим с различными производителями для взаимодействия компьютера и модемов.

Все, что вам нужно знать о распиновке последовательных разъемов

Последовательные разъемы

Устройства последовательной связи используют 9- или 25-контактные разъемы D-типа для кабельных соединений. Они обычно обозначаются как DB-9 или DB-25 с номером, используемым для различения количества выводов.Названия различных производителей могут заменять БД в спецификациях. Вилки содержат розетки и контакты, каждый из которых пронумерован и промаркирован. Схема последовательного подключения представлена ​​ниже.

Протокол RS232 использует 9-контактный последовательный порт, который может иметь разъемы типа «папа» или «мама». Самая последняя версия протокола известна как RS232C.

RS232C сохраняет функции RS232, но использует 25 контактов вместо 9-контактной последовательной распиновки. Независимо от того, используется ли последовательная распиновка DB9 или 25-контактное соединение, для подключения оконечных устройств требуются только три контакта.

Распиновка и конфигурация COM-порта

RS232 управляет обменом данными между DTE и DCE с использованием последовательных выводов DB9 или DB25. Эти разъемы D-sub могут заканчиваться распиновкой «мама» RS232 или контактами «вилка» DB25 или DB9. Каждый штырь в распиновке последовательного разъема 9 или 25 имеет свою особую функцию. Вы также можете узнать распиновку RS485.

Функциональное описание:

Помимо определения электрических характеристик, RS232 определяет сигналы, используемые в выводах последовательного кабеля и последовательных портах.В эти спецификации включены знакомые элементы, такие как временные сигналы и заземление.

Ниже приведен список сигналов, используемых в распиновке COM-порта RS232:

Защитное заземление — Этот сигнал подключается к заземлению шасси металлического разъема.

Common Ground — нулевой уровень опорного напряжения для всех управляющих сигналов.

TxD (Вывод передачи) — Для передачи данных от DTE к DCE.

RxD (контакт приема) — отправляет данные от DCE к DTE.

DTR (Data Terminal Ready) — DTE готово принять запрос.

DCD (обнаружение носителя данных) — DCE принимает носителя от DTE, расположенного в удаленном месте.

DSR (Data Set Ready) — DCE готов отправлять и получать информацию.

RI (индикатор звонка) — Обнаруживает входящий сигнал вызова на телефонной линии.

RTS (Запрос на отправку) — DTE вызывает DCE для отправки данных.

RTR (готово к приему) — DTE настроено для приема данных, исходящих от DCE.

CTS (Clear To Send) — DCE находится в состоянии готовности к приему данных, поступающих от DTE.

Эти сигналы являются первичными сигналами RS232, но протокол также допускает вторичные сигналы. К ним относятся вторичное DTE, RTS, DCD, TxD и RxD. Вторичные сигналы используются для дополнительного подключения оборудования DTE и DCE.

Кабели RS-232

Нулевое модемное соединение

Нулевые модемы обеспечивают последовательную связь между DTE и устройствами DCE.Распиновка нуль-модема RS232 связывает контакт Tx вилочного разъема с контактом Rx на розетке RS232, а контакт вилки Rx с контактом Tx розетки.

Используя протокол RS232, вы можете соединить два компьютера без модемов с помощью нуль-модемного кабеля. Это подчеркивает одно из первоначальных применений протокола RS232, которое было разработано для того, чтобы позволить телетайпам общаться друг с другом через свои модемы.

Прямой кабель

Другой тип кабеля RS-232 — это прямой кабель.Это разъем типа «один к одному», он передает контакт одного устройства, который подключен к контакту передачи другого устройства, а контакт приемника одного устройства соединен с контактом приемника другого устройства.

Заключение:

В современных конструкциях оборудования используются инновационные протоколы последовательной связи, такие как USB, Ethernet и Wi-Fi.

Но все же RS232 доказал свою пригодность. Причина в том, что сигналы RS232 распространяются на большие расстояния. Кроме того, он обладает лучшей помехозащищенностью.Доказано, что он совместим с различными производителями для взаимодействия компьютера и модемов.

Последовательный порт и кабели модема

Последовательный порт на вашем компьютере можно использовать одним из двух способов:

1. Для подключения компьютера, терминала или другого оконечного оборудования данных (DTE) к модему или другому оборудованию передачи данных (DCE).
2. Для подключения одного DTE напрямую к другому, например ПК к другому компьютер или какое-то устройство.

Для каждого способа требуется кабель разного типа. Соединения между ПК и модем используйте модемный кабель (в котором провода проходят «прямо», штырь к pin), тогда как соединения между двумя компьютерами используют нуль-модем кабель (в котором пары проводов перекрестно соединены). Чтобы усложнить дело, на каждом конце могут потребоваться различные типы разъемов. Хотя DCE порт почти всегда женский DB25, а порт ПК всегда должен мужского пола порт ПК может принимать разные формы: DB25, DB9, Din8, RJ45, USB и т. Д .; таким образом, возможно множество комбинаций.

Подключить последовательный порт к внешнему модему обычно просто. потому что все внешние модемы имеют одинаковый разъем данных (розетка DB25) и для любого компьютера с последовательным портом, независимо от типа разъема должен быть доступен модемный кабель (обычно из производитель компьютера).

Однако соединить два компьютера вместе может быть сложнее.

Стандарт RS-232

Стандарт RS-232 Ассоциации электронной промышленности (EIA) был универсальный, стабильный и надежный способ подключения компьютеров и / или оконечные устройства вместе десятилетиями; все остальное, кажется, приходит и идти.Стандарт описывает ряд электрических сигналов, каждый из которых передается. на собственном проводе (цепи) между DTE и DCE. Хотя RS-232 не указать конфигурации разъемов, два стали стандартами де-факто: DB25 (25-контактный разъем, в котором обычно используется не более 10 проводов), и DB-9 (9-контактный разъем, в котором обычно используются все 9 проводов). Стол показывает схемы, используемые в соединениях компьютер / модем.

Схема	V.24	Имя	Направление	DB25	DB9	Описание
FG	(1)	Заземление рамы		1	—	Электробезопасность
TD	103	Переданные данные	К DCE	2	3	Данные с компьютера
RD	104	Полученные данные	К DTE	3	2	Данные на компьютер
РТС	105	Запрос на отправку (2)	К DCE	4	7	Аппаратное управление потоком
CTS	106	Отменить отправку	К DTE	5	8	Аппаратное управление потоком
DSR	107	Набор данных готов	К DTE	6	6	DCE включен и находится в режиме данных
SG	102	Сигнальная земля		7	5	Ссылка для измерения напряжения
CD	109	Обнаружение несущей (3)	К DTE	8	1	Модемы обмениваются данными
ДТР	108	Терминал данных готов	К DCE	20	4	DTE включено и находится в режиме данных
RI	125	Индикатор звонка	К DTE	22	9	Телефон звонит

1.V.24 — это эквивалент европейского стандарта RS-232, совместимый, но использующий разная терминология.
2. RTS также известен как готовность к приему (RTR).
3. CD также известен как Data Carrier Detect (DCD) или Received Line Signal. Индикатор (RLSI).

Провода TD и RD несут данные, провод заземления сигнала позволяет сигналы на других проводах, которые необходимо измерить, и другие цепи контролируют состояние подключения. На рисунке II-5 из с использованием C-Kermit показано три распространенных типа разъемов (DB25, DB9, Mini Din8) с нумерацией контактов для используется для каждого пола.Как видите, два пола зеркальны. изображения друг друга, поэтому, когда они сопрягаются, контакт 1 соединяется с контактом 1, контактом 2 к контакту 2 и так далее. Нажмите на диаграмму для увеличения

Описание сигналов модема

Последовательный порт компьютера или терминала разработан и предназначен для подключен к модему. Драйвер устройства и / или контроллер для порта относитесь к схемам следующим образом:

Переданные данные (TD)

Переносит данные с компьютера на модем.Обратите внимание, что модем получает данные на свой вывод передачи данных.

Полученные данные (RD)

Переносит данные с модема на компьютер. Обратите внимание, что модем отправляет данные на свой вывод полученных данных.

Запрос на отправку (RTS)

Сегодня этот сигнал обычно используется, чтобы указать, что компьютер подготовлен к приему данных от модема (также может использоваться в полудуплексном режиме) сообщение для запроса разрешения на передачу, отсюда и название).

Готово к отправке (CTS)

Указывает, что модем готов к приему данных с компьютера. RTS и CTS, действуя вместе, обеспечивают мгновенное, эффективное и надежная форма управления потоком, называемая RTS / CTS или «аппаратное» управление потоком. Без этого данные могут быть потеряны или повреждены из-за разницы в скорости. или мощности подключенных устройств.

Набор данных готов (DSR)

Указывает, что модем включен и находится в режиме данных.

Обнаружение несущей (CD)

Указывает, что модем имеет телефонное соединение с другим модемом и успешно с ним общается.Когда сигнал CD идет от Off на On, это означает, что другой модем только что «ответил на звонок». Когда это изменяется с Вкл на Выкл, это означает, что соединение с телефоном просто прервано.

Готовность терминала данных (DTR)

Указывает, что компьютер включен, находится в режиме данных и «платит» внимание »на модем. При появлении сигнала DTR переходит из Вкл в Выкл, а модем имеет активное телефонное соединение, это заставляет модем вешать трубку телефон.

Индикатор звонка (RI)

Указывает, что телефон, к которому подключен модем, звонит и звонок ждет ответа.

Модемные соединения (от DTE к DCE)

Модемный кабель прост, и различные сигналы выполняют свою работу в одном простой способ. Кабель должен передавать все сигналы, перечисленные в предыдущий раздел, плюс сигнальное заземление (и заземление корпуса для электрических безопасность) для правильной работы модемного соединения. Большинство компьютеров имеют штекерный разъем последовательного порта DB25 или DB9. Если это DB25, тогда все провода в кабеле «прямые», контакт 1 на один конец к штырю 1 на другом; 2–2 и так далее, как показано на рисунке.Провода для контактов 9-19 и 23-25 ​​могут отсутствовать в кабеле, так как они вообще не используется. Если в компьютере есть разъем DB-9, то провода подключают соответствующие контакты, как показано в таблице выше: 2-к-3, 3-к-2, 4-к-7 и так далее.

Последовательные порты компьютера и терминала должны быть штыревыми, поэтому компьютер конец штатного модемного кабеля — мама. Если последовательный порт имеет гнездовой разъем, вы можете купить «Смена пола».

Прямые последовательные соединения (от DTE к DTE)

Когда два компьютера (или другие DTE) должны быть подключены напрямую, каждый должен быть «обманут», заставив думать, что другой является модемом (DCE).Уловка сделано полностью с проводами, соединяющими пины. В результате нуль-модемный кабель — кабель, который присутствует на каждом компьютере как если бы он выходил из модема. Есть несколько классов нуль-модемных кабелей, каждый со многими вариантами:

Минимум 3- или 4-проводный кабель

В этом кабеле RD и TD перекрестно соединены, и сигнальная земля идет хотя прямо (и, возможно, также Frame Ground). Такой кабель обеспечивает нет аппаратного управления потоком и нет мониторинга соединения.Это могло бы представляют проблемы для некоторого программного обеспечения или драйверов устройств, которым требуется серийный подключение к порту для представления сигналов CD, DSR и / или CTS, прежде чем разрешить Обмен данными.

Кабель Fakeout

Этот кабель (модель A на рисунке II-6) также имеет только три функциональных провода. идет из конца в конец, но оставшиеся сигналы «подделываются» перемычка исходящих сигналов каждого компьютера обратно в соответствующие входящие: DTR на CD, RTS на CTS и так далее. Это проходит трудности с ПО и драйверами устройств, но на самом деле не дает статус любого соединения, ни возможность аппаратного потока контроль.

Настоящий нуль-модемный кабель

Полнофункциональный нуль-модемный кабель (модель B на рисунке) позволяет аппаратного управления потоком данных и для каждого компьютера, чтобы определить, активен. В этом кабеле комплементарные цепи пересекаются сквозной, а не перемычкой внутри каждого разъема: RD и TD, RTS и CTS, DTR, CD и т. Д., Поэтому (например) программное обеспечение на одном конце соединение может «повесить трубку», отключив сигнал DTR и программное обеспечение на другом конце увидит, что сигнал компакт-диска пропадет, даже если там нет ни телефонов, ни модемов.

