Kaj je vezje in zakaj moramo zgraditi vezje?
Preden grem v podrobnosti o tem, kako je zasnovano vezje, nam najprej sporočite, kaj je vezje in zakaj moramo zgraditi vezje.
Vezje je katera koli zanka, skozi katero se snov prenaša. Za elektronsko vezje je snov napolnjena z elektroniko, vir teh elektronov pa pozitivni priključek napetostnega vira. Ko ta naboj teče iz pozitivnega terminala skozi zanko in doseže negativni terminal, naj bi bilo vezje končano. Vendar je to vezje sestavljeno iz več komponent, ki na več načinov vplivajo na tok naboja. Nekateri lahko ovirajo pretok naboja, nekateri preprosto shranijo ali razpršijo naboj. Nekateri potrebujejo zunanji vir energije, nekateri oskrbujejo z energijo.
Razlogov, zakaj moramo zgraditi vezje, je lahko veliko. Včasih bomo morda morali zažariti svetilko, zagnati motor itd. Vse te naprave - svetilke, motor, LED so tisto, čemur pravimo kot obremenitve. Vsaka obremenitev zahteva določen tok ali napetost, da začne delovati. Ta napetost je lahko stalna enosmerna ali izmenična napetost. Vendar pa ni mogoče zgraditi vezja samo z virom in obremenitvijo. Potrebujemo še nekaj komponent, ki pomagajo pri pravilnem pretoku naboja in obdelajo naboj, ki ga dovaja vir, tako da ustrezna količina naboja priteče v obremenitev.
Osnovni primer - regulirano enosmerno napajanje za vklop LED
Dovolite nam osnovni primer in pravila po korakih pri gradnji vezja.
Izjava o težavi : Načrtujte regulirano enosmerno napajanje 5V, ki se lahko uporablja za vklop LED, z vhodno napetostjo izmenične napetosti.
Rešitev : Vsi se morate zavedati reguliranega napajanja z enosmernim tokom. Če ne, naj na kratko predstavim. Večina vezij oz elektronske naprave za svoje delovanje potrebujejo enosmerno napetost. Za zagotavljanje napetosti lahko uporabimo preproste baterije, vendar je glavna težava baterij njihova omejena življenjska doba. Iz tega razloga je edini način, kako spremeniti napajanje izmenične napetosti v naših domovih na zahtevano enosmerno napetost.
Vse, kar potrebujemo, je pretvoriti to izmenično napetost v enosmerno napetost. Vendar ni tako preprosto, kot se zdi. Torej, imejmo kratko teoretično idejo o tem, kako se AC napetost pretvori v regulirano enosmerno napetost.
Blokovni diagram avtorja ElProCus
Teorija za vezjem
- AC napetost iz napajalne napetosti pri 230 V se najprej zniža na nizkonapetostni AC z uporabo padajočega transformatorja. Transformator je naprava z dvema navitjema - primarnim in sekundarnim, pri čemer se napetost, ki deluje na primarnem navitju, pojavi na sekundarnem navitju zaradi induktivne sklopke. Ker ima sekundarna tuljava manj zavojev, je napetost na sekundaru manjša od napetosti na primarni transformatorju.
- Ta nizka izmenična napetost se z mostnim usmernikom pretvori v pulzirajočo enosmerno napetost. Mostni usmernik je razporeditev 4 diod, nameščenih v premoščeni obliki, tako da sta anoda ene diode in katoda druge diode povezana s pozitivnim priključkom napetostnega vira in na enak način sta anoda in katoda drugih dveh diod priključen na negativni priključek vira napetosti. Tudi katode dveh diod so povezane s pozitivno polariteto napetosti, anoda dveh diod pa z negativno polarnostjo izhodne napetosti. Za vsak polovični cikel nasprotni par diod prevaja in pulsira enosmerno napetost na mostnih usmernikih.
- Tako dobljena pulzirajoča enosmerna napetost vsebuje valove v obliki izmenične napetosti. Za odstranitev teh valov je potreben filter, ki valove odstrani iz enosmerne napetosti. Kondenzator je nameščen vzporedno z izhodom, tako da kondenzator (zaradi svoje impedance) omogoča prehod visokofrekvenčnih izmeničnih signalov, ki jih obidejo na tla in je nizkofrekvenčni ali enosmerni signal blokiran. Tako kondenzator deluje kot nizkoprepustni filter.
- Izhod iz kondenzatorskega filtra je neurejena enosmerna napetost. Za izdelavo regulirane enosmerne napetosti se uporablja regulator, ki razvija konstantno enosmerno napetost.
Torej, pojdimo zdaj na oblikovanje preprostega AC-DC reguliranega napajalnega vezja za pogon LED.
Koraki pri gradnji vezja
1. korak: Oblikovanje vezij
Za načrtovanje vezja moramo imeti predstavo o vrednostih vsake komponente, ki je potrebna v vezju. Poglejmo zdaj, kako načrtujemo regulirano vezje enosmernega napajanja.
