Fremgangsmåte for å bygge elektroniske kretser

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Hva er en krets og hvorfor trenger vi å bygge en krets?

Før jeg går i detaljer om hvordan en krets er utformet, la oss først vite hva en krets er og hvorfor trenger vi å bygge en krets.

En krets er en hvilken som helst sløyfe som materien blir ført gjennom. For en elektronisk krets er det materien som bæres av elektronikken, og kilden til disse elektronene er den positive terminalen til spenningskilden. Når denne ladningen flyter fra den positive terminalen, gjennom sløyfen, og når den negative terminalen, sies kretsen å være fullført. Denne kretsen består imidlertid av flere komponenter som påvirker ladestrømmen på mange måter. Noen kan være til hinder for strømmen av ladning, noen enkle lagre eller spre ladningen. Noen krever en ekstern energikilde, noen leverer energi.




Det kan være mange grunner til at vi trenger å bygge en krets. Noen ganger kan det hende vi trenger å gløde en lampe, kjøre en motor osv. Alle disse enhetene - en lampe, en motor, LED er det vi kaller som laster. Hver belastning krever en viss strøm eller spenning for å starte driften. Denne spenningen kan være en konstant DC-spenning eller en AC-spenning. Det er imidlertid ikke mulig å bygge en krets bare med en kilde og en belastning. Vi trenger noen flere komponenter som hjelper til med riktig strøm av ladning og behandler ladningen som leveres av kilden, slik at en passende mengde ladning strømmer til lasten.

Et grunnleggende eksempel - Regulert likestrømforsyning for å kjøre en LED

La oss et grunnleggende eksempel, og trinn for trinn regler for å bygge kretsen.



Problemstilling : Design en regulert likestrømforsyning på 5V som kan brukes til å kjøre en LED med AC-spenning som inngang.

Løsning : Dere må være klar over den regulerte likestrømforsyningen. Hvis ikke, la meg gi en kort ide. De fleste kretsene eller elektroniske enheter krever likestrøm for driften. Vi kan bruke enkle batterier for å levere spenningen, men det største problemet med batterier er deres begrensede levetid. Av denne grunn er den eneste måten vi har å konvertere vekselstrømforsyningen hjemme hos oss til den nødvendige likspenningen.


Alt vi trenger er å konvertere denne vekselstrømmen til likestrøm. Men det er ikke så enkelt som det virker. Så la oss få en kort teoretisk ide om hvordan vekselstrøm konverteres til regulert likspenning.

Bridge likeretter

Blokkér diagram av ElProCus

Teorien bak kretsen

  1. AC-spenning fra strømforsyningen ved 230V trappes først ned til lavspennings-AC ved hjelp av en nedtransformator. En transformator er en enhet med to viklinger - primær og sekundær, hvor spenningen som påføres over primærviklingen, vises over sekundærviklingen i kraft av induktiv kobling. Siden sekundærspolen har et mindre antall svinger, er spenningen over sekundærspenningen mindre enn spenningen over primæren for en nedtransformator.
  2. Denne lave vekselstrømmen konverteres til pulserende likestrøm ved hjelp av en bro likeretter. En bro likeretter er et arrangement av 4 dioder plassert i broform, slik at anoden til en diode og katoden til en annen diode er koblet til den positive terminalen til spenningskilden, og på samme måte er anoden og katoden til ytterligere to dioder koblet til den negative terminalen til spenningskilden. Katodene til to dioder er også koblet til den positive polariteten til spenningen, og anoden til to dioder er koblet til den negative polariteten til utgangsspenningen. For hver halvsyklus oppnås motsatt par dioder gjennomføring og pulserende likestrøm over broens likerettere.
  3. Den således oppnådde pulserende likestrøm inneholder krusninger i form av vekselstrøm. For å fjerne disse ringene er det nødvendig med et filter som filtrerer ut ringene fra DC-spenningen. En kondensator er plassert parallelt med utgangen slik at kondensatoren (på grunn av impedansen) gjør at høyfrekvente vekselstrømssignaler kan passere, blir forbigått til bakken og lavfrekvent eller likestrømsignal er blokkert. Dermed fungerer kondensatoren som et lavpasfilter.
  4. Utgangen produsert fra et kondensatorfilter er den uregulerte DC-spenningen. For å produsere en regulert DC-spenning brukes en regulator som utvikler en konstant DC-spenning.