На рисунке показаны подключения разъемов DB25; используйте приведенную выше таблицу, чтобы получить соответствующие контакты для DB9.

Кстати, хотя в былые времена для нас было обычным делом строить собственные кабели, гораздо проще (да и тогда) просто купить «модем» устранитель «или» нуль-модемный адаптер «из компьютерного магазина (ПОИСК). Это двусторонний разъем, в котором уже есть все модели B кроссоверы реализованы внутри.Они бывают мужского-мужского, мужского-женского и женско-женские разновидности. Подключите к каждому компьютеру обычный модемный кабель и затем соедините два модемных кабеля с модулем исключения модема.

У нужного вам элиминатора модема есть разъем соответствующей формы. (DB9 или DB25) и пол (мужской или женский) на каждом конце, и асинхронный , НЕ синхронный. Синхронный нуль-модем — это что-то остальное полностью, с электроникой, генераторами тактовых импульсов и так далее.

Для более подробной информации см. Книги Кермита.

---

Кабели для последовательного порта и модема / Проект Кермит / Колумбийский университет / [email protected] / 2006-11-28

Последовательная связь

— learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 88

Электромонтаж и оборудование

Последовательная шина состоит всего из двух проводов — один для отправки данных, а другой — для приема.Таким образом, последовательные устройства должны иметь два последовательных контакта: приемник, RX , и передатчик, TX .

Важно отметить, что эти ярлыки RX и TX относятся к самому устройству. Таким образом, RX от одного устройства должен переходить в TX другого, и наоборот. Это странно, если вы привыкли подключать VCC к VCC, GND к GND, MOSI к MOSI и т. Д., Но это имеет смысл, если подумать. Передатчик должен разговаривать с приемником, а не с другим передатчиком.

Последовательный интерфейс, через который оба устройства могут отправлять и получать данные, — это полнодуплексный или полудуплексный . Полнодуплексный режим означает, что оба устройства могут отправлять и получать одновременно. Полудуплексная связь означает, что последовательные устройства должны по очереди отправлять и получать.

Некоторые последовательные шины могут обходиться без единого соединения между отправляющим и принимающим устройством. Например, все наши ЖК-дисплеи с последовательным подключением — это уши, и на самом деле у них нет никаких данных для обратной передачи на управляющее устройство.Это то, что известно как симплексная последовательная связь . Все, что вам нужно, это один провод от TX ведущего устройства до RX линии слушателя.

Аппаратная реализация

Мы рассмотрели асинхронный последовательный порт с концептуальной стороны. Мы знаем, какие провода нам нужны. Но как на самом деле реализуется последовательная связь на уровне сигнала? На самом деле, разными способами. Существуют всевозможные стандарты для последовательной передачи сигналов. Давайте посмотрим на пару наиболее популярных аппаратных реализаций последовательного интерфейса: логического уровня (TTL) и RS-232.

Когда микроконтроллеры и другие низкоуровневые ИС взаимодействуют последовательно, они обычно делают это на уровне TTL (транзисторно-транзисторная логика). Последовательный TTL Сигналы существуют между диапазоном напряжения питания микроконтроллера — обычно от 0 В до 3,3 В или 5 В. Сигнал на уровне VCC (3,3 В, 5 В и т. Д.) Указывает либо на свободную линию, либо на бит со значением 1, либо на стоповый бит. Сигнал 0 В (GND) представляет либо стартовый бит, либо бит данных со значением 0.

RS-232, который можно найти на некоторых из более древних компьютеров и периферийных устройств, похож на TTL-последовательный порт, перевернутый с ног на голову.Сигналы RS-232 обычно находятся в диапазоне от -13 В до 13 В, хотя в спецификации допускается любое значение от +/- 3 В до +/- 25 В. В этих сигналах низкое напряжение (-5 В, -13 В и т. Д.) Указывает либо на свободную линию, либо на стоповый бит, либо на бит данных со значением 1. Высокий сигнал RS-232 означает либо стартовый бит, либо 0- бит данных значения. Это своего рода противоположность серийному TTL.

Между двумя стандартами последовательных сигналов, TTL намного проще внедрить во встроенные схемы. Однако низкие уровни напряжения более подвержены потерям на длинных линиях передачи.RS-232 или более сложные стандарты, такие как RS-485, лучше подходят для последовательной передачи на большие расстояния.

Когда вы подключаете два последовательных устройства вместе, важно убедиться, что их сигнальные напряжения совпадают. Вы не можете напрямую связать последовательное устройство TTL с шиной RS-232. Вам придется изменить эти сигналы!

---

Продолжая, мы рассмотрим инструменты, которые микроконтроллеры используют для преобразования своих данных по параллельной шине в последовательный интерфейс и обратно. UART!

---

← Предыдущая страница
Правила серийного номера

Информация о распиновке последовательного кабеля RS232

Схема последовательного кабеля RS232

Практически ничто в компьютерном интерфейсе не сбивает с толку больше, чем выбор правильного последовательного кабеля RS232.Эти страницы предназначены для предоставления информации о наиболее распространенных последовательных кабелях RS232 при обычном использовании компьютера или, на более распространенном языке, «Как мне соединять устройства и компьютеры с помощью RS232?»

Назначение контактов последовательного разъема RS232

Разъем RS232 изначально был разработан для использования 25 контактов. Распиновка разъема DB25 предназначена для вторичного последовательного канала связи RS232. На практике присутствует только один последовательный канал связи с сопутствующим подтверждением связи.Было выпущено очень мало компьютеров, в которых реализованы оба последовательных канала RS232. Примерами этого являются модели Sun SparcStation 10 и 20 и Dec Alpha Multia. Также на ряде моделей модемов Telebit присутствует вторичный канал. Его можно использовать для запроса статуса модема, когда модем находится в сети и занят связью. На персональных компьютерах сегодня чаще используется меньшая версия DB9. На схемах черным цветом показаны сигналы, общие для обоих типов разъемов. Определенные контакты, присутствующие только на большем разъеме, показаны красным.Обратите внимание, что защитное заземление назначено контакту на большом разъеме, где внешний разъем используется для этой цели с версией разъема DB9.

Распиновка также показана для модифицированного модульного разъема DEC. Этот тип разъема использовался в системах, созданных Digital Equipment Corporation; в первые дни один из лидеров в мире мэйнфреймов. Хотя этот последовательный интерфейс является дифференциальным (прием и передача имеют свой собственный уровень плавающего заземления, чего нет в обычном RS232), с этим интерфейсом можно подключать устройства, совместимые с RS232, поскольку уровни напряжения битовых потоков находятся в одном диапазоне. .Если определение RS232 было сосредоточено на соединении DTE, оконечного оборудования данных (компьютеров, принтеров и т. Д.) С DCE, оборудования передачи данных (модемов), MMJ в первую очередь определялось для соединения двух DTE напрямую.

Распиновка RS232 DB9

Распиновка DEC MMJ

Распиновка RS232 DB25

Преобразователь RS232 DB25 в DB9

Первоначальная распиновка RS232 была разработана для 25-контактного разъема типа Sub D.С момента появления на IBM-AT последовательного порта меньшего размера обычно используются 9-контактные разъемы RS232. В смешанных приложениях можно использовать преобразователь с 9 на 25 контактов для подключения разъемов разных размеров. Поскольку большинство компьютеров оснащены версией последовательного порта DB9, во всех примерах проводки на этом веб-сайте этот разъем будет использоваться по умолчанию. Если вы хотите использовать пример с DB25, просто замените номера контактов разъема в соответствии с приведенной ниже таблицей преобразования.

