Ako konfigurovať rezistory, kondenzátory a tranzistory v elektronických obvodoch

V tomto príspevku sa pokúsime vyhodnotiť, ako správne nakonfigurovať alebo zapojiť elektronické súčiastky, ako sú rezistory, kondenzátory, prechádzajúce cez elektronické obvody

Láskavo si prečítajte môj predchádzajúci príspevok týkajúci sa čo je napätie a prúd , aby sme efektívnejšie pochopili nižšie vysvetlené základné elektronické fakty.

Čo je to rezistor

- Je to elektronická súčiastka používaná na odpor proti toku elektrónov alebo prúdu. Používa sa na zabezpečenie elektronických súčiastok obmedzením toku prúdu pri zvyšovaní napätia. LED diódy vyžadujú z rovnakého dôvodu sériové odpory, aby mohli byť prevádzkované pri napätiach vyšších ako je predpísaná hodnota. Z rovnakých dôvodov sú súčasťou rezistorov aj ďalšie aktívne komponenty, ako sú tranzistory, mosfety, triaky, SCR.

Čo je to kondenzátor

Je to elektronický komponent, ktorý uchováva určité množstvo elektrického náboja alebo jednoducho použité napätie / prúd, keď sú jeho vodiče pripojené cez príslušné napájacie body. Komponent je v zásade dimenzovaný na niekoľko jednotiek, mikrofarad a napätie. „Mikrofarad“ rozhoduje o množstve prúdu, ktorý je schopný uchovať, a napätie určuje, koľko maximálneho napätia na neho môže byť aplikované alebo v ňom uložené. Menovité napätie je kritické, ak prekročí značenie, kondenzátor jednoducho vybuchne.

Schopnosť týchto komponentov ukladať znamená, že akumulovaná energia sa stáva použiteľnou, preto sa používajú ako filtre, kde sa akumulované napätie používa na vyplnenie prázdnych miest alebo na poklesy napätia v napájacom zdroji, čím sa zaplnia alebo vyhladia priekopy v potrubí.

Uložená energia sa stáva použiteľnou aj vtedy, keď sa uvoľňuje pomaly cez obmedzujúcu zložku, ako je odpor. Tu sa čas strávený kondenzátorom na úplné nabitie alebo úplné vybitie stane ideálnym pre aplikácie časovača, kde hodnota kondenzátora rozhoduje o časovacom rozsahu jednotky. Preto sa používajú v časovačoch, oscilátoroch atď.

Ďalšou vlastnosťou je, že akonáhle je kondenzátor úplne nabitý, odmietne preniesť ďalší prúd / napätie a zastaví tok prúdu cez jeho vodiče, čo znamená, že aplikovaný prúd prechádza cez jeho vodiče iba v priebehu nabíjania a je blokovaný, keď sa nabíjanie proces je dokončený.

Táto funkcia sa využíva na okamžité umožnenie prepínania konkrétnej aktívnej zložky. Napríklad, ak je spúšťacie napätie privedené na základňu tranzistora cez kondenzátor, aktivuje sa iba na určitý fragment času, kým sa kondenzátor úplne nenabije, po ktorom tranzistor prestane viesť. To isté môže byť svedkom LED, keď je napájané cez kondenzátor, ktorý sa rozsvieti na zlomok sekundy a potom sa vypne.

Čo je to tranzistor

Je to polovodičový komponent, ktorý má tri vodiče alebo nohy. Nohy môžu byť zapojené tak, že jedna noha sa stáva spoločným vývodom pre napätie privádzané na ďalšie dve nohy. Spoločná noha sa nazýva vysielač, zatiaľ čo ďalšie dve nohy sú pomenované ako základňa a kolektor. Báza prijíma spínací spúšť s odkazom na vysielač a to umožňuje prechod relatívne veľkého napätia a prúdu z kolektora na vysielač.

Toto usporiadanie umožňuje pracovať ako prepínač. Preto je možné akékoľvek zaťaženie pripojené na kolektor zapnúť alebo vypnúť s relatívne malým potenciálom v spodnej časti zariadenia.

Napätia aplikované na základňu a kolektor sa nakoniec dostanú do spoločného cieľa cez vysielač. Emitor je pripojený k zemi pre typ NPN a kladný pre typy PNP tranzistorov. NPN a PNP sa navzájom dopĺňajú a pracujú presne rovnakým spôsobom, ale s použitím opačných smerov alebo polarít s napätiami a prúdmi.

Čo je to dióda:

Prosím odkáž tento článok pre kompletné info.

Čo je SCR:

Dá sa to celkom porovnať s tranzistorom a tiež sa používa ako prepínač v elektronických obvodoch. Tri elektródy alebo ramená sú špecifikované ako hradlo, anóda a katóda. Katóda je spoločná svorka, ktorá sa stáva prijímacou cestou pre napätie privádzané na bránu a anódu zariadenia. Brána je spúšťací bod, ktorý prepína napájanie pripojené k anóde cez spoločné rameno katódy.

Avšak na rozdiel od tranzistorov brána SCR vyžaduje vyššie množstvo napätia a prúdu a navyše sa dá zariadenie použiť na prepínanie výlučne striedavého prúdu cez jeho anódu a katódu. Preto sa stáva užitočným na prepínanie striedavých záťaží v reakcii na spúšťače prijaté na jeho hradle, ale hradlo bude na vykonávanie operácií potrebovať čisto DC potenciál.

Implementácia vyššie uvedených komponentov do praktického obvodu:

Ako konfigurovať rezistory, kondenzátory a tranzistory v elektronických obvodoch ......?

Používanie a implementácia elektronických súčiastok prakticky v elektronických obvodoch je to najvyššie, čo sa každý elektronický fanda chce naučiť a zvládnuť. Aj keď sa to ľahšie povie, ako urobí, nasledujúcich pár príkladov vám pomôže pochopiť, ako je možné nastaviť rezistory, kondenzátory a tranzistory na zostavenie konkrétneho aplikačného obvodu:

Pretože predmet môže byť príliš obrovský a môže vyplňovať objemy, budeme diskutovať iba o jednom obvode, ktorý obsahuje tranzistor, kondenzátor, rezistory a LED.

Aktívna zložka v zásade zaujíma ústredné miesto v elektronickom obvode, zatiaľ čo pasívne zložky majú podpornú úlohu.

Povedzme, že chceme vytvoriť obvod dažďového senzora. Pretože tranzistor je hlavnou aktívnou súčasťou, musí byť v strede pozornosti. Takže ho umiestnime priamo do stredu schémy.

Tri vodiče tranzistorov sú otvorené a vyžaduje si potrebné nastavenie prostredníctvom pasívnych častí.

Ako je vysvetlené vyššie, emitor je spoločný výstup. Pretože používame tranzistor typu NPN, musí emitor ísť k zemi, takže ho pripojíme k zemi alebo zápornej napájacej lište obvodu.

Základňa je hlavný snímací alebo spúšťací vstup, takže tento vstup je potrebné pripojiť k prvku snímača. Prvkom snímača je tu dvojica kovových svoriek.

Jedna zo svoriek je pripojená na kladný zdroj a druhá svorka musí byť pripojená k základni tranzistora.

Senzor slúži na zisťovanie prítomnosti dažďovej vody. V okamihu, keď začne pršať, kvapky vody premostia dva terminály. Pretože voda má nízky odpor, začne unikať kladné napätie cez jeho svorky k základni tranzistora.

Toto unikajúce napätie napája základňu tranzistora a v priebehu sa dostáva cez emitor do zeme. V okamihu, keď k tomu dôjde, podľa vlastností prístroja otvára brány medzi kolektorom a žiaričom.

Znamená to, že ak teraz pripojíme ku kolektoru kladný zdroj napätia, bude okamžite pripojený k zemi cez jeho vysielač.

Preto pripojíme kolektor tranzistora k plusu, urobíme to však cez záťaž, aby záťaž fungovala s prepínaním, a to je presne to, čo hľadáme.

Rýchlo simulujeme vyššie uvedenú operáciu a vidíme, že kladné napájanie uniká cez kovové svorky snímača, dotýka sa základne a pokračuje v jej ceste, aby konečne dorazilo k zemi a dokončilo základný obvod. Táto operácia však okamžite privedie napätie kolektora k zemi. cez vysielač, zapnutie záťaže, ktorá je tu bzučiakom. Zaznie bzučiak.

Toto nastavenie je základným nastavením, vyžaduje však veľa korekcií a tiež ho možno upraviť mnohými rôznymi spôsobmi.

Pri pohľade na schému zistíme, že obvod neobsahuje základný rezistor, pretože samotná voda funguje ako rezistor, ale čo sa stane, ak sú svorky snímača náhodne skratované, celý prúd by sa vyhodil na základňu tranzistora a vyprážal by okamžite.

Preto z bezpečnostných dôvodov pridáme odpor k základni tranzistora. Hodnota základného odporu však rozhoduje o tom, koľko spúšťacieho prúdu môže vstúpiť cez piny základne / vysielača, a preto zas ovplyvňuje kolektorový prúd. Naopak, základný odpor by mal byť taký, aby umožňoval natiahnutie dostatočného prúdu z kolektora do emitora, čo umožní dokonalé prepnutie záťaže kolektora.

Pre jednoduchšie výpočty môžeme spravidla predpokladať, že hodnota základného odporu je 40-krát vyššia ako odpor zaťaženia kolektora.

Takže v našom obvode, za predpokladu, že zaťaženie kolektora je bzučiak, zmeriame odpor bzučiaka, ktorý predstavuje 10K. 40-krát 10K znamená, že základný odpor musí byť niekde okolo 400K, ale zistíme, že odpor vody je okolo 50K, takže po odpočítaní tejto hodnoty od 400K dostaneme 350K, čo je hodnota základného odporu, ktorú musíme zvoliť.

Teraz predpokladajme, že k tomuto obvodu chceme pripojiť LED namiesto bzučiaka. Nemôžeme pripojiť LED priamo k kolektoru tranzistora, pretože LED diódy sú tiež zraniteľné a budú vyžadovať rezistor obmedzujúci prúd, ak je prevádzkové napätie vyššie ako určené predpísané napätie.

Preto zapojíme LED do série s 1K odporom cez kolektor a kladom vyššie uvedeného obvodu, čím nahradíme bzučiak.

Odpor v sérii s LED teraz možno považovať za odpor zaťaženia kolektora.

Takže základný odpor by mal byť teraz 40-násobok tejto hodnoty, čo predstavuje 40K, avšak samotný odpor vody je 150K, čo znamená, že základný odpor je už príliš vysoký, čo znamená, že keď dažďová voda premostí snímač, tranzistor nebude schopný zapnite LED diódu jasne, skôr ju budete veľmi slabo osvetľovať.

Ako teda môžeme vyriešiť tento problém?

Musíme zvýšiť citlivosť tranzistora, takže pripojíme ďalší tranzistor, ktorý pomôže existujúcemu v Darlingtonovej konfigurácii. Pri tomto usporiadaní sa dvojica tranzistorov stáva vysoko citlivou, najmenej 25-krát citlivejšou ako predchádzajúci obvod.

25-krát vyššia citlivosť znamená, že môžeme zvoliť základný odpor, ktorý môže byť 25 + 40 = 65 až 75-násobok odporu kolektora, dostaneme maximálny rozsah asi 75 do 10 = 750K, takže to môžeme považovať za celkovú hodnotu základne odpor.

Po odpočítaní 150K vodného odporu od 750K dostaneme 600K, takže to je hodnota základného odporu, ktorú môžeme zvoliť pre súčasnú konfiguráciu. Pamätajte, že rezistor prípadu môže mať ľubovoľnú hodnotu, pokiaľ spĺňa dve podmienky: nezahrieva tranzistor a pomáha uspokojivo prepínať zaťaženie kolektora. To je všetko.

Teraz predpokladajme, že cez základňu tranzistora a zem pridáme kondenzátor. Kondenzátor, ako je vysvetlené vyššie, bude na začiatku uchovávať určitý prúd, keď začne pršať cez netesnosti cez svorky snímača.

Teraz, keď dážď prestane a únik mosta snímača je odpojený, tranzistor stále vedie zvuk bzučiaka ... ako? Uložené napätie vo vnútri kondenzátora teraz napája bázu tranzistora a udržuje ju zapnutú, kým sa nevybije pod spínacie napätie bázy. To ukazuje, ako môže kondenzátor slúžiť v elektronickom obvode.