Så la oss nå komme inn på å designe en enkel AC-DC regulert strømforsyningskrets for å drive en LED.

Trinn for å bygge kretsen

Trinn 1: Kretsdesign

For å designe en krets, må vi ha en idé om verdiene til hver komponent som kreves i kretsen. La oss nå se hvordan vi designer en regulert likestrømforsyningskrets.

1. Bestem regulatoren som skal brukes og inngangsspenningen.

Her krever vi å ha en konstant spenning på 5V ved 20mA med den positive polariteten til utgangsspenningen. Av denne grunn trenger vi en regulator som gir 5V utgang. Et ideelt og effektivt valg ville være regulator IC LM7805. Vårt neste krav er å beregne inngangsspenningskravet til regulatoren. For en regulator bør minimum inngangsspenning være utgangsspenningen lagt til med en verdi på tre. I så fall, her for å ha en spenning på 5V, trenger vi en minimum inngangsspenning på 8V. La oss slå oss til ro for inngang på 12V.

7805 regulator av Flickr

7805 regulator av Flickr

2. Bestem transformatoren som skal brukes

Nå er den produserte uregulerte spenningen en spenning på 12V. Dette er RMS-verdien til den sekundære spenningen som kreves for en transformator. Siden primærspenningen er 230V RMS, når vi beregner svingforholdet, får vi en verdi på 19. Derfor må vi få en transformator med 230V / 12V, dvs. en 12V, 20mA transformator.

Trinn ned transformator av Wiki

Gå av transformatoren Wiki

3. Bestem verdien på filterkondensatoren

Verdien av filterkondensatoren avhenger av mengden strøm som er trukket av belastningen, hvilestrømmen (ideell strøm) til regulatoren, mengden tillatt krusning i DC-utgangen og perioden.

For at toppspenningen over transformatoren skal være 17V (12 * sqrt2) og det totale fallet over diodene skal være (2 * 0,7V) 1,4V, er toppspenningen over kondensatoren ca. 15V. Vi kan beregne mengden tillatt krusning med formelen nedenfor:

∆V = VpeakCap- Vmin

Som beregnet er Vpeakcap = 15V og Vmin minimum spenningsinngang for regulatoren. Dermed er ∆V (15-7) = 8V.

Nå, kapasitet, C = (I * ∆t) / ∆V,

Nå er jeg summen av belastningsstrømmen pluss hvilestrømmen til regulatoren og jeg = 24mA (hvilestrøm er ca 4mA og laststrøm er 20mA). Også ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Verdien på dependst avhenger av frekvensen til inngangssignalet, og her er inngangsfrekvensen 50Hz.

Dermed erstatter alle verdiene, blir verdien av C rundt 30microFarad. Så la oss velge en verdi på 20microFarad.

En elektrolyttkondensator fra Wiki

En elektrolyttkondensator av Wiki

4. Bestem PIV (topp invers spenning) til diodene som skal brukes.

Siden toppspenningen over transformator sekundær er 17V, er den totale PIV for diodebroen omtrent (4 * 17), dvs. 68V. Så vi må slå oss til ro med dioder med en PIV-vurdering på 100V hver. Husk at PIV er den maksimale spenningen som kan påføres dioden i omvendt forspent tilstand uten å forårsake sammenbrudd.

PN Junction diode av nojavanha

PN Junction diode av Nojavanha

Steg 2. Kretstegning og simulering

Nå som du har ideen om verdiene for hver komponent og hele kretsskjemaet, la oss komme inn på å tegne kretsen ved hjelp av programvare for kretsbygging og simulere den.

