Ce este un circuit și de ce trebuie să construim un circuit?

Înainte de a intra în detalii despre cum este proiectat un circuit, spuneți-ne mai întâi ce este un circuit și de ce trebuie să construim un circuit.

Un circuit este orice buclă prin care este transportată materia. Pentru un circuit electronic, problema transportată este încărcarea de către electronică, iar sursa acestor electroni este borna pozitivă a sursei de tensiune. Când această sarcină curge de la borna pozitivă, prin buclă, și ajunge la borna negativă, se spune că circuitul este finalizat. Cu toate acestea, acest circuit este format din mai multe componente care afectează fluxul de încărcare în mai multe moduri. Unele pot oferi un obstacol în calea fluxului de încărcare, altele depozitează sau pot disipa încărcătura. Unele necesită o sursă externă de energie, altele furnizează energie.

Pot exista multe motive pentru care trebuie să construim un circuit. Uneori este posibil să trebuiască să aprindem o lampă, să pornim un motor etc. Toate aceste dispozitive - lămpi, motor, LED sunt ceea ce numim încărcături. Fiecare sarcină necesită un anumit curent sau tensiune pentru a începe funcționarea sa. Această tensiune poate fi o tensiune continuă continuă sau o tensiune alternativă. Cu toate acestea, nu este posibil să construiți un circuit doar cu o sursă și o sarcină. Mai avem nevoie de câteva componente care să ajute la fluxul corect de sarcină și să proceseze încărcătura furnizată de sursă, astfel încât o cantitate adecvată de sarcină să curgă la sarcină.

Un exemplu de bază - sursă de alimentare DC reglementată pentru a rula un LED

Să ne oferim un exemplu de bază și regulile pas cu pas în construirea circuitului.

Declarație problemă : Proiectați o sursă de alimentare DC regulată de 5V care poate fi utilizată pentru a rula un LED, utilizând tensiunea de curent alternativ ca intrare.

Soluţie : Trebuie să fiți conștienți de sursa de alimentare DC reglementată. Dacă nu, permiteți-mi să vă dau o scurtă idee. Majoritatea circuitelor sau dispozitive electronice necesită o tensiune continuă pentru funcționarea lor. Putem folosi baterii simple pentru a furniza tensiunea, dar problema majoră a bateriilor este durata lor de viață limitată. Din acest motiv, singura modalitate pe care o avem este de a converti sursa de curent alternativ la casele noastre la tensiunea continuă necesară.

Tot ce ne trebuie este să transformăm această tensiune alternativă în tensiune continuă. Dar nu este atât de simplu pe cât pare. Deci, haideți să avem o scurtă idee teoretică despre modul în care tensiunea de curent alternativ este convertită în tensiunea continuă de curent continuu.

Diagrama bloc de ElProCus

Teoria din spatele circuitului

Tensiunea de curent alternativ de la sursa de alimentare la 230V este redusă mai întâi la tensiunea de curent alternativ redusă folosind un transformator cu trepte. Un transformator este un dispozitiv cu două înfășurări - primar și secundar, în care tensiunea aplicată pe înfășurarea primară apare pe înfășurarea secundară în virtutea cuplării inductive. Deoarece bobina secundară are un număr mai mic de spire, tensiunea pe secundar este mai mică decât tensiunea pe primar pentru un transformator cu trepte.
Această tensiune de curent alternativ redusă este convertită în tensiune continuă pulsantă utilizând un redresor de punte. Un redresor de punte este un aranjament de 4 diode plasate sub formă de punte, astfel încât anodul unei diode și catodul altei diode este conectat la borna pozitivă a sursei de tensiune și în același mod anodul și catodul altor două diode sunt conectat la borna negativă a sursei de tensiune. De asemenea, catodii a două diode sunt conectați la polaritatea pozitivă a tensiunii și anodul a două diode este conectat la polaritatea negativă a tensiunii de ieșire. Pentru fiecare jumătate de ciclu, perechea opusă de diode conduc și tensiune continuă pulsantă este obținută prin redresoarele de punte.
Tensiunea continuă pulsantă astfel obținută conține ondulații sub formă de tensiune alternativă. Pentru a elimina aceste ondulații este necesar un filtru care filtrează ondulațiile de la tensiunea continuă. Un condensator este plasat în paralel cu ieșirea, astfel încât condensatorul (datorită impedanței sale) permite semnalelor de înaltă frecvență AC să treacă prin trecerea la sol și frecvența joasă sau semnalul DC este blocat. Astfel, condensatorul acționează ca un filtru trece jos.
Ieșirea produsă dintr-un filtru de condensator este tensiunea DC nereglementată. Pentru a produce o tensiune DC reglată se folosește un regulator care dezvoltă o tensiune continuă DC.

