Как да конфигурирам резистори, кондензатори и транзистори в електронни схеми

В тази публикация се опитваме да оценим как да конфигурираме или свържем електронни компоненти като резистори, кондензатори с електронни вериги чрез правилно изчисление

Моля, прочетете предишния ми пост относно какво е напрежение и ток , за да се разберат по-ефективно обяснените по-долу основни електронни факти.

Какво е резистор

- Това е електронен компонент, използван за противопоставяне на потока от електрони или тока. Използва се за защита на електронните компоненти чрез ограничаване на потока на тока при увеличаване на напрежението. Светодиодите изискват последователни резистори по същата причина, за да могат да работят при напрежения, по-високи от определената номинална стойност. Други активни компоненти като транзистори, MOSFET, триаци, SCR също включват резистори по същите причини.

Какво е кондензатор

Това е електронен компонент, който съхранява определено количество електрически заряд или просто приложеното напрежение / ток, когато неговите проводници са свързани през съответните точки на захранване. Компонентът е основно класиран с няколко единици, микрофарад и напрежение. 'Микрофарадът' решава количеството ток, който може да съхранява, а напрежението определя колко максимално напрежение може да се прилага върху него или да се съхранява в него. Номиналното напрежение е критично, ако надвишава маркировката, кондензаторът просто ще експлодира.

Способността за съхранение на тези компоненти означава, че съхранената енергия става използваема, поради което те се използват като филтри, където съхраненото напрежение се използва за запълване на празните пространства или пониженията на напрежението в източника на захранване, като по този начин се запълват или изглаждат каналите в линията.

Съхранената енергия също става приложима, когато се освобождава бавно през ограничаващ компонент като резистор. Тук времето, консумирано от кондензатора за пълно зареждане или пълно разреждане, става идеално за приложения с таймер, където стойността на кондензатора решава времевия диапазон на устройството. Следователно те се използват в таймери, осцилатори и т.н.

Друга характеристика е, че след като кондензаторът е напълно зареден, той отказва да предава повече ток / напрежение и спира потока на тока през неговите проводници, което означава, че приложеният ток преминава през неговите проводници само в хода на зареждането и се блокира след зареждането процесът е завършен.

Тази функция се използва за даване възможност за кратко превключване на определен активен компонент. Например, ако задействащо напрежение се приложи към основата на транзистора чрез кондензатор, то ще се активира само за определен фрагмент от времето, докато кондензаторът се зареди напълно, след което транзисторът спира да провежда. Същото нещо може да се види с LED, когато се захранва през кондензатор, той свети за части от секундата и след това се изключва.

Какво е транзистор

Това е полупроводников компонент, който има три проводника или крака. Краката могат да бъдат свързани така, че единият крак да стане общ изход за напреженията, приложени към другите два крака. Общият крак се нарича излъчвател, докато другите два крака са посочени като основа и колектор. Базата получава превключващия спусък по отношение на емитер и това позволява сравнително голямо напрежение и ток за преминаване от колектора към емитер.

Тази подредба го кара да работи като превключвател. Следователно всеки товар, свързан към колектора, може да бъде включен или изключен с относително малки потенциали в основата на устройството.

Напреженията, приложени в основата и колектора, най-накрая достигат до общата дестинация чрез излъчвателя. Излъчвателят е свързан към земя за NPN тип и към положителна за PNP типове транзистори. NPN и PNP са взаимно допълващи се и работят точно по същия начин, но използвайки противоположните посоки или полярности с напрежения и токове.

Какво е диод:

Моля вижте тази статия за пълната информация.

Какво е SCR:

Той може да бъде сравнен с транзистор и също така се използва като превключвател в електронни схеми. Трите извода или краката са посочени като порта, анода и катода. Катодът е общият терминал, който се превръща в приемния път за напреженията, приложени към портата и анода на устройството. Портата е задействащата точка, която превключва мощността, свързана към анода, през общия крак на катода.

Въпреки това, за разлика от транзисторите, портата на SCR изисква по-голямо количество напрежение и ток и освен това устройството може да се използва за превключване изключително на променлив ток през неговия анод и катод. Следователно става полезно за превключване на променливотоковото натоварване в отговор на задействанията, получени на портата му, но портата ще се нуждае от чисто постоянен потенциал за изпълнение на операциите.

Внедряване на горните компоненти в практическа схема:

Как да конфигурирам резистори, кондензатори и транзистори в електронни схеми ......?

Използването и внедряването на електронни части на практика в електронни схеми е най-важното нещо, което всеки електронен любител възнамерява да научи и овладее. Въпреки че е по-лесно да се каже, отколкото да се направи, следващите няколко примера ще ви помогнат да разберете как резистори, кондензатори, транзистори могат да бъдат настроени за изграждане на определена схема на приложение:

Тъй като обектът може да бъде твърде огромен и може да запълни обеми, ще обсъдим само една верига, включваща транзистор, кондензатор, резистори и светодиод.

По същество активният компонент заема централното място в електронна схема, докато пасивните компоненти изпълняват поддържащата роля.

Да кажем, че искаме да направим верига на датчика за дъжд. Тъй като транзисторът е основният активен компонент, трябва да заеме централната степен. Така че го поставяме точно в центъра на схемата.

Трите проводника на транзисторите са отворени и се нуждае от необходимата настройка чрез пасивните части.

Както беше обяснено по-горе, излъчвателят е общият изход. Тъй като използваме транзистор тип NPN, излъчвателят трябва да отиде на земята, така че го свързваме със земята или отрицателната захранваща шина на веригата.

Основата е основният сензорен или задействащ вход, така че този вход трябва да бъде свързан към сензорния елемент. Сензорният елемент тук е двойка метални клеми.

Един от терминалите е свързан към положителното захранване, а другият терминал трябва да бъде свързан към основата на транзистора.

Сензорът се използва за откриване на наличието на дъждовна вода. В момента, в който започне дъждът, капките вода свързват двата терминала. Тъй като водата има ниско съпротивление, започва да изтича положителното напрежение през клемите си към основата на транзистора.

Това изтичащо напрежение захранва основата на транзистора и в хода достига земята до емитера. В момента, в който това се случи, според свойствата на устройството, то отваря портите между колектора и излъчвателя.

Това означава, че сега, ако свържем положителен източник на напрежение към колектора, той веднага ще бъде свързан към земята чрез своя излъчвател.

Следователно ние свързваме колектора на транзистора с положителното, но правим това чрез товара, така че товара да работи с превключването и точно това търсим.

Симулирайки горепосочената операция бързо, виждаме, че положителното захранване изтича през металните клеми на сензора, докосва основата и продължава по своя път, за да достигне най-накрая до земята, завършвайки основната верига, но тази операция незабавно дърпа колекторното напрежение към земята чрез излъчвателя, включване на товара, който е зумер тук. Звуковият сигнал се чува.

Тази настройка е основната настройка, но се нуждае от много корекции и също може да бъде модифицирана по много различни начини.

Разглеждайки схемата, откриваме, че веригата не включва основен резистор, тъй като самата вода действа като резистор, но какво се случва, ако терминалите на сензора случайно са къси, целият ток ще бъде изхвърлен към основата на транзистора, пържейки го незабавно.

Затова от съображения за безопасност добавяме резистор към основата на транзистора. Стойността на базовия резистор обаче решава колко задействащ ток може да влезе през щифтовете база / емитер и следователно от своя страна влияе върху тока на колектора. И обратно, базовият резистор трябва да бъде такъв, че да позволява изтеглянето на достатъчен ток от колектора към емитера, което позволява перфектно превключване на натоварването на колектора.

За по-лесни изчисления, като правило, можем да приемем, че стойността на базовия резистор е 40 пъти по-голяма от съпротивлението на натоварването на колектора.

И така, в нашата схема, ако приемем, че натоварването на колектора е зумер, ние измерваме съпротивлението на зумера, което възлиза на 10K. 40 пъти по 10K означава, че базовото съпротивление трябва да е някъде около 400K, но установяваме, че водоустойчивостта е около 50K, така че като извадим тази стойност от 400K, получаваме 350K, това е основната стойност на резистора, която трябва да изберем.

Сега да предположим, че искаме да свържем светодиод към тази схема вместо зумер. Не можем да свържем светодиода директно към колектора на транзистора, тъй като светодиодите също са уязвими и ще изискват резистор, ограничаващ тока, ако работното напрежение е по-високо от посоченото напрежение напред.

Следователно ние свързваме последователно светодиод с 1K резистор през колектора и положително на горната верига, заменяйки зумера.

Сега резисторът последователно със светодиода може да се счита за съпротивление на натоварването на колектора.

Така че сега базовото съпротивление трябва да бъде 40 пъти по-голямо от тази стойност, което възлиза на 40K, но самото водоустойчивост е 150K, означава, че базовото съпротивление е вече твърде високо, което означава, че когато дъждовната вода свързва сензора, транзисторът няма да може включете ярко светодиода, по-скоро ще го осветят много слабо.

И така, как можем да разрешим този проблем?

Трябва да направим транзистора по-чувствителен, затова свързваме друг транзистор, за да подпомогнем съществуващия в конфигурация на Дарлингтън. С тази подредба транзисторната двойка става силно чувствителна, поне 25 пъти по-чувствителна от предишната схема.

25 пъти повече чувствителност означава, че можем да изберем базово съпротивление, което може да бъде 25 + 40 = 65 до 75 пъти съпротивлението на колектора, получаваме максималния диапазон от около 75 до 10 = 750K, така че това може да се приеме като обща стойност на основата резистор.

Приспадайки 150K водоустойчивост от 750K, получаваме 600K, така че това е основната стойност на резистора, която можем да изберем за настоящата конфигурация. Не забравяйте, че резисторът на корпуса може да има всякаква стойност, стига да отговаря на две условия: той не загрява транзистора и помага за задоволително превключване на натоварването на колектора. Това е.

Сега да предположим, че добавяме кондензатор през основата на транзистора и земята. Кондензаторът, както е обяснено по-горе, ще съхрани първоначално малко ток, когато започне дъжд чрез течове през клемите на сензора.

Сега, след като дъждът спре и изтичането на моста на сензора е изключено, транзисторът все още продължава да провежда, като озвучава зумера ... как? Съхраненото напрежение вътре в кондензатора захранва основата на транзистора и го държи включен, докато се разреди под превключващото напрежение на основата. Това показва как кондензатор може да служи в електронна схема.