Her er vårt valg av programvare Multisim.

Multisim-vindu

Multisim-vindu

Nedenfor følger trinnene for å tegne en krets ved hjelp av Multisim og simulere den.

  1. Klikk på følgende lenke på Windows-panelet: Start >>> Programmer -> Nasjonalt -> Instrumenter -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
  2. Et multisim-programvarevindu vises med en menylinje og tomt rom som ligner et brødbrett for å tegne kretsen.
  3. Velg sted -> komponenter på menylinjen
  4. Et vindu vises med tittelen - ‘velg komponentene’
  5. Under overskriften 'Database' - velg 'Master Database' fra rullegardinmenyen.
  6. Velg ønsket gruppe under overskriften ‘gruppe’. Hvis du vil gå etter en spenning eller strømkilde eller jord. Hvis du vil gå for en hvilken som helst grunnleggende komponent som en motstand, en kondensator osv. Her må vi først plassere inngangsstrømforsyningskilden, og velg derfor Kilde -> Strømkilder -> AC_power. Etter at komponenten er plassert (ved å klikke på ‘ok’ -knappen), stiller du verdien av RMS-spenning til 230 V og frekvensen til 50Hz.
  7. Nå igjen, under komponentvinduet, velg grunnleggende, deretter transformator, og velg deretter TS_ideal. For en ideell transformator er induktansen til begge spolene den samme, for å oppnå utgangen har vi endringen den sekundære spoleinduktansen. Nå vet vi at forholdet mellom induktansen til transformatorspolene er lik kvadratet av forholdet mellom svinger. Siden svingforholdet som kreves i dette tilfellet er 19, må vi derfor stille sekundærspoleinduktansen til 0,27mH. (Primær spoleinduktans er ved 100mH).
  8. Velg grunnleggende, deretter dioder, under komponentvinduet, og velg deretter dioden IN4003. Velg 4 slike dioder og plasser dem i et bro likeretter arrangement.
  9. Under komponentvinduene velger du basic, deretter Cap _Electrolytic og velger verdien på kondensatoren som skal være 20microFarad.
  10. Under komponentvinduet velger du strøm, deretter Voltage_ Regulator, og deretter velger du 'LM7805' fra rullegardinmenyen.
  11. Velg dioder under komponentvinduet, velg deretter LED og velg LED_green fra rullegardinmenyen.
  12. Ved hjelp av samme prosedyre, velg en motstand med verdien 100 Ohm.
  13. Nå som vi har alle komponentene og har en idé om kretsskjemaet, la oss komme inn på å tegne kretsskjemaet på multisim-plattformen.
  14. For å tegne kretsen, må vi lage riktige forbindelser mellom komponentene ved hjelp av ledninger. For å velge ledninger, gå til Plass og deretter ledning. Husk å koble til komponentene bare når et knutepunkt vises. I multisim er tilkoblingsledningene angitt med rød farge.
  15. For å få en indikasjon på spenningen over utgangen, følg trinnene. Gå til Place, deretter 'Components', deretter 'indicator', deretter 'Voltmeter', og velg deretter den første komponenten.
  16. Nå er kretsen din klar til å bli simulert.
  17. Klikk nå på 'Simuler' og velg deretter 'Kjør'.
  18. Nå kan du se LED-lampen på utgangen blinker, noe som er indikert ved at pilene blir grønne.
  19. Du kan kontrollere om du får riktig spenningsverdi over hver komponent ved å plassere et voltmeter parallelt.
Et komplett simulert kretsdiagram

Et komplett simulert kretsdiagram av ElProCus

Nå har du en ide om å designe en regulert strømforsyning for belastninger som krever konstant likestrøm, men hva med belastninger som krever variabel likestrøm. Jeg gir deg denne oppgaven. Videre, eventuelle spørsmål angående dette konseptet eller elektrisk og elektronikkprosjekter Gi ideene dine i kommentarfeltet nedenfor.

vennligst følg lenken nedenfor for 5 i 1 loddfrie prosjekter