Trin til opbygning af elektroniske kredsløb

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Hvad er et kredsløb, og hvorfor har vi brug for at opbygge et kredsløb?

Før jeg går i detaljer om, hvordan et kredsløb er designet, så lad os først vide, hvad et kredsløb er, og hvorfor har vi brug for at opbygge et kredsløb.

Et kredsløb er en hvilken som helst sløjfe, gennem hvilken materiale bæres. For et elektronisk kredsløb er det transporterede materiale opladningen fra elektronikken, og kilden til disse elektroner er spændingskildens positive terminal. Når denne ladning strømmer fra den positive terminal gennem sløjfen og når den negative terminal, siges kredsløbet at være afsluttet. Dette kredsløb består imidlertid af flere komponenter, der påvirker ladestrømmen på mange måder. Nogle kan være en hindring for strømmen af ​​ladning, nogle enkle butikker eller sprede afgiften. Nogle kræver en ekstern energikilde, andre leverer energi.




Der kan være mange grunde til, at vi skal bygge et kredsløb. Til tider kan det være nødvendigt at tænde en lampe, køre en motor osv. Alle disse enheder - en lamper, en motor, LED er det, vi kalder som belastninger. Hver belastning kræver en bestemt strøm eller spænding for at starte driften. Denne spænding kan være en konstant DC-spænding eller en AC-spænding. Det er dog ikke muligt at oprette et kredsløb kun med en kilde og en belastning. Vi har brug for et par flere komponenter, der hjælper med den korrekte strøm af ladning og behandler ladningen leveret af kilden, således at en passende mængde ladning strømmer til belastningen.

Et grundlæggende eksempel - Reguleret jævnstrømforsyning til at køre en LED

Lad os et grundlæggende eksempel, og trin for trin regler i opbygningen af ​​kredsløbet.



Problemformulering : Design en reguleret jævnstrømsforsyning på 5V, som kan bruges til at køre en LED med AC-spænding som input.

Opløsning : Du skal alle være opmærksom på den regulerede jævnstrømsforsyning. Hvis ikke, lad mig give en kort idé. De fleste kredsløb eller elektroniske anordninger kræver en jævnstrømsspænding til deres drift. Vi kan bruge enkle batterier til at levere spændingen, men det største problem med batterier er deres begrænsede levetid. Af denne grund er den eneste måde, vi har, at konvertere vekselstrømsforsyningen i vores hjem til den krævede jævnstrømsspænding.


Alt, hvad vi har brug for, er at konvertere denne vekselstrøm til jævnstrømsspænding. Men det er ikke så simpelt som det ser ud til. Så lad os få en kort teoretisk idé om, hvordan vekselstrøm omdannes til reguleret jævnspænding.

Bridge-ensretter

Bloker diagram af ElProCus

Teorien bag kredsløbet

  1. AC-spænding fra forsyningen ved 230V trappes først ned til lavspændings-AC ved hjælp af en step-down transformer. En transformer er en enhed med to viklinger - primær og sekundær, hvor den spænding, der påføres over den primære vikling, vises over sekundærviklingen i kraft af induktiv kobling. Da sekundærspolen har et mindre antal omdrejninger, er spændingen over sekundærspændingen mindre end spændingen over den primære for en nedadgående transformer.
  2. Denne lave vekselstrøm konverteres til pulserende jævnspænding ved hjælp af en bro ensretter. En bro-ensretter er et arrangement af 4 dioder anbragt i broform, således at anoden til en diode og katoden til en anden diode er forbundet til den positive terminal på spændingskilden, og på samme måde er anoden og katoden til en anden to dioder tilsluttet den negative terminal på spændingskilden. Katoderne i to dioder er også forbundet med spændingens positive polaritet, og anoden på to dioder er forbundet med udgangsspændingens negative polaritet. For hver halve cyklus opnås det modsatte par dioder og den pulserende jævnstrømsspænding over broensretterne.
  3. Den således opnåede pulserende jævnstrømsspænding indeholder krusninger i form af vekselstrøm. For at fjerne disse krusninger er der brug for et filter, der filtrerer krusningerne fra jævnstrømsspændingen. En kondensator er anbragt parallelt med udgangen, således at kondensatoren (på grund af sin impedans) tillader højfrekvente AC-signaler at passere, blive omgået til jorden, og lavfrekvens eller DC-signal er blokeret. Således fungerer kondensatoren som et lavpasfilter.
  4. Outputtet produceret fra et kondensatorfilter er den uregulerede jævnstrømsspænding. For at producere en reguleret jævnspænding anvendes en regulator, der udvikler en konstant jævnstrømsspænding.

Så lad os nu komme i gang med at designe et simpelt AC-DC reguleret strømforsyningskredsløb til at drive en LED.

Trin til opbygning af kredsløbet

Trin 1: Circuit Designing

For at designe et kredsløb skal vi have en idé om værdierne for hver komponent, der kræves i kredsløbet. Lad os nu se, hvordan vi designer et reguleret DC-strømforsyningskredsløb.

1. Beslut den regulator, der skal bruges, og dens indgangsspænding.

Her skal vi have en konstant spænding på 5V ved 20mA med den positive polaritet af udgangsspændingen. Af denne grund har vi brug for en regulator, der giver en 5V output. Et ideelt og effektivt valg ville være regulator IC LM7805. Vores næste krav er at beregne regulatorens indgangsspændingskrav. For en regulator skal den mindste indgangsspænding være udgangsspændingen tilføjet med en værdi på tre. I så fald har vi her brug for en minimumindgangsspænding på 8V for at have en spænding på 5V. Lad os slå os til ro med input på 12V.

7805 regulator af Flickr

7805 regulator af Flickr

2. Beslut den transformator, der skal bruges

Nu er den producerede uregulerede spænding en spænding på 12V. Dette er RMS-værdien for den sekundære spænding, der kræves til en transformer. Da den primære spænding er 230V RMS, når vi beregner drejningsforholdet, får vi en værdi på 19. Derfor er vi nødt til at få en transformer med 230V / 12V, dvs. en 12V, 20mA transformer.

Træd ned transformer fra Wiki

Træd ned transformator ved Wiki

3. Bestem filterkondensatorens værdi

Værdien af ​​filterkondensatoren afhænger af mængden af ​​strøm trukket af belastningen, den hvilestrøm (idealstrøm) af regulatoren, mængden af ​​tilladt krusning i jævnstrømsudgangen og perioden.

For at spændingen på tværs af transformatoren primær er 17V (12 * sqrt2) og det samlede fald over dioderne skal være (2 * 0,7V) 1,4V, er spidsen over kondensatoren ca. 15V ca. Vi kan beregne mængden af ​​tilladt krusning ved hjælp af formlen nedenfor:

∆V = VpeakCap- Vmin

Som beregnet er Vpeakcap = 15V og Vmin den mindste spændingsindgang for regulatoren. Således er ∆V (15-7) = 8V.

Nu er kapacitans, C = (I * ∆t) / ∆V,

Nu er jeg summen af ​​belastningsstrømmen plus regulatorens hvilestrøm og jeg = 24mA (hvilestrøm er ca. 4mA og belastningsstrøm er 20mA). Også ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Værdien af ​​dependst afhænger af frekvensen af ​​indgangssignalet, og her er indgangsfrekvensen 50Hz.

Ved at erstatte alle værdier bliver værdien af ​​C således omkring 30microFarad. Så lad os vælge en værdi på 20microFarad.

En elektrolytkondensator fra Wiki

En elektrolytkondensator af Wiki

4. Bestem PIV (top invers spænding) for de dioder, der skal bruges.

Da peak spændingen over transformator sekundær er 17V, er den samlede PIV for diodebroen ca. (4 * 17), dvs. 68V. Så vi er nødt til at slå os ned for dioder med en PIV-vurdering på 100V hver. Husk, at PIV er den maksimale spænding, der kan påføres dioden i dens omvendte forspændte tilstand uden at forårsage sammenbrud.

PN Junction diode af nojavanha

PN Junction diode af Nojavanha

Trin 2. Circuit Drawing og Simulation

Nu hvor du har ideen om værdierne for hver komponent og hele kredsløbsdiagrammet, lad os komme i at tegne kredsløbet ved hjælp af kredsløbssoftware og simulere det.

Her er vores valg af softwaren Multisim.

Multisim-vindue

Multisim-vindue

Nedenfor er de givne trin til at tegne et kredsløb ved hjælp af Multisim og simulere det.

  1. Klik på følgende link på dit windows-panel: Start >>> Programmer -> National -> Instrumenter -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
  2. Et multisim-softwarevindue vises med en menulinje og blankt rum, der ligner et brødbræt, for at tegne kredsløbet.
  3. Vælg sted -> komponenter på menulinjen
  4. Et vindue vises med titlen - 'vælg komponenterne'
  5. Under overskriften 'Database' - vælg 'Master Database' i rullemenuen.
  6. Under overskriften 'gruppe' - vælg den ønskede gruppe. Hvis du vil gå efter en spænding eller strømkilde eller jord. Hvis du vil gå efter en grundlæggende komponent som en modstand, en kondensator osv. Her skal vi først placere input-vekselstrømforsyningskilden, og vælg derfor Kilde -> Strømkilder -> AC_power. Når komponenten er placeret (ved at klikke på knappen 'ok'), indstilles værdien for RMS-spænding til 230 V og frekvensen til 50Hz.
  7. Nu igen under komponentvinduet skal du vælge basic, derefter transformer og derefter vælge TS_ideal. For en ideel transformer er induktansen af ​​begge spoler den samme, for at opnå det output, vi har ændret den sekundære spoleinduktans. Nu ved vi, at forholdet mellem induktansen af ​​transformerspolerne er lig med kvadratet af forholdet mellem omdrejninger. Da det krævede drejningsforhold i dette tilfælde er 19, er vi derfor nødt til at indstille den sekundære spoleinduktans til 0,27mH. (Primær spoleinduktans er ved 100mH).
  8. Under basisvinduet skal du vælge grundlæggende og derefter dioder og derefter vælge dioden IN4003. Vælg 4 sådanne dioder, og placer dem i et bro-ensretterarrangement.
  9. Under basisvinduerne skal du vælge basic, derefter Cap _Electrolytic og vælge værdien af ​​kondensatoren, der skal være 20microFarad.
  10. Under komponentvinduet skal du vælge strøm, derefter Voltage_ Regulator, og derefter vælge 'LM7805' i rullemenuen.
  11. Vælg dioder under komponentvinduet, vælg derefter LED, og ​​vælg LED_green i rullemenuen.
  12. Brug den samme procedure til at vælge en modstand med værdien 100 Ohm.
  13. Nu hvor vi har alle komponenterne og har en idé om kredsløbsdiagrammet, lad os komme i gang med at tegne kredsløbsdiagrammet på multisim-platformen.
  14. For at tegne kredsløbet skal vi oprette korrekte forbindelser mellem komponenterne ved hjælp af ledninger. For at vælge ledninger skal du gå til Sted og derefter tilslutte ledningen. Husk kun at forbinde komponenterne, når der vises et knudepunkt. I multisim er forbindelsesledningerne angivet med rød farve.
  15. Følg de givne trin for at få en indikation af spændingen på tværs af udgangen. Gå til Sted, derefter 'Komponenter', derefter 'indikator', derefter 'Voltmeter', og vælg derefter den første komponent.
  16. Nu er dit kredsløb klar til at blive simuleret.
  17. Klik nu på 'Simuler' og vælg derefter 'Kør'.
  18. Nu kan du se, at LED'en ved udgangen blinker, hvilket er angivet ved, at pilene bliver grønne.
  19. Du kan kontrollere, om du får den korrekte spændingsværdi på tværs af hver komponent ved at placere et voltmeter parallelt.
Et komplet simuleret kredsløbsdiagram

Et komplet simuleret kredsløbsdiagram af ElProCus

Nu har du en idé om at designe en reguleret strømforsyning til belastninger, der kræver en konstant jævnspænding, men hvad med belastninger, der kræver variabel jævnstrømsspænding. Jeg efterlader dig med denne opgave. Desuden er alle spørgsmål vedrørende dette koncept eller elektrisk og elektronikprojekter Giv dine ideer i kommentarfeltet nedenfor.

Følg nedenstående link for 5 ud af 1 loddeløse projekter