Elektrooniliste ahelate ehitamise sammud

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Mis on vooluring ja miks peame vooluringi ehitama?

Enne kui ma lähen detailidesse selle kohta, kuidas vooluring on projekteeritud, andke meile kõigepealt teada, mis on vooluahel ja miks me peame vooluahelat ehitama.

Vooluring on mis tahes silmus, mille kaudu ainet kantakse. Elektroonilise vooluahela jaoks on ülekantav aine elektroonika laeng ja nende elektronide allikas on pingeallika positiivne klemm. Kui see laeng voolab positiivsest terminalist läbi kontuuri ja jõuab negatiivse terminalini, siis on vooluahel valmis. Kuid see vooluring koosneb mitmest komponendist, mis mõjutavad laengu voogu mitmel viisil. Mõni võib takistada laengu voogu, mõni lihtne kauplus või hajutada laengu. Mõni vajab välist energiaallikat, mõni varustab energiat.




Põhjuseid, miks peame vooluringi ehitama, võib olla palju. Vahel peame võib-olla lampi põlema, mootorit käitama jne. Kõiki neid seadmeid - lambid, mootor, LED - nimetame koormusteks. Iga koormus nõuab oma töö alustamiseks teatud voolu või pinget. See pinge võib olla püsiv alalispinge või vahelduvpinge. Ainult allika ja koormusega pole aga vooluringi võimalik üles ehitada. Vajame veel mõnda komponenti, mis aitavad korralikul laadimisvoolul töötada ja töötlevad allika tarnitud laengut nii, et koormusele voolaks sobiv kogus laengut.

Põhinäide - reguleeritud alalisvooluallikas LED-i käitamiseks

Olgem põhinäide ja samm-sammult reeglid vooluringi ülesehitamisel.



Probleemipüstituses : Kujundage reguleeritud 5 V alalisvooluallikas, mida saab kasutada LED-i töötamiseks, kasutades sisendiks vahelduvvoolu pinget.

Lahendus : Te kõik peate olema teadlik reguleeritud alalisvooluallikast. Kui ei, siis lubage mul anda lühike idee. Enamik vooluahelatest või elektroonilised seadmed vajavad nende tööks alalispinget. Pinge tagamiseks võime kasutada lihtsaid patareisid, kuid patareide peamine probleem on nende piiratud eluiga. Sel põhjusel on ainus võimalus meil oma kodu vahelduvvoolu pinge muundamine vajalikuks alalispingeks.


Kõik, mida vajame, on selle vahelduvpinge muundamine alalispingeks. Kuid see pole nii lihtne, kui tundub. Nii et olgem lühike teoreetiline idee selle kohta, kuidas vahelduvpinge muundatakse reguleeritud alalispingeks.

Silla alaldi

Blokeeri skeem ElProCus

Teooria taga olev teooria

  1. Alalisvoolu pinge 230 V toiteallikast vähendatakse kõigepealt madalpinge vahelduvvoolutrafo abil. Trafo on seade, millel on kaks esmast ja sekundaarset mähist, kusjuures primaarmähisele rakendatud pinge ilmub induktiivse sidestuse tõttu üle sekundaarmähise. Kuna sekundaarmähisel on vähem pöördeid, on sekundaarsuse pinge väiksem kui astmelülitrafo primaarsel pinge.
  2. See madal vahelduvpinge muundatakse silla alaldi abil pulseerivaks alalispingeks. Sillalaldi on 4 dioodi paigutus, mis on paigutatud sillatud kujul, nii et ühe dioodi anood ja teise dioodi katood on ühendatud pingeallika positiivse klemmiga ja samamoodi on ühendatud kahe teise dioodi anood ja katood ühendatud pingeallika negatiivse klemmiga. Samuti on kahe dioodi katoodid ühendatud pinge positiivse polaarsusega ja kahe dioodi anood väljundpinge negatiivse polaarsusega. Iga pooltsükli jaoks saadakse silla alaldites vastupidine dioodide paar ja pulseeriv alalispinge.
  3. Selliselt saadud pulseeriv alalispinge sisaldab lainetusi vahelduvpinge kujul. Nende lainete eemaldamiseks on vaja filtrit, mis filtreerib lainepinged alalisvoolu pingest. Kondensaator asetatakse väljundiga paralleelselt nii, et kondensaator (selle takistuse tõttu) laseb kõrgsageduslikel vahelduvvoolu signaalidel maapinnast mööda minna ja madalsageduslik või alalisvoolu signaal blokeeritakse. Seega toimib kondensaator madalpääsfiltrina.
  4. Kondensaatori filtrist toodetud väljund on reguleerimata alalispinge. Reguleeritud alalispinge tootmiseks kasutatakse regulaatorit, mis arendab püsivat alalispinget.

Alustagem nüüd LED-i juhtimiseks lihtsa vahelduvvoolu-alalisvooluga reguleeritud toiteallika kujundamist.

Ringkonnakoha ehitamise etapid

1. samm: vooluringi kujundamine

Vooluahela kujundamiseks peab meil olema idee iga vooluahelas vajaliku komponendi väärtuste kohta. Vaatame nüüd, kuidas me kavandame reguleeritud alalisvoolu toiteahelat.

1. Otsustage kasutatav regulaator ja selle sisendpinge.

Siin on vaja, et väljundpinge positiivse polaarsuse korral oleks pinge 5 V 20 mA juures. Sel põhjusel vajame regulaatorit, mis annaks 5V väljundi. Ideaalne ja tõhus valik oleks regulaator IC LM7805. Meie järgmine nõue on arvutada regulaatori sisendpinge nõue. Regulaatori jaoks peaks minimaalne sisendpinge olema väljundpinge, millele lisatakse väärtus kolm. Sellisel juhul vajame siin 5 V pinge saamiseks minimaalset sisendpinget 8 V. Olgem leppinud 12V sisendiga.

Flickri regulaator 7805

7805 regulaator poolt Flickr

2. Otsustage kasutatav trafo

Nüüd on toodetud reguleerimata pinge 12 V pinge. See on trafo jaoks vajaliku sekundaarpinge RMS-väärtus. Kuna esmane pinge on 230 V RMS, saame pöörete suhte arvutamisel väärtuse 19. Seega peame saama 230 V / 12 V trafo, st 12 V, 20 mA trafo.

Tühista trafo Wiki poolt

Astuge trafost alla Wiki

3. Otsustage filtri kondensaatori väärtus

Filtri kondensaatori väärtus sõltub koormuse poolt tõmmatud vooluhulgast, regulaatori vaiksest voolust (ideaalvoolust), alalisvoolu väljundis lubatava pulsatsiooni suurusest ja perioodist.

Et trafo primaarne tipppinge oleks 17 V (12 * sqrt2) ja dioodide kogu langus oleks (2 * 0,7 V) 1,4 V, on tipppinge üle kondensaatori umbes 15 V. Lubatud pulsatsiooni hulga saame arvutada järgmise valemi abil:

∆V = VpeakCap- Vmin

Arvutatuna on Vpeakcap = 15 V ja Vmin on regulaatori minimaalne sisendpinge. Seega ∆V on (15-7) = 8V.

Nüüd, mahtuvus, C = (I * ∆t) / ∆V,

Nüüd olen summa koormusvool pluss regulaatori puhkevool ja I = 24mA (rahulik vool on umbes 4mA ja koormusvool on 20mA). Samuti ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. ∆t väärtus sõltub sisendsignaali sagedusest ja siin on sisendsagedus 50Hz.

Seega asendades kõik väärtused, saab C väärtuseks umbes 30microFarad. Valige siis väärtus 20microFarad.

Wiki elektrolüüdikondensaator

Elektrolüüdi kondensaator Wiki

4. Otsustage kasutatavate dioodide PIV (tipp-pöördpinge).

Kuna trafo sekundaarses punktis on pinge tipp pinge 17 V, on dioodsilla kogu PIV umbes (4 * 17), st 68 V. Nii et peame leppima dioodidega, mille PIV reiting on 100 V iga. Pidage meeles, et PIV on maksimaalne pinge, mida saab dioodile rakendada vastupidises kallutatud olekus, põhjustamata lagunemist.

Nojavanha poolt loodud PN-ristmiku diood

PN ühendussõlme diood Nojavanha

2. samm. Vooluringi joonistamine ja simulatsioon

Nüüd, kui teil on idee iga komponendi väärtuste ja kogu skeemi kohta, laseme vooluringi tarkvara abil vooluringi joonistada ja seda simuleerida.

Siin on meie tarkvara valikuks Multisim.

Multisimi aken

Multisimi aken

Allpool on toodud sammud vooluringi joonistamiseks Multisimi abil ja selle simuleerimiseks.

  1. Klõpsake Windowsi paneelil järgmisel lingil: Start >>> Programs -> National -> Instruments -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
  2. Vooluahela joonistamiseks ilmub mitmemõõtmeline tarkvaraken, millel on menüüriba ja tühi koht, mis sarnaneb leivaplaadiga.
  3. Valige menüüribal koht -> komponendid
  4. Ilmub aken pealkirjaga „komponentide valimine”
  5. Pealkirja ‘Andmebaas’ all valige rippmenüüst ‘Põhiandmebaas’.
  6. Pealkirja ‘rühm’ all valige vajalik rühm. Kui soovite minna pinge või vooluallika või maanduse järele. Kui soovite kasutada mõnda põhikomponenti, nagu takisti, kondensaator jne. Siin peame kõigepealt paigutama sisendi vahelduvvooluallika, seega valige Allikas -> Toiteallikad -> AC_võimsus. Pärast komponendi asetamist (klõpsates nuppu „ok”), määrake RMS-pinge väärtuseks 230 V ja sageduseks 50 Hz.
  7. Nüüd jälle komponentide akna alt valige põhiline, seejärel trafo, seejärel valige TS_ideal. Ideaalse trafo jaoks on mõlema mähise induktiivsus sama, väljundi saavutamiseks muudame sekundaarmähise induktiivsust. Nüüd teame, et trafo mähiste induktiivsuse suhe on võrdne pöörete suhte ruuduga. Kuna antud juhul on vajalik pöörete suhe 19, peame sekundaarmähise induktiivsuseks seadma 0,27 mH. (Esmane spiraali induktiivsus on 100 mH).
  8. Komponentide akna alt valige põhiline, seejärel dioodid ja seejärel diood IN4003. Valige 4 sellist dioodi ja asetage need silla alaldi paigutusse.
  9. Komponentide akende alt valige põhiline, seejärel kork _Electrolytic ja valige kondensaatori väärtuseks 20microFarad.
  10. Komponentide akna all valige toide, seejärel Pinge_regulaator ja seejärel valige rippmenüüst ‘LM7805’.
  11. Komponentide akna all valige dioodid, seejärel valige LED ja valige rippmenüüst LED_green.
  12. Valige sama protseduuri abil takisti väärtusega 100 oomi.
  13. Nüüd, kui meil on kõik komponendid ja teil on idee lülitusskeemi kohta, laseme joonistada skeem multi sim platvormile.
  14. Vooluahela joonistamiseks peame juhtmete abil komponentide vahel õigesti ühendama. Juhtmete valimiseks minge jaotisse Koht ja seejärel juhtmestik. Ärge unustage komponente ühendada ainult siis, kui ilmub ristmik. Multisim'is tähistatakse ühendusjuhtmeid punase värviga.
  15. Väljundi pinge näitamiseks järgige antud samme. Valige Place, seejärel ‘Components’, seejärel ‘indikaator’, seejärel ‘Voltmeter’ ja valige siis esimene komponent.
  16. Nüüd on teie vooluring valmis simuleerimiseks.
  17. Nüüd klõpsake nuppu „Simuleeri” ja valige käsk „Käivita”.
  18. Nüüd näete, kuidas väljundil vilgub LED, mida tähistavad rohelist värvi nooled.
  19. Volmetimeetri paralleelse asetamise abil saate kontrollida, kas jõuate igale komponendile õige pinge väärtuseni.
Täielik simuleeritud vooluringi skeem

Täielik simuleeritud vooluringi skeem ElProCus

Nüüd on teil idee reguleeritud toiteallika kujundamiseks koormustele, mis vajavad püsivat alalispinge, kuid kuidas on koormustega, mis vajavad muutuvat alalispinget. Jätan teile selle ülesande. Lisaks sellele on kõik selle kontseptsiooniga seotud küsimused või elektrilised ja elektroonika projektid Esitage oma ideed allpool olevas kommentaaride jaotises.

palun järgige allolevat linki 5 ühes jooteta projekti jaoks