KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 39.
Wskaż prawidłowe podłączenie wskaźnika czuwania (LED) do wyjścia typu OC (OUT). Napięcie panujące na wyjściu AUX jest równe +12 V.
Ilustracja przedstawia cztery schematy elektryczne oznaczone literami A, B, C i D, które pokazują różne sposoby podłączenia
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wyjście typu OC nie podaje dodatniego napięcia, tylko zwykle "ściąga" prąd do masy. Dlatego LED z rezystorem ograniczającym prąd łączy się szeregowo między +12 V (AUX) a OUT: anoda LED do +12 V, dalej rezystor i katoda do OUT (lub odwrotnie w szeregu), tak aby prąd płynął, gdy OUT przewodzi.

Pełne wyjaśnienie:

Wyjście typu OC (open collector, "otwarty kolektor") jest realizowane tranzystorem, który w typowej aplikacji działa jako element ściągający do masy (tzw. "sinking"). Oznacza to, że samo wyjście nie generuje stanu wysokiego przez podanie +12 V; zamiast tego w stanie aktywnym zwiera (przez tranzystor) wyjście do masy, umożliwiając przepływ prądu z zewnętrznego zasilania przez obciążenie.

Skoro na AUX dostępne jest +12 V, a OUT jest wyjściem OC, to poprawny wskaźnik czuwania (LED) powinien być włączony tak, aby prąd płynął z +12 V przez elementy w szeregu do wyjścia OUT, a następnie do masy przez tranzystor w układzie OC. Kluczowe są dwie zasady:

  • LED musi mieć ograniczony prąd – zawsze stosuje się rezystor w szeregu z diodą. Brak rezystora grozi uszkodzeniem LED lub przeciążeniem wyjścia.
  • Polaryzacja LED – aby świeciła, musi być spolaryzowana w kierunku przewodzenia. Przy zasilaniu +12 V i wyjściu ściągającym do masy typowo anoda LED jest po stronie +12 V, a katoda po stronie OUT.

Dlatego właściwe połączenie to: +12 V (AUX) → rezystor (np. 1 kΩ) → LED → OUT (kolejność LED i rezystora w szeregu może być zamienna, ale biegunowość LED względem +12 V i OUT musi pozostać prawidłowa). Gdy OUT przejdzie w stan aktywny (tranzystor przewodzi), prąd popłynie i LED zaświeci. Gdy OUT jest nieaktywne (tranzystor nie przewodzi), obwód jest otwarty i LED gaśnie.

Dlaczego pozostałe warianty połączeń bywają błędne? Najczęstsze nieprawidłowości to:

  • Podłączenie LED tak, jakby OUT podawało +12 V (jak wyjście push-pull) – wtedy LED może nie świecić, bo brak zamkniętej drogi prądu.
  • Brak rezystora lub włączenie go równolegle do LED – prąd nie jest poprawnie ograniczony, co jest niebezpieczne dla diody i wyjścia.
  • Odwrócenie polaryzacji LED (katoda do +12 V) – dioda pozostaje zaporowo spolaryzowana i nie świeci mimo poprawnego sterowania OUT.

W praktyce przy napięciu 12 V rezystor rzędu 1 kΩ jest często spotykany w roli bezpiecznego ogranicznika prądu dla typowej diody LED, zapewniając świecenie bez nadmiernego obciążania wyjścia OC.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wyjście OC to wyjście tranzystorowe, które zwykle nie "podaje plusa", lecz działa jak klucz do masy. W stanie aktywnym umożliwia przepływ prądu z zewnętrznego zasilania przez obciążenie do masy. W stanie nieaktywnym obwód jest "otwarty", więc prąd nie płynie.
LED nie ogranicza samodzielnie prądu w bezpieczny sposób. Bez rezystora prąd może gwałtownie wzrosnąć, co prowadzi do uszkodzenia LED albo przeciążenia wyjścia OC. Rezystor w szeregu stabilizuje prąd i pozwala dobrać jasność bez ryzyka.
Najczęściej łączy się +12 V → rezystor → LED → OUT(OC), a OUT w stanie aktywnym ściąga do masy. Ważna jest polaryzacja: anoda LED po stronie +12 V, katoda po stronie OUT. Rezystor i LED muszą być w szeregu.
Najczęściej dłuższa nóżka to anoda, krótsza to katoda. Na obudowie bywa też spłaszczenie od strony katody. W schematach katoda jest po stronie "kreski" symbolu diody. Przy błędnej polaryzacji LED zwykle nie świeci.
W szeregu kolejność elementów (rezystor przed LED czy za LED) nie zmienia prądu, więc zwykle jest obojętna. Znaczenie ma natomiast poprawne włączenie LED względem biegunów zasilania oraz fakt, że rezystor ma być szeregowo, a nie równolegle.
Wyjście OC często nie zapewnia stanu wysokiego (nie źródłuje prądu), tylko ściąga do masy. Jeśli LED jest wpięta tak, jak do wyjścia podającego +12 V, może zabraknąć drogi przepływu prądu. Poprawnie trzeba zasilić LED z AUX i zamknąć obwód przez OUT.
Zwykle nie, bo OC nie jest "źródłem napięcia" dla stanu wysokiego. Potrzebujesz zewnętrznego zasilania (np. AUX +12 V) lub rezystora podciągającego, aby prąd miał skąd popłynąć. OC pełni rolę klucza, a nie pełnego sterownika push-pull.
Najczęstsze pomyłki to: brak rezystora szeregowego, rezystor wpięty równolegle, odwrócenie polaryzacji LED oraz traktowanie OC jak wyjścia, które "podaje +12 V". W efekcie LED nie świeci albo wyjście/LED ulega przeciążeniu.
To zależy od sposobu podłączenia. W typowym układzie +12 V → rezystor → LED → OUT LED świeci, gdy OUT jest aktywne (tranzystor przewodzi i ściąga do masy). Jeśli potrzebujesz odwrotnej logiki, trzeba zmienić sposób sterowania lub użyć innego wyjścia.
Ćwicz rozpoznawanie, czy wyjście jest "sinking" czy "sourcing", i zawsze rysuj drogę prądu od plusa do masy. Powtarzaj zasady polaryzacji LED oraz rolę rezystora szeregowego. Dobrą metodą jest analiza: "skąd płynie prąd i gdzie wraca", zanim wybierzesz schemat.
info

Około 47% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Wyjście typu OC nie podaje dodatniego napięcia, tylko zwykle "ściąga" prąd do masy."

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" (The Art of Electronics), rozdziały o tranzystorach i wyjściach typu open-collector/open-drain, wydania polskie (weryfikacja pojęć OC i sposobu obciążania).
  • Manfred Tietze, Christian Schenk, "Układy półprzewodnikowe" (Halbleiter-Schaltungstechnik), rozdziały o tranzystorach jako kluczach oraz sterowaniu obciążeniami (zastosowanie wyjść ściągających).

Materiały:

  • Rozdział z podstaw elektroniki o diodach i ograniczaniu prądu LED
  • Materiały dydaktyczne o wyjściach tranzystorowych OC/OD (sinking/sourcing) w automatyce i elektronice
  • Ćwiczenia laboratoryjne: podłączenie LED do wyjścia OC z rezystorem oraz pomiar prądu LED

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego