Kas ir ķēde un kāpēc mums ir jāveido ķēde?
Pirms es iedziļinos sīkāk par to, kā tiek veidota ķēde, vispirms pastāstiet mums, kas ir ķēde un kāpēc mums ir jāveido ķēde.
Ķēde ir jebkura cilpa, caur kuru tiek pārvadāta matērija. Attiecībā uz elektronisko shēmu viela ir elektronikas lādiņš, un šo elektronu avots ir sprieguma avota pozitīvais spaile. Kad šis lādiņš plūst no pozitīvā spailes caur cilpu un sasniedz negatīvo spaili, ķēde tiek uzskatīta par pabeigtu. Tomēr šī ķēde sastāv no vairākiem komponentiem, kas daudzējādā ziņā ietekmē lādiņa plūsmu. Daži no tiem var kavēt lādiņa plūsmu, daži vienkāršus veikalus vai izkliedēt lādiņu. Dažiem nepieciešams ārējs enerģijas avots, citiem - enerģija.
Var būt daudz iemeslu, kāpēc mums jāveido ķēde. Reizēm mums var būt nepieciešams kvēlot lampu, darbināt motoru utt. Visas šīs ierīces - lampas, motoru, LED - mēs saucam par slodzēm. Katrai slodzei ir nepieciešama noteikta strāva vai spriegums, lai sāktu tās darbību. Šis spriegums var būt nemainīgs līdzstrāvas spriegums vai maiņstrāvas spriegums. Tomēr nav iespējams izveidot ķēdi tikai ar avotu un slodzi. Mums ir nepieciešami vēl daži komponenti, kas palīdz pareizai lādiņa plūsmai un apstrādā avota piegādāto lādiņu tā, lai uz slodzi plūst atbilstošs lādiņa daudzums.
Pamata piemērs - Regulēta līdzstrāvas padeve LED darbināšanai
Ļaujiet mums sniegt piemēru un soli pa solim likumus ķēdes izveidē.
Problēmas izklāsts : Projektējiet regulētu 5 V līdzstrāvas padevi, ko var izmantot LED darbināšanai, kā ieeju izmantojot maiņstrāvas spriegumu.
Risinājums : Jums visiem jāzina regulētā līdzstrāvas padeve. Ja nē, ļaujiet man sniegt īsu ideju. Lielākā daļa ķēžu vai elektroniskās ierīces to darbībai nepieciešams līdzstrāvas spriegums. Sprieguma nodrošināšanai mēs varam izmantot vienkāršas baterijas, taču galvenā bateriju problēma ir to ierobežotais kalpošanas laiks. Šī iemesla dēļ vienīgais veids, kā mums ir, ir pārveidot maiņstrāvas spriegumu mūsu mājās par nepieciešamo līdzstrāvas spriegumu.
Viss, kas mums nepieciešams, ir pārveidot šo maiņstrāvas spriegumu līdzstrāvas spriegumā. Bet tas nav tik vienkārši, kā šķiet. Tāpēc mums ir īsa teorētiska ideja par to, kā maiņstrāvas spriegums tiek pārveidots par regulētu līdzstrāvas spriegumu.
Bloķēt diagrammu pēc ElProCus
Ķēdes teorija
- Maiņstrāvas spriegums no barošanas avota pie 230 V vispirms tiek pazemināts līdz zemsprieguma maiņstrāvai, izmantojot pazeminošo transformatoru. Transformators ir ierīce ar diviem primārajiem un sekundārajiem tinumiem, kur primārajam tinumam uzliktais spriegums induktīvās sakabes dēļ parādās pāri sekundārajam tinumam. Tā kā sekundārajai spolei ir mazāks pagriezienu skaits, spriegums pāri sekundārajam ir mazāks par spriegumu pāri primārajam pakāpienveida transformatoram.
- Šis zemais maiņstrāvas spriegums tiek pārveidots par pulsējošu līdzstrāvas spriegumu, izmantojot tilta taisngriezi. Tilta taisngriezis ir 4 diodu izkārtojums, kas ievietots tiltā formā tā, ka viena diodes anods un citas diodes katods ir savienots ar sprieguma avota pozitīvo spaili un tādā pašā veidā tiek savienots ar citu divu diodu anodu un katodu. savienots ar sprieguma avota negatīvo spaili. Arī divu diodu katodi ir savienoti ar sprieguma pozitīvo polaritāti un divu diodu anodi ir savienoti ar izejas sprieguma negatīvo polaritāti. Katram pusciklam pretējā diodu pāra vadīšana un pulsējošs līdzstrāvas spriegums tiek iegūts pāri tilta taisngriežiem.
- Šādi iegūtais pulsējošais līdzstrāvas spriegums satur pulsācijas maiņstrāvas sprieguma formā. Lai noņemtu šīs viļņošanās, ir nepieciešams filtrs, kas filtrē viļņus no līdzstrāvas sprieguma. Kondensators tiek novietots paralēli izejai tā, lai kondensators (tā pretestības dēļ) ļautu iziet cauri augstfrekvences maiņstrāvas signāliem, lai tos apietu zemē, un zemfrekvences vai līdzstrāvas signāls tiek bloķēts. Tādējādi kondensators darbojas kā zemfrekvences filtrs.
- Kondensatora filtra izeja ir neregulēts līdzstrāvas spriegums. Regulēta līdzstrāvas sprieguma ražošanai tiek izmantots regulators, kas attīsta pastāvīgu līdzstrāvas spriegumu.
Tāpēc ļaujiet mums tagad izstrādāt vienkāršu AC-DC regulētu barošanas ķēdi, lai vadītu LED.
Ķēdes veidošanas soļi
1. solis: ķēdes projektēšana
Lai izveidotu ķēdi, mums ir jābūt idejai par katra ķēdē nepieciešamā komponenta vērtībām. Ļaujiet mums tagad redzēt, kā mēs izstrādājam regulētas līdzstrāvas barošanas ķēdi.
1. Izlemiet izmantojamo regulatoru un tā ieejas spriegumu.
Šeit mums ir nepieciešams pastāvīgs spriegums 5V pie 20mA ar pozitīvu izejas sprieguma polaritāti. Šī iemesla dēļ mums ir nepieciešams regulators, kas nodrošinātu 5V izeju. Ideāla un efektīva izvēle būtu regulators IC LM7805. Mūsu nākamā prasība ir aprēķināt ieejas sprieguma prasību regulatoram. Regulatoram minimālajam ieejas spriegumam jābūt izejas spriegumam, ko pievieno trīs vērtībai. Tādā gadījumā, lai šeit būtu 5 V spriegums, mums ir nepieciešams minimālais ieejas spriegums 8 V. Nomierināsimies ar 12 V ieeju.
7805 regulators Flickr
2. Izlemiet izmantojamo transformatoru
Tagad radītais neregulētais spriegums ir 12 V spriegums. Šī ir transformatoram nepieciešamā sekundārā sprieguma RMS vērtība. Tā kā primārais spriegums ir 230 V RMS, aprēķinot pagriezienu attiecību, mēs iegūstam vērtību 19. Tādējādi mums jāsaņem transformators ar 230 V / 12 V, t.i., 12 V, 20 mA transformators.
Atstājiet transformatoru pa Wiki
3. Izlemiet filtra kondensatora vērtību
Filtra kondensatora vērtība ir atkarīga no slodzes piesaistītās strāvas daudzuma, regulatora klusējošās strāvas (ideālās strāvas), pieļaujamā pulsācijas līdzstrāvas izejā un perioda.
Lai maksimālais spriegums transformatora primārajā stāvoklī būtu 17 V (12 * sqrt2) un kopējais kritums diodēs būtu (2 * 0,7 V) 1,4 V, maksimālais spriegums pāri kondensatoram ir aptuveni 15 V. Mēs varam aprēķināt pieļaujamo pulsācijas daudzumu pēc šādas formulas:
∆V = VpeakCap- Vmin
Kā aprēķināts, Vpeakcap = 15V un Vmin ir minimālā sprieguma ieeja regulatoram. Tādējādi ∆V ir (15-7) = 8V.
Tagad kapacitāte, C = (I * ∆t) / ∆V,
Tagad es esmu slodzes strāvas plus regulatora mierīgās strāvas summa un I = 24mA (mierīgā strāva ir aptuveni 4mA un slodzes strāva ir 20mA). Arī ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. ∆t vērtība ir atkarīga no ieejas signāla frekvences, un šeit ieejas frekvence ir 50Hz.
Tādējādi, aizstājot visas vērtības, C vērtība ir aptuveni 30microFarad. Tātad, izvēlēsimies vērtību 20microFarad.
Elektrolīta kondensators ar Wiki
4. Izlemiet izmantojamo diodu PIV (maksimālais apgrieztais spriegums).
Tā kā maksimālais spriegums pāri transformatora sekundārajam ir 17 V, diode tilta kopējais PIV ir aptuveni (4 * 17), t.i., 68 V. Tāpēc mums ir jāsamierinās ar diodēm ar PIV vērtējumu 100 V katrā. Atcerieties, ka PIV ir maksimālais spriegums, ko var pielietot diodei tā apgrieztā slīpuma stāvoklī, neizraisot sadalījumu.
PN savienojuma diode ar Nojavanha
2. solis. Kontūru zīmēšana un simulācija
Tagad, kad jums ir ideja par katra komponenta vērtībām un visu shēmu, ļaujiet mums ķēdes zīmēšanai, izmantojot ķēdes veidošanas programmatūru, un to simulēt.
Šeit mūsu programmatūras izvēle ir Multisim.
Multisim logs
Zemāk ir dotās darbības, lai izveidotu ķēdi, izmantojot Multisim, un to simulētu.
- Windows panelī noklikšķiniet uz šīs saites: Sākt >>> Programs -> National -> Instruments -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
- Lai uzzīmētu ķēdi, parādās multisim programmatūras logs ar izvēlņu joslu un tukšu vietu, kas atgādina maizes dēli.
- Izvēlņu joslā atlasiet vietu -> komponentus
- Parādās logs ar virsrakstu ‘izvēlieties komponentus’
- Zem virsraksta ‘Database’ nolaižamajā izvēlnē atlasiet ‘Master Database’.
- Zem virsraksta ‘grupa’ atlasiet vajadzīgo grupu. Ja vēlaties meklēt sprieguma vai strāvas avotu vai zemi. Ja vēlaties izmantot jebkuru pamatkomponentu, piemēram, rezistoru, kondensatoru utt. Šeit vispirms mums jānovieto ievades maiņstrāvas avots, tāpēc atlasiet Avots -> Barošanas avoti -> AC_power. Pēc komponenta ievietošanas (noklikšķinot uz pogas ‘ok’), RMS sprieguma vērtību iestatiet uz 230 V un frekvenci uz 50Hz.
- Tagad atkal komponentu logā atlasiet pamata, pēc tam transformatoru, pēc tam atlasiet TS_ideal. Ideālam transformatoram abu spoles induktivitāte ir vienāda, lai sasniegtu izeju, mums ir jāmaina sekundārā spoles induktivitāte. Tagad mēs zinām, ka transformatora spoles induktivitātes attiecība ir vienāda ar pagriezienu attiecības kvadrātu. Tā kā šajā gadījumā nepieciešamais pagriezienu koeficients ir 19, mums sekundārā spoles induktivitāte ir jāiestata uz 0,27 mH. (Primārā spoles induktivitāte ir pie 100mH).
- Zem komponentu loga atlasiet pamata, pēc tam diodes un pēc tam atlasiet diode IN4003. Izvēlieties 4 šādas diodes un ievietojiet tās tilta taisngrieža izkārtojumā.
- Zem komponentu logiem atlasiet pamata, pēc tam vāciņu _Electrolytic un atlasiet kondensatora vērtību 20microFarad.
- Zem komponentu loga atlasiet jaudu, pēc tam Sprieguma_ regulators un pēc tam nolaižamajā izvēlnē atlasiet ‘LM7805’.
- Zem komponentu loga atlasiet diodes, pēc tam atlasiet LED un nolaižamajā izvēlnē atlasiet LED_green.
- Izmantojot to pašu procedūru, izvēlieties rezistoru ar vērtību 100 omi.
- Tagad, kad mums ir visas sastāvdaļas un mums ir ideja par shēmu, ļaujiet mums uzzīmēt shēmas shēmu uz multi sim platformas.
- Lai uzzīmētu ķēdi, mums ir jāizveido atbilstoši savienojumi starp komponentiem, izmantojot vadus. Lai atlasītu vadus, dodieties uz Vieta, pēc tam vadu. Atcerieties savienot komponentus tikai tad, kad parādās savienojuma punkts. Multisim savienotājvadi ir norādīti ar sarkanu krāsu.
- Lai iegūtu norādi par spriegumu izejā, veiciet norādītās darbības. Pārejiet uz vietu, pēc tam ‘Komponenti’, pēc tam ‘indikators’, tad ‘Voltmetrs’, pēc tam atlasiet pirmo komponentu.
- Tagad jūsu ķēde ir gatava imitēt.
- Tagad noklikšķiniet uz “Simulēt”, pēc tam atlasiet “Palaist”.
- Tagad jūs varat redzēt, ka pie izejas mirgo gaismas diode, ko norāda ar zaļu krāsu bultiņām.
- Varat pārbaudīt, vai katram komponentam tiek noteikta pareizā sprieguma vērtība, paralēli novietojot voltmetru.
Pilnīga simulētā shēmas shēma ElProCus
Tagad jums ir ideja par regulētas barošanas avota projektēšanu slodzēm, kurām nepieciešams pastāvīgs līdzstrāvas spriegums, bet kā ar slodzēm, kurām nepieciešams mainīgs līdzstrāvas spriegums. Es jums atstāju šo uzdevumu. Turklāt visi jautājumi par šo koncepciju vai elektrisko un elektronikas projekti Lūdzu, sniedziet savas idejas komentāru sadaļā zemāk.
Lūdzu, sekojiet zemāk esošajai saitei par 5 vienā lodēšanas projektiem
