KWALIFIKACJA ELM5 - CZERWIEC 2021

PYTANIE NR 39.
Wskaż układ prawidłowego podłączenia wskaźnika czuwania (LED) do wyjścia typu OC (OUT). Napięcie na wyjściu AUX jest równe +12 V.
Ilustracja przedstawia cztery schematy elektryczne oznaczone jako Układ 1, Układ 2, Układ 3 i Układ 4.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wyjście OC w stanie aktywnym zwiera OUT do masy, więc aby LED świeciła, prąd musi popłynąć z AUX (+12 V) przez rezystor i diodę do OUT.
Poprawna jest polaryzacja: anoda do +12 V, katoda do OUT oraz rezystor rzędu 1 kΩ, co daje ok. 10 mA.

Pełne wyjaśnienie:

Wyjście typu OC (open collector) działa jak tranzystor "ściągający" sygnał do masy: gdy wyjście jest aktywne, tranzystor przewodzi i zacisk OUT jest zwierany do GND. Gdy wyjście jest nieaktywne, tranzystor jest zatkany, a OUT ma wysoką impedancję. To oznacza, że samo wyjście OC nie "podaje" dodatniego napięcia – do uzyskania stanu wysokiego potrzebne jest podciągnięcie do zasilania.

Aby podłączyć wskaźnik czuwania (LED) tak, by świecił przy aktywnym OC, zasilanie +12 V (AUX) musi dostarczać prąd do diody, a wyjście OUT ma ten prąd "odebrać" do masy. Dlatego LED musi być spolaryzowana w kierunku przewodzenia: anoda po stronie +12 V, katoda po stronie OUT. Dodatkowo konieczny jest rezystor ograniczający prąd, aby nie uszkodzić LED.

Dobór rezystora wynika z typowych parametrów LED: spadek ok. 2 V i prąd wskaźnikowy rzędu 10 mA. Dla 12 V sensowna wartość to w przybliżeniu 1 kΩ (bo (12 V − 2 V) / 0,01 A ≈ 1000 Ω). To zapewnia widoczne świecenie i bezpieczny prąd.

  • Układ 3 jest poprawny: ma właściwą polaryzację LED (AUX → rezystor → LED → OUT) oraz rezystor 1 kΩ.
  • Układ 1 ma poprawną polaryzację, ale rezystor 1 MΩ daje znikomy prąd, więc typowa LED nie będzie świecić lub będzie świecić bardzo słabo.
  • Układ 2 ma dodatkowo odwróconą diodę (kierunek zaporowy), więc prąd nie popłynie i LED nie zaświeci.
  • Układ 4 ma rezystor 1 kΩ, ale dioda jest odwrócona, więc również nie świeci mimo "dobrego" rezystora.

Na egzaminie warto zapamiętać regułę: OC = ściąganie do masy, więc element sygnalizacyjny zwykle podłącza się do plusa zasilania, a wyjście OC zamyka obwód do GND.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Wyjście OC to wyjście tranzystorowe, które w stanie aktywnym zwiera wyjście do masy (GND), a w stanie nieaktywnym jest w stanie wysokiej impedancji. Nie potrafi samo z siebie "podać" plusa zasilania, dlatego zwykle wymaga zewnętrznego podciągnięcia do dodatniego napięcia.
Ponieważ w OC tranzystor jedynie ściąga wyjście do masy. Gdy tranzystor jest wyłączony, wyjście "wisi" i bez pull-up nie ma zdefiniowanego stanu wysokiego. Podciągnięcie do +12 V (np. przez LED z rezystorem) zapewnia przepływ prądu i poprawną sygnalizację.
Aby LED świeciła, musi być włączona w kierunku przewodzenia: anoda do wyższego potencjału (tu: AUX +12 V przez rezystor), a katoda do niższego (tu: OUT, które przy aktywnym OC jest zwarte do GND). Odwrócenie polaryzacji zwykle uniemożliwia świecenie.
Stosuje się przybliżenie: R = (Uzasilania − ULED) / I. Dla 12 V, LED ok. 2 V i prądu ok. 10 mA wychodzi około 1 kΩ. Zbyt mały rezystor grozi uszkodzeniem LED, a zbyt duży da bardzo słabe świecenie.
Zwykle nie. Rezystor 1 MΩ ograniczy prąd do mikroamperów, co jest dużo poniżej typowego prądu świecenia LED wskaźnikowej. Efekt to brak widocznego świecenia lub ledwie zauważalne żarzenie. W praktyce dla 12 V częściej spotyka się wartości rzędu setek omów do kilku kilo omów.
LED nie jest odbiornikiem "na stałe 12 V" – po przekroczeniu napięcia przewodzenia prąd rośnie gwałtownie. Bez rezystora ograniczającego prąd może przekroczyć dopuszczalną wartość, co prowadzi do przegrzania i uszkodzenia diody oraz przeciążenia wyjścia OC.
Świeci wtedy, gdy wyjście OC jest aktywne, czyli tranzystor przewodzi i OUT jest praktycznie na poziomie masy. Wtedy obwód zamyka się: +12 V (AUX) → rezystor → LED → OUT → GND. Gdy OC jest nieaktywne (OUT w stanie wysokiej impedancji), prąd nie płynie i LED gaśnie.
Wyjście push-pull potrafi zarówno podać "1" (źródłować prąd), jak i "0" (ściągać). Wyjście OC zasadniczo tylko ściąga do masy i wymaga zewnętrznego elementu podciągającego do plusa. W zadaniach z LED OC często oznacza, że LED ma być zasilana z AUX.
Wyjścia OC spotyka się m.in. w systemach alarmowych, automatyce i modułach sterujących, gdzie trzeba łatwo sterować obciążeniem z zewnętrznego zasilania (np. 12 V) lub łączyć sygnały (tzw. wired-OR). Ułatwiają współpracę z różnymi napięciami przy zachowaniu wspólnej masy.
Najczęstsze pomyłki to: odwrotna polaryzacja LED (nie świeci), zbyt duży rezystor (świeci bardzo słabo), brak rezystora (uszkodzenie LED) oraz błędne założenie, że OC "wystawia" +12 V jak typowe wyjście. Na schemacie zawsze sprawdź kierunek prądu i rolę OUT.
info

Statystycznie 42% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics", 3rd Edition, rozdział o tranzystorach i wyjściach typu open-collector/open-drain (sekcje dot. interfejsowania wyjść i LED), Cambridge University Press, 2015
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Microelectronic Circuits", 7th Edition, rozdziały dot. tranzystorów BJT jako przełączników oraz konfiguracji z otwartym kolektorem, Oxford University Press, 2014
  • Texas Instruments, "Understanding Open-Drain and Open-Collector Outputs" (nota aplikacyjna/artykuł techniczny), https://www.ti.com/lit/ (wyszukiwanie w serwisie TI po tytule dokumentu) - accessed 2026-02-19

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki: tranzystory, wyjścia OC/otwarty kolektor
  • Noty aplikacyjne i opisy wyjść tranzystorowych w instrukcjach central alarmowych/sterowników
  • Ćwiczenia warsztatowe: podłączanie LED z rezystorem do zasilania 12 V i wyjścia ściągającego do masy

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego