Σημαντικοί υπολογισμοί στα Ηλεκτρονικά: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το Instructable σκοπεύει να απαριθμήσει μερικούς από τους σημαντικούς υπολογισμούς που πρέπει να γνωρίζουν οι μηχανικοί/κατασκευαστές ηλεκτρονικών ειδών. Ειλικρινά, υπάρχουν πολλοί τύποι που μπορούν να χωρέσουν σε αυτήν την κατηγορία. Έτσι, έχω περιορίσει αυτό το Instructable μόνο σε βασικούς τύπους.

Για τους περισσότερους από τους τύπους που παρατίθενται, έχω προσθέσει επίσης σύνδεσμο σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές που μπορούν να σας βοηθήσουν να εκτελέσετε αυτούς τους υπολογισμούς με ευκολία, όταν είναι δυσκίνητοι και χρονοβόροι.

Βήμα 1: Υπολογιστής διάρκειας μπαταρίας

Όταν τροφοδοτείτε έργα με μπαταρίες, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την αναμενόμενη διάρκεια που μπορεί να τροφοδοτήσει μια μπαταρία το κύκλωμα/ τη συσκευή σας. Αυτό είναι σημαντικό για να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και να αποτρέψετε την απροσδόκητη αποτυχία του έργου σας. Υπάρχουν δύο σημαντικοί τύποι που σχετίζονται με αυτό.

Μέγιστη διάρκεια μπαταρίας που μπορεί να τροφοδοτήσει ένα φορτίο

Διάρκεια ζωής μπαταρίας = Χωρητικότητα μπαταρίας (mAh ή Ah) / Ρεύμα φόρτωσης (mA ή A)

Ρυθμός με τον οποίο το φορτίο αντλεί ρεύμα από την μπαταρία

Ρυθμός εκφόρτισης C = Ρεύμα φόρτωσης (mA ή A) / Χωρητικότητα μπαταρίας (mAh ή Ah)

Ο ρυθμός εκφόρτισης είναι μια σημαντική παράμετρος που καθορίζει πόσο ρεύμα μπορεί ένα κύκλωμα να αντλήσει με ασφάλεια από μια μπαταρία. Αυτό συνήθως επισημαίνεται στην μπαταρία ή θα δοθεί στο φύλλο δεδομένων της.

Παράδειγμα:

Χωρητικότητα μπαταρίας = 2000mAh, Ρεύμα φόρτωσης = 500mA

Διάρκεια μπαταρίας = 2000mAh / 500mA = 4 ώρες

Ρυθμός εκφόρτισης C = 500mA/2000mAh = 0.25 C

Ακολουθεί μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή διάρκειας μπαταρίας.

Βήμα 2: Γραμμική Ρυθμιστική Διάχυση Ισχύος

Οι γραμμικοί ρυθμιστές χρησιμοποιούνται όταν χρειαζόμαστε μια σταθερή τάση για να τροφοδοτήσουμε ένα κύκλωμα ή μια συσκευή. Μερικοί από τους δημοφιλείς γραμμικούς ρυθμιστές τάσης είναι σειρές 78xx (7805, 7809, 7812 και ούτω καθεξής). Αυτοί οι γραμμικοί ρυθμιστές λειτουργούν μειώνοντας την τάση εισόδου και δίνουν σταθερή τάση εξόδου στην έξοδο. Η κατανάλωση ισχύος σε αυτούς τους γραμμικούς ρυθμιστές συχνά παραβλέπεται. Η γνώση της ισχύος που διαχέεται είναι αρκετά σημαντική, ώστε οι σχεδιαστές να μπορούν να χρησιμοποιούν ψύκτρες για να αντισταθμίσουν τη διαρροή υψηλής ισχύος. Αυτό μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο

Η διάχυση ισχύος δίνεται από τον τύπο

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Για τον υπολογισμό του ρεύματος εξόδου

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Παράδειγμα:

Τάση εισόδου - 9V, τάση εξόδου - 5V, ρεύμα εξόδου -1A Αποτέλεσμα

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4Watt

Ηλεκτρονική αριθμομηχανή για γραμμική διάχυση ισχύος ρυθμιστή.

Βήμα 3: Υπολογιστής διαίρεσης τάσης

Τα διαχωριστικά τάσης χρησιμοποιούνται για να διαιρέσουν τις εισερχόμενες τάσεις στα επιθυμητά επίπεδα τάσης. Αυτό είναι εξαιρετικά χρήσιμο για την παραγωγή τάσεων αναφοράς σε κυκλώματα. Ο διαιρέτης τάσης γενικά κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τουλάχιστον δύο αντιστάσεις. Μάθετε περισσότερα για το πώς λειτουργούν οι διαχωριστές τάσης. Ο τύπος που χρησιμοποιείται με τα διαχωριστικά τάσης είναι

Για τον προσδιορισμό της τάσης εξόδου Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Για να προσδιορίσετε το R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

Για τον προσδιορισμό R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

Για τον προσδιορισμό της τάσης εισόδου Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Παράδειγμα:

Vin = 12 V, R1 = 200k, R2 = 2k

Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Vout = (2k x 12)/(200k+2k)

=0.118

= 0,12 V

Βήμα 4: Υπολογιστής χρονισμού RC

Τα κυκλώματα RC χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία χρονικών καθυστερήσεων σε πολλά κυκλώματα. Αυτό οφείλεται στη δράση της αντίστασης που επηρεάζει το ρεύμα φόρτισης που ρέει στον πυκνωτή. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση και η χωρητικότητα, τόσο περισσότερο χρόνο χρειάζεται για να φορτιστεί ο πυκνωτής και αυτό θα εμφανίζεται ως καθυστέρηση. Αυτό μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο.