Așadar, haideți să începem acum să proiectăm un circuit de alimentare cu energie regulat AC-DC simplu pentru a conduce un LED.

Pași în construirea circuitului

Pasul 1: Proiectarea circuitului

Pentru a proiecta un circuit, trebuie să avem o idee despre valorile fiecărei componente necesare în circuit. Să vedem acum cum proiectăm un circuit de alimentare DC regulat.

“ce este un senzor tp ”

1. Decideți regulatorul de utilizat și tensiunea de intrare a acestuia.

Aici trebuie să avem o tensiune constantă de 5V la 20mA cu polaritatea pozitivă a tensiunii de ieșire. Din acest motiv, avem nevoie de un regulator care să ofere o ieșire de 5V. O alegere ideală și eficientă ar fi regulatorul IC LM7805. Următoarea noastră cerință este să calculăm necesarul de tensiune de intrare pentru regulator. Pentru un regulator, tensiunea minimă de intrare ar trebui să fie tensiunea de ieșire adăugată cu o valoare de trei. În acest caz, aici pentru a avea o tensiune de 5V, avem nevoie de o tensiune minimă de intrare de 8V. Să ne stabilim pentru intrarea de 12V.

7805 regulator de Flickr

2. Decideți transformatorul care va fi utilizat

Acum tensiunea nereglementată produsă este de 12V. Aceasta este valoarea RMS a tensiunii secundare necesare unui transformator. Deoarece tensiunea primară este de 230V RMS, la calcularea raportului de rotații, obținem o valoare de 19. Prin urmare, trebuie să obținem un transformator cu 230V / 12V, adică un transformator de 12V, 20mA.

“cum se face un generator electromagnetic ”

Coborâți transformatorul Wiki

3. Decideți valoarea condensatorului de filtrare

Valoarea condensatorului de filtrare depinde de cantitatea de curent absorbită de sarcină, de curentul de repaus (curent ideal) al regulatorului, de cantitatea de ondulație admisibilă în ieșirea de curent continuu și de perioadă.

Pentru ca tensiunea de vârf din transformatorul primar să fie de 17V (12 * sqrt2) și căderea totală a diodelor să fie de (2 * 0,7V) 1,4V, tensiunea de vârf pe condensator este de aproximativ 15V aprox. Putem calcula cantitatea de ondulare permisă prin formula de mai jos:

∆V = VpeakCap- Vmin

După cum se calculează, Vpeakcap = 15V și Vmin este tensiunea minimă de intrare pentru regulator. Astfel ∆V este (15-7) = 8V.

Acum, Capacitate, C = (I * ∆t) / ∆V,

Acum, eu sunt suma curentului de încărcare plus curentul de repaus al regulatorului și I = 24mA (curentul de repaus este de aproximativ 4mA și curentul de încărcare este de 20mA). De asemenea, ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Valoarea lui dependst depinde de frecvența semnalului de intrare și aici frecvența de intrare este de 50Hz.

Astfel, substituind toate valorile, valoarea lui C ajunge să fie în jur de 30microFarad. Deci, să selectăm o valoare de 20microFarad.

Un condensator de electroliți de la Wiki

Un condensator de electroliți de Wiki

4. Decideți utilizarea PIV (tensiunea inversă de vârf) a diodelor.

Deoarece tensiunea de vârf în transformatorul secundar este de 17V, PIV-ul total al podului diodei este de aproximativ (4 * 17), adică 68V. Deci, trebuie să ne stabilim pentru diode cu un PIV de 100V fiecare. Rețineți că PIV este tensiunea maximă care poate fi aplicată diodei în starea sa polarizată invers, fără a provoca defecțiuni.

