Стъпки за изграждане на електронни схеми

Стъпки за изграждане на електронни схеми
Какво е верига и защо трябва да изградим верига?

Преди да вляза в подробности за това как е проектирана схема, нека първо знаем какво е верига и защо трябва да изградим верига.



Веригата е всеки контур, през който се пренася материята. За електронна схема, пренасяната материя е зарядът от електрониката, а източникът на тези електрони е положителният извод на източника на напрежение. Когато този заряд изтече от положителния извод, през контура и достигне отрицателния извод, се казва, че веригата е завършена. Тази схема обаче се състои от няколко компонента, които влияят на потока на заряда по много начини. Някои могат да възпрепятстват потока на заряда, някои просто да запазят или да разсеят заряда. Някои се нуждаят от външен източник на енергия, други доставят енергия.


Може да има много причини, поради които трябва да изградим верига. Понякога може да се наложи да запалим лампа, да пуснем мотор и т.н. Всички тези устройства - лампи, мотор, LED са това, което наричаме натоварване. Всеки товар изисква определен ток или напрежение, за да започне своята работа. Това напрежение може да бъде постоянно постояннотоково напрежение или променливо напрежение. Не е възможно обаче да се изгради схема само с източник и товар. Нуждаем се от още няколко компонента, които помагат за правилния поток на заряда и обработват заряда, доставян от източника, така че към товара да тече подходящо количество заряд.





Основен пример - Регулирано захранване с постоянен ток за включване на светодиод

Нека да дадем основен пример и стъпка по стъпка правила за изграждане на веригата.

Декларация за проблема : Проектирайте регулирано DC захранване от 5V, което може да се използва за включване на светодиод, като се използва променливо напрежение като вход.



Решение : Всички трябва да сте наясно с регулираното захранване с постоянен ток. Ако не, нека дам кратка идея. Повечето от веригите или електронни устройства изискват постояннотоково напрежение за тяхната работа. Можем да използваме прости батерии, за да осигурим напрежението, но основният проблем с батериите е техният ограничен живот. Поради тази причина единственият начин, по който разполагаме, е да преобразуваме захранването с променливо напрежение в домовете ни до необходимото постояннотоково напрежение.


Всичко, от което се нуждаем, е да преобразуваме това променливо напрежение в постоянно напрежение. Но това не е толкова просто, колкото изглежда. Така че нека имаме кратка теоретична идея за това как променливото напрежение се преобразува в регулирано постояннотоково напрежение.

Мостов токоизправител

Блокова диаграма от ElProCus

Теорията зад веригата

  1. Променливотоковото напрежение от захранването при 230V първо се понижава до променливотоково напрежение с ниско напрежение с помощта на понижаващ трансформатор. Трансформаторът е устройство с две намотки - първична и вторична, при което напрежението, приложено през първичната намотка, се появява през вторичната намотка благодарение на индуктивното свързване. Тъй като вторичната намотка има по-малък брой завои, напрежението на вторичната е по-малко от напрежението на първичната за понижаващ трансформатор.
  2. Това ниско променливо напрежение се преобразува в пулсиращо постояннотоково напрежение с помощта на мостов токоизправител. Мостовият токоизправител е разположение от 4 диода, поставени в мостовата форма, така че анодът на един диод и катодът на друг диод е свързан към положителната клема на източника на напрежение и по същия начин анодът и катодът на други два диода са свързан към отрицателния извод на източника на напрежение. Също така катодите на два диода са свързани към положителната полярност на напрежението, а анодът на два диода е свързан към отрицателната полярност на изходното напрежение. За всеки полупериод противоположната двойка диоди провеждат и пулсиращо постояннотоково напрежение през мостовите токоизправители.
  3. Така полученото пулсиращо DC напрежение съдържа вълни под формата на променливо напрежение. За да се премахнат тези вълни, е необходим филтър, който филтрира пулсациите от постояннотоковото напрежение. Кондензатор е поставен успоредно на изхода, така че кондензаторът (поради неговия импеданс) позволява високочестотните променливотокови сигнали да преминават през заобикаляне към земята и нискочестотният или постояннотоковият сигнал е блокиран. По този начин кондензаторът действа като нискочестотен филтър.
  4. Изходът, произведен от кондензаторен филтър, е нерегулираното постояннотоково напрежение. За получаване на регулирано постояннотоково напрежение се използва регулатор, който развива постоянно постояннотоково напрежение.

Така че нека сега да се заемем с проектирането на обикновена верига за захранване с регулиран AC-DC за задвижване на LED.

Стъпки в изграждането на веригата

Стъпка 1: Проектиране на вериги

За да проектираме схема, трябва да имаме представа за стойностите на всеки компонент, необходим във веригата. Нека сега видим как проектираме регулирана верига за захранване с постоянен ток.

1. Решете регулатора, който ще използвате, и неговото входно напрежение.

Тук трябва да имаме постоянно напрежение 5V при 20mA с положителната полярност на изходното напрежение. Поради тази причина се нуждаем от регулатор, който би осигурил 5V изход. Идеален и ефективен избор би бил регулаторът IC LM7805. Следващото ни изискване е да изчислим изискването за входно напрежение за регулатора. За регулатор минималното входно напрежение трябва да бъде изходното напрежение, добавено със стойност три. В този случай тук, за да имаме напрежение 5V, се нуждаем от минимално входно напрежение 8V. Нека се установим за вход от 12V.

7805 регулатор от Flickr

7805 регулатор от Flickr

2. Решете трансформатора, който ще използвате

Сега произведеното нерегулирано напрежение е напрежение от 12V. Това е RMS стойността на вторичното напрежение, необходимо за трансформатор. Тъй като първичното напрежение е 230V RMS, при изчисляване на съотношението на завоите получаваме стойност 19. Следователно трябва да получим трансформатор с 230V / 12V, т.е. 12V, 20mA трансформатор.

Спуснете трансформатора от Wiki

Спуснете трансформатора от Wiki

3. Решете стойността на филтърния кондензатор

Стойността на филтърния кондензатор зависи от количеството ток, изтеглено от товара, тока на покой (идеалния ток) на регулатора, количеството допустимо пулсиране в DC изхода и периода.

За да бъде върховото напрежение на първичния трансформатор 17V (12 * sqrt2) и общият спад на диодите (2 * 0.7V) 1.4V, пиковото напрежение на кондензатора е около 15V приблизително. Можем да изчислим количеството допустимо пулсиране по формулата по-долу:

∆V = VpeakCap- Vmin

Както се изчислява, Vpeakcap = 15V и Vmin е минималното входно напрежение за регулатора. По този начин ∆V е (15-7) = 8V.

Сега, капацитет, C = (I * ∆t) / ∆V,

Сега аз съм сумата от тока на натоварване плюс тока на покой на регулатора и I = 24mA (токът на покой е около 4mA, а токът на натоварване е 20mA). Също така ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Стойността на ∆t зависи от честотата на входния сигнал и тук входната честота е 50Hz.

По този начин замествайки всички стойности, стойността на C достига около 30microFarad. И така, нека изберете стойност 20microFarad.

Електролитен кондензатор от Wiki

Електролитен кондензатор от Wiki

4. Решете PIV (пиковото обратно напрежение) на използваните диоди.

Тъй като пиковото напрежение на вторичния трансформатор е 17V, общият PIV на диодния мост е около (4 * 17), т.е. 68V. Така че трябва да се задоволим с диоди с PIV рейтинг от 100V всеки. Не забравяйте, че PIV е максималното напрежение, което може да бъде приложено към диода в неговото обратно пристрастно състояние, без да причинява повреда.

PN съединителен диод от nojavanha

PN съединителен диод от Ноджаванха

Стъпка 2. Чертеж и симулация на вериги

Сега, когато имате идеята за стойностите за всеки компонент и цялата схема на схемата, нека да влезем в изчертаването на веригата с помощта на софтуер за изграждане на вериги и да я симулираме.

