Mi az áramkör és miért kell áramkört építeni?
Mielőtt részletesen foglalkoznék egy áramkör kialakításával, először tudassa velünk, mi az áramkör, és miért kell áramkört építeni.
Áramkör bármely hurok, amelyen keresztül az anyag továbbjut. Egy elektronikus áramkör esetében a hordozott anyag az elektronikai töltés, és ezen elektronok forrása a feszültségforrás pozitív kapcsa. Amikor ez a töltés a pozitív terminálról a hurokon keresztül áramlik és eléri a negatív terminált, akkor azt mondják, hogy az áramkör befejeződött. Ez az áramkör azonban több olyan komponensből áll, amelyek sok szempontból befolyásolják a töltés áramlását. Egyesek akadályozhatják a töltés áramlását, néhány egyszerű tárolót, vagy eloszthatják a töltést. Van, aki külső energiaforrást igényel, van, aki energiát szolgáltat.
Számos oka lehet annak, hogy áramkört kell építeni. Időnként szükség lehet egy lámpa izzására, egy motor működtetésére stb. Mindezeket az eszközöket - a lámpákat, a motort, a LED-et úgy hívjuk, hogy terhelés. Minden terheléshez bizonyos áramra vagy feszültségre van szükség a működés megkezdéséhez. Ez a feszültség lehet állandó egyenfeszültség vagy váltakozó feszültség. Azonban nem lehet áramkört építeni csak forrás és terhelés mellett. Szükségünk van még néhány alkatrészre, amelyek segítenek a töltés megfelelő áramlásában, és feldolgozzák a forrás által biztosított töltetet úgy, hogy megfelelő mennyiségű töltés áramoljon a terhelésre.
Alapvető példa - Szabályozott egyenáramú tápegység a LED működtetéséhez
Vegyünk egy alapvető példát, és lépésről lépésre szabályozzuk az áramkör felépítését.
Probléma nyilatkozat : Tervezzen egy 5 V-os szabályozott egyenáramú tápegységet, amely felhasználható egy LED működtetésére, váltakozó feszültséget használva bemenetként.
Megoldás : Mindenkinek ismernie kell a szabályozott egyenáramú tápellátást. Ha nem, hadd adjak egy rövid ötletet. Az áramkörök nagy része ill elektronikus eszközök működésükhöz egyenfeszültség szükséges. Használhatunk egyszerű elemeket a feszültség biztosítására, de az akkumulátorok legfőbb problémája korlátozott élettartamuk. Emiatt az egyetlen módunk az, hogy otthonaink váltóáramú tápfeszültségét átalakítsuk a szükséges egyenfeszültségre.
Csak arra van szükségünk, hogy ezt az AC feszültséget egyenárammá alakítsuk át. De ez nem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik. Tehát legyen egy rövid elméleti elképzelésünk arról, hogyan lehet az AC feszültséget szabályozott DC feszültséggé alakítani.
Blokkolja a diagramot ElProCus
Az áramkör mögött álló elmélet
- A tápfeszültség váltakozó feszültségét 230 V feszültségen először egy alacsony feszültségű váltóárammal csökkentik egy transzformátor segítségével. A transzformátor egy olyan eszköz, amelynek két tekercse van - elsődleges és szekunder -, ahol az elsődleges tekercsen alkalmazott feszültség az induktív csatolás révén a szekunder tekercsen jelenik meg. Mivel a szekunder tekercsnek kisebb a fordulatszáma, a szekunder feszültség kisebb, mint a fokozat nélküli transzformátor primer feszültsége.
- Ezt az alacsony váltakozó feszültséget híd egyenirányító segítségével pulzáló egyenfeszültséggé alakítják. A hídirányító egy 4 dióda elrendezése, amelyek áthidalt formában vannak elhelyezve, oly módon, hogy az egyik dióda anódja és egy másik dióda katódja csatlakozik a feszültségforrás pozitív kapcsaihoz, és ugyanúgy a másik két dióda anódja és katódja a feszültségforrás negatív kapcsaira csatlakozik. Ezenkívül két dióda katódjai a feszültség pozitív polaritásához, két dióda anódja pedig a kimeneti feszültség negatív polaritásához kapcsolódnak. Minden félciklushoz az ellentétes diópár vezet és pulzáló egyenfeszültség jön létre a hídirányítón.