Преобразователь RS232 DB9 в DB25

DB9 — преобразование DB25

DB9	DB25	Функция
1	8	Обнаружение носителя данных
2	3	Получение данных
3	2	Передача данных
4	20	Терминал данных готов
5	7	Сигнальная масса
6	6	Набор данных готов
7	4	Запрос на отправку
8	5	Отменить отправку
9	22	Индикатор звонка

Контрольные штекеры последовательного шлейфа RS232

Следующие разъемы RS232 могут использоваться для тестирования последовательного порта на вашем компьютере.Линии данных и рукопожатия были связаны. Таким образом, все данные будут немедленно отправлены обратно. ПК сам контролирует рукопожатие. Первый тестовый штекер можно использовать для проверки работы последовательного порта RS232 с помощью стандартного программного обеспечения терминала. Вторая версия может использоваться для проверки полной функциональности последовательного порта RS232 с помощью Norton Diagnostics или CheckIt.

Тестовый штекер RS232 для программного обеспечения эмуляции терминала

...

DB9	DB25	Функция
1 + 4 + 6	6 + 8 + 20	DTR	⇒	CD + DSR
2 + 3	2 + 3	Tx	⇒	Rx
7 + 8	4 + 5	РТС	⇒	CTS

Разъем RS232 loopback для тестирования Norton Diagnostics и CheckIt

...

DB9	DB25	Функция
1 + 4 + 6 + 9	6 + 8 + 20 + 22	DTR	⇒	CD + DSR + RI
2 + 3	2 + 3	Tx	⇒	Rx
7 + 8	4 + 5	РТС	⇒	CTS

Тестирование выполняется в несколько этапов.Данные отправляются по линии Tx, и полученная информация на входе Rx затем сравнивается с исходными данными.

Уровень сигнала на линиях DTR и RTS также контролируется тестовым программным обеспечением, и подключенные входы считываются в программном обеспечении, чтобы убедиться, что эти уровни сигналов возвращаются должным образом. Второй тестовый штекер RS232 имеет то преимущество, что также можно тестировать входную линию RI кольцевого индикатора. Этот вход используется модемами для сигнализации о входящем звонке на подключенный компьютер.

Нуль-модемные кабели RS232

Самый простой способ соединить два ПК — использовать нуль-модемный кабель RS232. Единственная проблема заключается в большом количестве доступных нуль-модемных кабелей RS232. Для простых подключений достаточно трехлинейного кабеля RS232, соединяющего сигнальную землю и линии приема и передачи. Однако в зависимости от используемого программного обеспечения может потребоваться какое-то подтверждение связи. Используйте таблицу выбора нуль-модема RS232, чтобы найти подходящий нуль-модемный кабель для каждой цели.Для прямого кабельного соединения Windows 95/98 / ME хорошим выбором будет нуль-модемный кабель RS232 с обратной связью.

Нуль-модемные кабели

RS232 с подтверждением связи могут быть определены множеством способов, включая подтверждение установления связи с обратной связью для каждого ПК или полное установление связи между двумя системами. Здесь показаны наиболее распространенные типы нуль-модемных кабелей.

.

Разъем 1	Разъем 2	Функция
2	3	Rx	⇐	Tx
3	2	Tx	⇒	Rx
5	5	Сигнальная масса

.....

Разъем 1	Разъем 2	Функция
2	3	Rx	⇐	Tx
3	2	Tx	⇒	Rx
5	5	Сигнальная масса
1 + 4 + 6	–	DTR	⇒	CD + DSR
–	1 + 4 + 6	DTR	⇒	CD + DSR
7 + 8	–	РТС	⇒	CTS
–	7 + 8	РТС	⇒	CTS

....

Разъем 1	Разъем 2	Функция
1	7 + 8	РТС 2	⇒	CTS 2 + CD 1
2	3	Rx	⇐	Tx
3	2	Tx	⇒	Rx
4	6	DTR	⇒	DSR
5	5	Сигнальная масса
6	4	DSR	⇐	DTR
7 + 8	1	РТС 1	⇒	CTS 1 + CD 2

...

Разъем 1	Разъем 2	Функция
2	3	Rx	⇐	Tx
3	2	Tx	⇒	Rx
4	6	DTR	⇒	DSR
5	5	Сигнальная масса
6	4	DSR	⇐	DTR
7	8	РТС	⇒	CTS
8	7	CTS	⇐	РТС

.