PN Diodă de joncțiune de Nojavanha

Pasul 2. Desenarea și simularea circuitelor

Acum, că aveți ideea valorilor pentru fiecare componentă și întreaga diagramă a circuitului, permiteți-ne să desenăm circuitul folosind software-ul de construire a circuitului și să-l simulăm.

Aici software-ul nostru este Multisim.

Fereastra multisim

Mai jos sunt pașii dați pentru a desena un circuit folosind Multisim și a-l simula.

În panoul Windows, faceți clic pe următorul link: Start >>> Programe -> Național -> Instrumente -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
Apare o fereastră software multisim cu o bară de meniu și un spațiu gol asemănător unei plăci pentru a desena circuitul.
În bara de meniu, selectați locul -> componente
Apare o fereastră cu titlul „selectați componentele”
Sub titlul „Baza de date” - selectați „Baza de date principală” din meniul derulant.
Sub titlul „grup” - selectați grupul dorit. Dacă doriți să alegeți o sursă de tensiune sau curent sau o masă. Dacă doriți să alegeți orice componentă de bază, cum ar fi un rezistor, un condensator, etc. Aici trebuie să plasăm mai întâi sursa de alimentare de intrare AC, prin urmare selectăm Sursă -> Surse de alimentare -> AC_power. După plasarea componentei (făcând clic pe butonul „ok”), setați valoarea tensiunii RMS la 230 V și frecvența la 50Hz.
Acum din nou sub fereastra de componente, selectați de bază, apoi transformator, apoi selectați TS_ideal. Pentru un transformator ideal, inductanța ambelor bobine este aceeași, pentru a obține ieșirea, schimbăm inductanța bobinei secundare. Acum știm că raportul inductanței bobinelor transformatorului este egal cu pătratul raportului de rotații. Deoarece raportul de rotații necesar în acest caz este de 19, prin urmare trebuie să setăm inductanța bobinei secundare la 0,27mH. (Inductanța bobinei primare este la 100mH).
Sub fereastra de componente, selectați de bază, apoi diode, apoi selectați dioda IN4003. Selectați 4 astfel de diode și plasați-le într-un aranjament de redresor de punte.
Sub ferestrele componente, selectați de bază, apoi Cap _Electrolytic și selectați valoarea condensatorului pentru a fi 20microFarad.
Sub fereastra componentelor, selectați alimentarea, apoi Voltage_ Regulator, apoi selectați „LM7805” din meniul derulant.
Sub fereastra de componente, selectați diode, apoi selectați LED și din meniul derulant, selectați LED_verde.
Folosind aceeași procedură, selectați un rezistor cu valoarea de 100 Ohmi.
Acum, că avem toate componentele și avem o idee despre schema de circuite, permiteți-ne să tragem schema de circuite pe platforma multi-sim.
Pentru a trage circuitul, trebuie să facem conexiuni adecvate între componente folosind fire. Pentru a selecta fire, accesați Place, apoi sârmă. Nu uitați să conectați componentele numai atunci când apare un punct de joncțiune. În multisim, firele de conectare sunt indicate prin culoare roșie.
Pentru a obține o indicație a tensiunii pe ieșire, urmați pașii dați. Accesați Locul, apoi „Componente”, apoi „indicator”, apoi „Voltmetru”, apoi selectați prima componentă.
Acum circuitul dvs. este gata să fie simulat.
Acum faceți clic pe „Simulați”, apoi selectați „Rulați”.
Acum puteți vedea LED-ul la ieșire clipește, ceea ce este indicat de săgețile de culoare verde.
Puteți verifica dacă obțineți valoarea corectă a tensiunii pe fiecare componentă plasând un voltmetru în paralel.

O diagramă completă a circuitului simulat de ElProCus

Acum aveți o idee despre proiectarea unei surse de alimentare reglementate pentru sarcini care necesită o tensiune continuă DC, dar ce se întâmplă cu sarcini care necesită tensiune continuă DC. Vă las cu această sarcină. În plus, orice întrebări referitoare la acest concept sau electrice și proiecte electronice Vă rugăm să furnizați ideile dvs. în secțiunea de comentarii de mai jos.