Čo je to okruh a prečo musíme zostaviť okruh?

Predtým, ako sa uvediem do podrobností o tom, ako je obvod navrhnutý, dajte nám najskôr vedieť, čo je to obvod a prečo musíme obvod postaviť.

Okruh je akákoľvek slučka, cez ktorú sa prenáša hmota. Pre elektronický obvod je nosnou látkou náboj elektronikou a zdrojom týchto elektrónov je kladná svorka zdroja napätia. Keď tento náboj tečie z kladného pólu cez slučku a dosiahne záporný pól, obvod sa považuje za dokončený. Tento obvod sa však skladá z niekoľkých komponentov, ktoré ovplyvňujú tok náboja mnohými spôsobmi. Niektoré môžu brániť toku náboja, iné jednoducho uložiť alebo rozptýliť náboj. Niekto vyžaduje externý zdroj energie, niekto energiu dodáva.

Existuje mnoho dôvodov, prečo musíme postaviť obvod. Občas možno budeme musieť žiarovku rozsvietiť, spustiť motor atď. Všetky tieto zariadenia - žiarovky, motor, LED diódy nazývame záťažou. Každá záťaž vyžaduje na spustenie svojej činnosti určitý prúd alebo napätie. Týmto napätím môže byť konštantné jednosmerné napätie alebo striedavé napätie. Nie je však možné zostaviť obvod iba so zdrojom a záťažou. Potrebujeme niekoľko ďalších komponentov, ktoré pomáhajú pri správnom toku náboja a spracovávajú náboj dodávaný zdrojom tak, aby do záťaže prúdilo primerané množstvo náboja.

Základný príklad - regulovaný jednosmerný napájací zdroj na prevádzku LED

Uveďme si základný príklad a pravidlá krok za krokom pri stavbe obvodu.

Vyhlásenie o probléme : Navrhnite regulovaný jednosmerný zdroj napájania 5 V, ktorý možno použiť na spustenie LED diódy, pričom ako vstup sa používa striedavé napätie.

Riešenie : Všetci musíte poznať regulovaný zdroj jednosmerného prúdu. Ak nie, dovoľte mi stručnú predstavu. Väčšina obvodov resp elektronické zariadenia vyžadujú pre svoju činnosť jednosmerné napätie. Na napájanie môžeme použiť jednoduché batérie, ale hlavným problémom batérií je ich obmedzená životnosť. Z tohto dôvodu je jediný spôsob, ako previesť napájanie striedavým napätím v našich domácnostiach na požadované jednosmerné napätie.

Všetko, čo potrebujeme, je previesť toto striedavé napätie na jednosmerné. Nie je to však také jednoduché, ako sa zdá. Poďme teda mať krátku teoretickú predstavu o tom, ako sa striedavé napätie prevádza na regulované jednosmerné napätie.

Bloková schéma podľa ElProCus

Teória za obvodom

Striedavé napätie zo zdroja na 230 V sa najskôr zníži na striedavé napätie nízkeho napätia pomocou redukčného transformátora. Transformátor je zariadenie s dvoma vinutiami - primárnym a sekundárnym, pričom napätie privedené na primárne vinutie sa objavuje cez sekundárne vinutie na základe indukčnej väzby. Pretože sekundárna cievka má menší počet závitov, je napätie na sekundárnom obvode menšie ako napätie na primárnom vinutí pre transformátor s postupným znižovaním.
Toto nízke striedavé napätie sa pomocou mostíkového usmerňovača prevádza na pulzujúce jednosmerné napätie. Mostíkový usmerňovač je usporiadanie 4 diód umiestnených v premostenej forme, takže anóda jednej diódy a katóda druhej diódy sú pripojené k kladnej svorke zdroja napätia a rovnakým spôsobom sú anóda a katóda ďalších dvoch diód zapojené. pripojený k zápornej svorke zdroja napätia. Katódy dvoch diód sú tiež spojené s kladnou polaritou napätia a anóda dvoch diód sú spojené so zápornou polaritou výstupného napätia. Pre každý polovičný cyklus sa cez mostíkové usmerňovače získa opačná dvojica diód a pulzujúce jednosmerné napätie.
Takto získané pulzujúce jednosmerné napätie obsahuje vlnenie vo forme striedavého napätia. Na odstránenie týchto vlniek je potrebný filter, ktorý odfiltruje vlnky z jednosmerného napätia. Kondenzátor je umiestnený paralelne s výstupom tak, aby kondenzátor (kvôli svojej impedancii) umožňoval prechod vysokofrekvenčných striedavých signálov, obchádzanie so zemou a blokovanie nízkofrekvenčného alebo jednosmerného signálu. Kondenzátor teda funguje ako dolnopriepustný filter.
Výstupom z kondenzátorového filtra je neregulované jednosmerné napätie. Na výrobu regulovaného jednosmerného napätia sa používa regulátor, ktorý vyvíja konštantné jednosmerné napätie.

Poďme sa teda pustiť do navrhovania jednoduchého napájacieho obvodu regulovaného AC-DC na napájanie LED.

Kroky pri budovaní okruhu

Krok 1: Návrh obvodu

Aby sme mohli navrhnúť obvod, musíme mať predstavu o hodnotách jednotlivých komponentov požadovaných v obvode. Pozrime sa teraz, ako navrhujeme regulovaný obvod napájania jednosmerným prúdom.

“zjednodušte booleovskú kalkulačku výrazov pomocou krokov ”

1. Rozhodnite sa, ktorý regulátor sa má použiť, a jeho vstupné napätie.

Tu požadujeme konštantné napätie 5 V pri 20 mA s kladnou polaritou výstupného napätia. Z tohto dôvodu potrebujeme regulátor, ktorý by poskytoval výstup 5V. Ideálnou a efektívnou voľbou by bol regulátor IC LM7805. Našou ďalšou požiadavkou je výpočet požiadavky na vstupné napätie pre regulátor. Pre regulátor by malo byť minimálne vstupné napätie výstupné napätie pridané o hodnotu tri. V takom prípade, aby sme tu mali napätie 5V, potrebujeme minimálne vstupné napätie 8V. Poďme sa usadiť na vstupe 12V.

7805 regulátor od Flickr

2. Rozhodnite sa, ktorý transformátor sa má použiť

Teraz je produkované neregulované napätie 12V. Toto je RMS hodnota sekundárneho napätia potrebného pre transformátor. Pretože primárne napätie je 230V RMS, pri výpočte pomeru otáčok dostaneme hodnotu 19. Preto musíme získať transformátor s 230V / 12V, to znamená transformátor 12V, 20mA.

“ako zapojiť led svetlá do série ”

Transformátor zostúpiť o Wiki

3. Rozhodnite o hodnote filtračného kondenzátora

Hodnota filtračného kondenzátora závisí od množstva prúdu odoberaného záťažou, pokojového prúdu (ideálneho prúdu) regulátora, množstva prípustného zvlnenia jednosmerného výstupu a obdobia.

Pre špičkové napätie na primárnom transformátore musí byť 17 V (12 * sqrt2) a celkový pokles na diódach (2 * 0,7 V) 1,4 V, špičkové napätie na kondenzátore je približne 15 V. Výšku povoleného zvlnenia môžeme vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:

∆V = VpeakCap- Vmin

Podľa výpočtu je Vpeakcap = 15 V a Vmin minimálny vstup napätia pre regulátor. ∆V je teda (15-7) = 8V.

Teraz, kapacita, C = (I * ∆t) / ∆V,

Teraz som súčet zaťažovacieho prúdu plus pokojový prúd regulátora a I = 24mA (kľudový prúd je asi 4mA a záťažový prúd je 20mA). Tiež ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Hodnota dependst závisí od frekvencie vstupného signálu a tu je vstupná frekvencia 50 Hz.

Takto nahradením všetkých hodnôt sa hodnota C dostane na približne 30 mikroFarad. Vyberme teda hodnotu 20microFarad.

Elektrolytický kondenzátor o Wiki

4. Určte PIV (špičkové inverzné napätie) použitých diód.

Pretože špičkové napätie na sekundárnom transformátore je 17V, celkový PIV diódového mostíka je asi (4 * 17), t. J. 68V. Musíme sa teda vyrovnať s diódami s PIV hodnotou každá 100V. Pamätajte, že PIV je maximálne napätie, ktoré je možné priviesť na diódu v opačnom predpätí bez toho, aby došlo k poruche.

PN prechodová dióda o Nojavanha

Krok 2. Kreslenie obvodov a simulácia

Teraz, keď máte predstavu o hodnotách pre každý komponent a celú schému zapojenia, poďme k tomu, aby sme nakreslili obvod pomocou softvéru na vytváranie obvodov a simulovali ho.