Тук нашият избор на софтуер е Multisim.

Мултисим прозорец

Мултисим прозорец

По-долу са дадени стъпките, за да нарисувате верига с помощта на Multisim и да я симулирате.

  1. На панела на вашия Windows кликнете върху следната връзка: Старт >>> Програми -> Национални -> Инструменти -> Схема за проектиране на вериги 11.0 -> multisim 11.0.
  2. Появява се мултисим софтуерен прозорец с лента с менюта и празно пространство, наподобяващо макет, за да се очертае веригата.
  3. В лентата с менюта изберете място -> компоненти
  4. Появява се прозорец със заглавие - ‘изберете компонентите’
  5. Под заглавието „База данни“ - изберете „Основна база данни“ от падащото меню.
  6. Под заглавието „група“ - изберете необходимата група. Ако искате да изберете източник на напрежение или ток или земя. Ако искате да изберете някакъв основен компонент като резистор, кондензатор и т.н. Тук първо трябва да поставим входния източник на променливотоково захранване, следователно изберете Източник -> Източници на енергия -> AC_power. След като компонентът бъде поставен (като щракнете върху бутона „ok“), задайте стойността на RMS напрежението на 230 V и честотата на 50Hz.
  7. Сега отново под прозореца на компонентите изберете основно, след това трансформатор, след което изберете TS_ideal. За идеален трансформатор индуктивността на двете намотки е еднаква, за да постигнем изхода имаме промяна на индуктивността на вторичната намотка. Сега знаем, че съотношението на индуктивността на трансформаторните намотки е равно на квадрата на съотношението на завоите. Тъй като съотношението на завоите, което се изисква в този случай, е 19, следователно трябва да настроим индуктивността на вторичната намотка на 0,27 mH. (Индуктивността на първичната намотка е при 100mH).
  8. Под прозореца на компонентите изберете основни, след това диоди и след това изберете диода IN4003. Изберете 4 такива диода и ги поставете в мостова изправителна система.
  9. Под прозорците на компонентите изберете основно, след това Cap _Electrolytic и изберете стойността на кондензатора да бъде 20microFarad.
  10. Под прозореца на компонентите изберете захранване, след това регулатор на напрежението и след това изберете „LM7805“ от падащото меню.
  11. Под прозореца на компонентите изберете диоди, след това изберете LED и от падащото меню изберете LED_green.
  12. Използвайки същата процедура, изберете резистор със стойност 100 ома.
  13. Сега, когато разполагаме с всички компоненти и имаме представа за електрическата схема, нека започнем да чертаем схемата на платформата multi sim.
  14. За да нарисуваме веригата, трябва да направим правилни връзки между компонентите с помощта на проводници. За да изберете проводници, отидете на Place, след това тел. Не забравяйте да свързвате компонентите само когато се появи точка на свързване. В multisim свързващите проводници са обозначени с червен цвят.
  15. За да получите индикация за напрежението на изхода, следвайте дадените стъпки. Отидете на Place, след това ‘Components’, след това ‘индикатор’, след това ‘Voltmeter’, след което изберете първия компонент.
  16. Сега вашата схема е готова за симулация.
  17. Сега кликнете върху „Симулиране“, след което изберете „Изпълнение“.
  18. Сега можете да видите светодиода на изходното мигане, което е показано със стрелките, оцветяващи се в зелен цвят.
  19. Можете да проверите дали получавате правилната стойност на напрежението във всеки компонент, като паралелно поставите волтметър.
Пълна симулирана схема

Пълна симулирана схема на ElProCus

Сега имате идея за проектиране на регулирано захранване за товари, които изискват постоянно постояннотоково напрежение, но какво да кажем за товари, които изискват променливо постояннотоково напрежение. Оставям ви тази задача. Освен това, всякакви въпроси относно тази концепция или електрически и проекти за електроника Моля, представете вашите идеи в раздела за коментари по-долу.

моля, следвайте връзката по-долу за 5 в 1 проекти без запояване