- Az így kapott pulzáló egyenfeszültség hullámokat tartalmaz AC feszültség formájában. Ezen hullámok eltávolításához szűrőre van szükség, amely kiszűri a hullámokat az egyenfeszültségből. A kondenzátor párhuzamosan helyezkedik el a kimenettel úgy, hogy a kondenzátor (impedanciája miatt) nagyfrekvenciás váltakozó jeleket engedjen át a földre, és az alacsony frekvenciájú vagy egyenáramú jel blokkolva legyen. Így a kondenzátor aluláteresztő szűrőként működik.
- A kondenzátorszűrő által előállított kimenet a szabályozatlan egyenfeszültség. Szabályozott egyenfeszültség előállításához olyan szabályozót használnak, amely állandó egyenfeszültséget fejleszt.
Most kezdjünk bele egy egyszerű AC-DC szabályozott tápegység áramkörének megtervezésébe egy LED működtetésére.
Az áramkör kiépítésének lépései
1. lépés: Áramkörtervezés
Egy áramkör megtervezéséhez ötletünk kell az áramkörben szükséges minden egyes alkatrész értékéről. Most nézzük meg, hogyan tervezünk egy szabályozott egyenáramú áramellátási áramkört.
1. Döntse el az alkalmazandó szabályozót és annak bemeneti feszültségét.
Itt 5 V állandó feszültségre van szükség 20 mA-nél, a kimeneti feszültség pozitív polaritásával. Emiatt szükségünk van egy szabályozóra, amely 5 V kimenetet biztosít. Ideális és hatékony választás az IC LM7805 szabályozó. Következő követelményünk a szabályozó bemeneti feszültségigényének kiszámítása. Egy szabályozó esetében a minimális bemeneti feszültségnek a kimeneti feszültségnek hárommal hozzáadott értéknek kell lennie. Ebben az esetben itt 5 V feszültséghez legalább 8 V bemeneti feszültségre van szükségünk. Helyezzük el a 12 V-os bemenetet.
7805 szabályozó Flickr
2. Döntse el a transzformátort
Most az előállított szabályozatlan feszültség 12 V feszültség. Ez a transzformátorhoz szükséges szekunder feszültség RMS értéke. Mivel az elsődleges feszültség 230 V effektív effektív érték, a fordulási arány kiszámításakor 19 értéket kapunk. Ezért transzformátort kell kapnunk 230 V / 12 V feszültséggel, vagyis 12 V, 20 mA transzformátort.
Lépjen le a transzformátorról Wiki
3. Döntse el a szűrőkondenzátor értékét
A szűrőkondenzátor értéke függ a terhelés által felvett áram mennyiségétől, a szabályozó nyugalmi áramától (ideális áramától), az egyenáramú kimenetben megengedett hullámzás mértékétől és az időtartamtól.
Ahhoz, hogy a transzformátor primer csúcsfeszültsége 17V (12 * sqrt2) legyen, és a diódák teljes cseppje (2 * 0,7V) 1,4V legyen, a kondenzátoron a csúcsfeszültség kb. 15V. Az alábbi képlettel kiszámíthatjuk a megengedett hullámzás mértékét:
∆V = VpeakCap- Vmin
Számítás szerint Vpeakcap = 15V és Vmin a szabályozó minimális bemeneti feszültsége. Így ∆V értéke (15-7) = 8V.
Kapacitás, C = (I * ∆t) / ∆V,
Most a terhelőáram és a szabályozó nyugalmi áramának összege vagyok, és I = 24mA (a nyugalmi áram körülbelül 4mA, a terhelési áram pedig 20mA). Szintén ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. A ∆t értéke a bemeneti jel frekvenciájától függ, és itt a bemeneti frekvencia 50Hz.
Így az összes érték helyettesítésével a C értéke 30microFarad körül lesz. Válasszunk tehát 20microFarad értéket.
Elektrolit kondenzátor Wiki
4. Döntse el az alkalmazott diódák PIV (csúcs inverz feszültsége) értékét.
Mivel a transzformátor szekunder csúcsfeszültsége 17 V, a diódahíd teljes PIV értéke körülbelül (4 * 17), azaz 68 V. Tehát meg kell elégednünk egyenként 100 V PIV besorolású diódákkal. Ne feledje, hogy a PIV az a maximális feszültség, amely a diódára fordított előfeszített állapotában alkalmazható, anélkül, hogy meghibásodna.
PN Junction dióda Nojavanha
2. lépés. Áramkör rajz és szimuláció
Most, hogy megvan az ötlete az egyes komponensek értékéről és a teljes kapcsolási rajzról, kezdjük el rajzolni az áramkört áramkörépítő szoftver segítségével és szimulálni.
Itt a szoftver választásunk a Multisim.