Tu si vyberáme softvér Multisim.

Multisim okno

“typy kondenzátorov a ich aplikácie ”

Ďalej sú uvedené kroky na nakreslenie obvodu pomocou programu Multisim a jeho simuláciu.

Na paneli Windows kliknite na nasledujúci odkaz: Štart >>> Programy -> Národné -> Nástroje -> Návrh obvodov 11.0 -> multisim 11.0.
Na nakreslenie obvodu sa zobrazí okno softvéru multisim s menubarom a prázdnym miestom pripomínajúcim nepájivú dosku.
Na paneli s ponukami vyberte miesto -> komponenty
Zobrazí sa okno s názvom - „vyberte komponenty“
Pod nadpisom „Databáza“ - v rozbaľovacej ponuke vyberte možnosť „Hlavná databáza“.
Pod nadpisom „skupina“ vyberte požadovanú skupinu. Ak chcete ísť na zdroj napätia alebo prúdu alebo zem. Ak chcete použiť akýkoľvek základný komponent, ako je rezistor, kondenzátor atď. Najprv musíme umiestniť vstupný zdroj striedavého prúdu, a preto vyberte položku Zdroj -> Zdroje energie -> AC_power. Po umiestnení komponentu (kliknutím na tlačidlo „ok“) nastavte hodnotu RMS napätia na 230 V a frekvencie na 50Hz.
Teraz znova v okne komponentov vyberte základné, potom transformátor a potom vyberte TS_ideal. Pre ideálny transformátor je indukčnosť oboch cievok rovnaká, aby sme dosiahli výstup, máme zmenu indukčnosti sekundárnej cievky. Teraz vieme, že pomer indukčnosti cievok transformátora sa rovná štvorcu pomeru závitov. Pretože požadovaný pomer závitov je v tomto prípade 19, musíme nastaviť indukčnosť sekundárnej cievky na 0,27 mH. (Primárna indukčnosť cievky je 100 mH).
V okne súčiastok vyberte základné, potom diódy a potom vyberte diódu IN4003. Vyberte 4 také diódy a vložte ich do usporiadania mostíkového usmerňovača.
Pod oknami komponentov vyberte možnosť basic, potom Cap _Electrolytic a vyberte hodnotu kondenzátora na hodnotu 20microFarad.
V okne komponentov vyberte napájanie, potom Voltage_ Regulator a potom z rozbaľovacej ponuky vyberte položku „LM7805“.
V okne komponentov vyberte diódy, potom vyberte LED a z rozbaľovacej ponuky vyberte LED_green.
Rovnakým postupom vyberte rezistor s hodnotou 100 Ohmov.
Teraz, keď máme všetky komponenty a máme predstavu o schéme zapojenia, poďme teda do nakreslenia schémy zapojenia na platforme multi sim.
Aby sme nakreslili obvod, musíme urobiť správne spojenie medzi komponentmi pomocou drôtov. Ak chcete vybrať drôty, prejdite na miesto a potom na drôt. Nezabudnite pripojiť komponenty iba vtedy, keď sa objaví spojovací bod. V multisim sú pripojovacie vodiče označené červenou farbou.
Ak chcete získať indikáciu napätia na výstupe, postupujte podľa uvedených krokov. Prejdite na miesto, potom na „Komponenty“, potom na „indikátor“, potom na „Voltmeter“ a potom vyberte prvý komponent.
Váš obvod je teraz pripravený na simuláciu.
Teraz kliknite na „Simulovať“ a potom vyberte „Spustiť“.
Teraz môžete vidieť, že LED na výstupe bliká, čo je označené zelenými šípkami.
To, či dostanete správnu hodnotu napätia na každom komponente, môžete overiť umiestnením voltmetra paralelne.

Kompletný simulovaný obvodový diagram od spoločnosti ElProCus

Teraz máte predstavu o návrhu regulovaného napájacieho zdroja pre záťaže, ktoré vyžadujú konštantné jednosmerné napätie, ale čo so záťažami, ktoré vyžadujú variabilné jednosmerné napätie. Túto úlohu vám nechávam. Ďalej akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu alebo elektrických a projekty elektroniky Uveďte svoje nápady v sekcii komentárov nižšie.

postupujte podľa nižšie uvedeného odkazu pre projekty bez spájkovania 5 v 1