Για να καθορίσετε την ώρα σε δευτερόλεπτα

T = RC

Για τον προσδιορισμό του R

R = T / C

Για τον προσδιορισμό του Γ

C = T / R

Παράδειγμα:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0,1 ms

Δοκιμάστε αυτόν τον διαδικτυακό αριθμομηχανή σταθερής ώρας RC.

Βήμα 5: Αντίσταση LED

Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι αρκετά κοινά με LED. Επίσης, τα LED θα χρησιμοποιούνται συχνά με αντίσταση σειράς περιορισμού ρεύματος για την πρόληψη ζημιάς υπερβολικού ρεύματος. Αυτός είναι ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της τιμής αντίστασης σειράς που χρησιμοποιείται με LED

R = (Vs - Vf) / Αν

Παράδειγμα

Εάν χρησιμοποιείτε LED με Vf = 2.5V, If = 30mA και τάση εισόδου Vs = 5V. Τότε αντίσταση θα είναι

R = (5 - 2.5V) / 30mA

= 2,5V / 30mA

= 83 Ωμ

Βήμα 6: Ασταθής και μονοσταθερός πολυ -δονητής χρησιμοποιώντας IC 555

Το 555 IC είναι ένα ευέλικτο τσιπ που έχει μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. Ακριβώς από τη δημιουργία τετραγωνικών κυμάτων, τη διαμόρφωση, τις καθυστερήσεις στο χρόνο, την ενεργοποίηση της συσκευής, το 555 μπορεί να τα κάνει όλα. Το Astable και το Monostable είναι δύο συνήθως χρησιμοποιούμενες λειτουργίες όταν πρόκειται για 555.

Astable multivibrator - Παράγει παλμό τετραγωνικού κύματος ως έξοδο με σταθερή συχνότητα. Αυτή η συχνότητα αποφασίζεται από αντιστάσεις και πυκνωτές που χρησιμοποιούνται μαζί της.

Με δεδομένες τιμές RA, RC και C. Ο κύκλος συχνότητας και λειτουργίας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο

Συχνότητα = 1,44 / ((RA +2RB) C)

Κύκλος λειτουργίας = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Χρησιμοποιώντας τιμές RA, RC και F, η χωρητικότητα μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο

Πυκνωτής = 1,44 / ((RA + 2RB) F)

Παράδειγμα:

Resistance RA = 10 kohm, Resistance RB = 15 kohm, Capacitance C = 100 microfarads

Συχνότητα = 1,44 / ((RA+2RB)*γ)

= 1,44 / ((10k+2*15k)*100*10^-6)

= 1,44 / ((40k)*10^-4)

= 0,36 Hz

Κύκλος λειτουργίας = (RA+RB)/(RA+2RB)

= (10k+15k)/(10k+2*15k)

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Μονοσταθερός πολυ -δονητής

Σε αυτήν τη λειτουργία, το IC 555 θα παράγει υψηλό σήμα για ορισμένο χρονικό διάστημα όταν η είσοδος σκανδάλης μειωθεί. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία χρονικών καθυστερήσεων.

Με τα δεδομένα R και C, μπορούμε να υπολογίσουμε την χρονική καθυστέρηση χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο

T = 1,1 x R x C

Για τον προσδιορισμό του R

R = T / (C x 1.1)

Για τον προσδιορισμό του Γ

C = T / (1,1 x R)

Παράδειγμα:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100k x10uF

= 0,11 δευτερόλεπτα

Εδώ είναι η ηλεκτρονική αριθμομηχανή για το Astable multivibrator και το Monostable multivibrator

Βήμα 7: Αντίσταση, Τάση, Ρεύμα και Ισχύς (RVCP)

Θα ξεκινήσουμε από τα βασικά. Εάν έχετε εισαχθεί στα ηλεκτρονικά, ίσως γνωρίζατε το γεγονός ότι η αντίσταση, η τάση, το ρεύμα και η ισχύς είναι όλα αλληλένδετα. Η αλλαγή ενός από τα παραπάνω θα αλλάξει άλλες τιμές. Ο τύπος για αυτόν τον υπολογισμό είναι

Για τον προσδιορισμό της τάσης V = IR

Για να προσδιορίσετε το ρεύμα I = V / R

Για τον προσδιορισμό της αντίστασης R = V / I

Για τον υπολογισμό της ισχύος P = VI

Παράδειγμα:

Ας εξετάσουμε τις παρακάτω τιμές

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1,6V

Τότε η δύναμη θα είναι

P = V x I

= 1,6 x 32 x10^-3

= 0,0512Watts

Ακολουθεί μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή νόμου Ohms για τον υπολογισμό της αντίστασης, της τάσης, του ρεύματος και της ισχύος.

Θα ενημερώσω αυτό το Instructable με περισσότερους τύπους.

Αφήστε τα σχόλια και τις προτάσεις σας παρακάτω και βοηθήστε με να προσθέσω περισσότερους τύπους σε αυτό το Instructable.