Multisim ablak
Az alábbiakban bemutatjuk az áramkör rajzolását a Multisim segítségével és annak szimulálását.
- Kattintson a Windows panelen a következő linkre: Start >>> Programs -> National -> Instruments -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
- Megjelenik egy multisim szoftverablak, a menüsorral és a kenyérlapra emlékeztető üres területtel az áramkör megrajzolásához.
- A menüsoron válassza a hely -> összetevők elemet
- Megjelenik egy ablak, amelynek címe: „válassza ki az összetevőket”
- Az ‘Adatbázis’ címszó alatt válassza a legördülő menü „Fő adatbázis” elemét.
- A „csoport” cím alatt válassza ki a kívánt csoportot. Ha feszültség- vagy áramforrást vagy földet szeretne keresni. Ha valamilyen alapkomponensre, például ellenállásra, kondenzátorra, stb. Szeretne választani, itt kell először elhelyeznünk a bemeneti váltakozó áramforrást, ezért válassza a Forrás -> Áramforrások -> AC_erő lehetőséget. Az alkatrész elhelyezése után (az ’ok’ gombra kattintva) állítsa az effektív feszültség értékét 230 V-ra, a frekvenciát pedig 50Hz-re.
- Most ismét a komponens ablak alatt válassza ki az basic, majd a transzformátor elemet, majd válassza a TS_ideal lehetőséget. Ideális transzformátor esetén mindkét tekercs induktivitása megegyezik, a kimenet elérése érdekében megváltoztatjuk a szekunder tekercs induktivitását. Most már tudjuk, hogy a transzformátor tekercsek induktivitásának aránya megegyezik a fordulatok arányának négyzetével. Mivel ebben az esetben szükséges fordulási arány 19, ezért a másodlagos tekercs induktivitását 0,27 mH-ra kell állítanunk. (Az elsődleges tekercs induktivitása 100 mH-on van).
- Az összetevők ablak alatt válassza ki az alap, majd a diódákat, majd válassza ki az IN4003 diódát. Válasszon ki 4 ilyen diódát, és helyezze őket egy hídirányító elrendezésbe.
- A komponens ablak alatt válassza ki az basic, majd a Cap _Electrolytic lehetőséget, és válassza ki a kondenzátor értékét 20microFarad értékre.
- Az összetevők ablak alatt válassza ki a tápellátást, majd a Feszültség_szabályozó elemet, majd válassza a legördülő menü „LM7805” elemét.
- Az összetevők ablak alatt válassza ki a diódákat, majd válassza a LED elemet, és a legördülő menüből válassza a LED_zöld lehetőséget.
- Ugyanezzel az eljárással válasszon egy 100 Ohmos ellenállást.
- Most, hogy minden komponens megvan, és van ötletünk a kapcsolási rajzról, kezdjük el rajzolni a kapcsolási rajzot a multi sim platformra.
- Az áramkör megrajzolásához megfelelő kapcsolatokat kell létrehoznunk az alkatrészek között vezetékek segítségével. A vezetékek kiválasztásához lépjen a Hely elemre, majd a vezetékre. Ne felejtse el csak akkor csatlakoztatni az alkatrészeket, ha csatlakozási pont jelenik meg. Multisim esetén a csatlakozó vezetékeket piros színnel jelölik.
- A kimeneten lévő feszültség jelzéséhez kövesse a megadott lépéseket. Lépjen a Helyre, majd a „Komponensek”, majd a „kijelző”, majd a „Voltmérő” elemre, majd válassza ki az első komponenst.
- Most az áramkör készen áll a szimulációra.
- Most kattintson a „Szimuláció” elemre, majd válassza a „Futtatás” lehetőséget.
- Most láthatja, hogy a kimeneten a LED villog, amit a zöld színű nyilak jeleznek.
- Ellenőrizheti, hogy a megfelelő feszültségértéket kapja-e az egyes alkatrészek között, ha egy voltmérőt párhuzamosan helyez el.
A teljes szimulált áramkör diagram ElProCus
Most van egy ötlete a szabályozott tápegység tervezéséről olyan terhelésekhez, amelyek állandó egyenfeszültséget igényelnek, de mi a helyzet a változó egyenfeszültséget igénylő terhelésekkel. Meghagyom neked ezt a feladatot. Ezenkívül bármilyen kérdés, amely ezzel a koncepcióval vagy elektromos és elektronikai projektek Kérjük, adja meg ötleteit az alábbi megjegyzések részben.
kövesse az alábbi linket az 5 az 1-ben forrasztás nélküli projektekhez