1. Odločite se, kateri regulator bo uporabljen, in njegovo vhodno napetost.
Tu moramo imeti konstantno napetost 5V pri 20mA s pozitivno polarnostjo izhodne napetosti. Iz tega razloga potrebujemo regulator, ki bi zagotavljal 5V izhod. Idealna in učinkovita izbira bi bil regulator IC LM7805. Naslednja zahteva je izračunati vhodno napetost regulatorja. Za regulator mora biti najmanjša vhodna napetost izhodna napetost, dodana za vrednost tri. V tem primeru potrebujemo tukaj napetost 5V najmanj 8V. Umirimo se za vhod 12V.
7805 regulator z Flickr
2. Odločite se, kateri transformator želite uporabiti
Zdaj je neurejena napetost 12V. To je efektivna vrednost sekundarne napetosti, potrebne za transformator. Ker je primarna napetost 230 V RMS, pri izračunu razmerja zavojev dobimo vrednost 19. Zato moramo dobiti transformator z 230 V / 12 V, to je 12 V, 20 mA transformator.
Spustite transformator do Wiki
3. Določite vrednost kondenzatorja filtra
Vrednost kondenzatorja filtra je odvisna od količine toka, ki ga vleče obremenitev, mirujočega toka (idealni tok) regulatorja, količine dovoljenega valovanja v enosmernem izhodu in obdobja.
Da je najvišja napetost na primarnem transformatorju 17V (12 * sqrt2) in skupni padec na diodah (2 * 0,7V) 1,4V, je največja napetost na kondenzatorju približno 15V. Količino dovoljenega valovanja lahko izračunamo po spodnji formuli:
∆V = VpeakCap- Vmin
Kot je izračunano, je Vpeakcap = 15V in Vmin je najmanjša napetost vhodnega regulatorja. Tako je ∆V (15-7) = 8V.
Zdaj kapacitivnost, C = (I * ∆t) / ∆V,
Zdaj sem vsota toka obremenitve plus tok mirovanja regulatorja in I = 24mA (tok mirovanja je približno 4mA, tok obremenitve pa 20mA). Tudi ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Vrednost ∆t je odvisna od frekvence vhodnega signala in tu je vhodna frekvenca 50Hz.
Če nadomestimo vse vrednosti, vrednost C znaša približno 30 mikroFarad. Torej, izberite vrednost 20microFarad.
Elektrolitski kondenzator Wiki
4. Odločite se za PIV (najvišjo inverzno napetost) diod, ki jih želite uporabiti.
Ker je najvišja napetost na sekundarnem transformatorju 17V, je skupni PIV diodnega mostu približno (4 * 17), tj. 68V. Zato se moramo zadovoljiti z diodami z oceno PIV 100V. Ne pozabite, da je PIV največja napetost, ki jo je mogoče nanesti na diodo v obratno pristranskem stanju, ne da bi povzročila okvaro.
PN spojna dioda z Nojavanha
2. korak. Risanje in simulacija vezij
Zdaj, ko imate idejo o vrednostih za vsako komponento in celoten diagram vezja, pojdimo na risanje vezja s pomočjo programske opreme za izdelavo vezij in ga simulirajte.
Tu je naša izbira programske opreme Multisim.
Multisim okno
Spodaj so navedeni koraki za risanje vezja z uporabo Multisima in njegovo simulacijo.
- Na oknu okna kliknite naslednjo povezavo: Start >>> Programi -> Nacionalni -> Instrumenti -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
- Za risanje vezja se prikaže okno večsimske programske opreme z menijem in praznim prostorom, podobnim plošči.
- V menijski vrstici izberite mesto -> komponente
- Pojavi se okno z naslovom 'Izberi komponente'
- Pod naslovom »Baza podatkov« v spustnem meniju izberite »Glavna baza podatkov«.
- Pod naslovom „skupina“ izberite želeno skupino. Če želite poiskati vir napetosti ali toka ali ozemljitev. Če želite izbrati katero koli osnovno komponento, kot so upor, kondenzator itd. Tukaj moramo najprej namestiti vhodni vir napajanja, zato izberite Vir -> Viri energije -> AC_power. Po namestitvi komponente (s klikom na gumb ‘ok’) nastavite vrednost efektivne napetosti na 230 V in frekvenco na 50 Hz.
- Zdaj v oknu komponent izberite osnovno, nato transformator in nato TS_ideal. Za idealni transformator je induktivnost obeh tuljav enaka, da dosežemo izhodno moč, spremenimo induktivnost sekundarne tuljave. Zdaj vemo, da je razmerje induktivnosti transformatorskih tuljav enako kvadratu razmerja zavojev. Ker je v tem primeru potrebno razmerje zavojev 19, moramo induktivnost sekundarne tuljave nastaviti na 0,27 mH. (Induktivnost primarne tuljave je 100 mH).
- Pod oknom komponent izberite osnovno, nato diode in nato diodo IN4003. Izberite 4 take diode in jih postavite v mostični usmernik.
- Pod okni komponent izberite osnovno, nato Cap _Electrolytic in izberite vrednost kondenzatorja 20microFarad.
- V oknu komponent izberite napajanje, nato regulator napetosti_ in nato v spustnem meniju izberite ‘LM7805’.
- V oknu komponent izberite diode, nato izberite LED in v spustnem meniju izberite LED_green.
- Po istem postopku izberite upor z vrednostjo 100 Ohmov.
- Zdaj, ko imamo vse komponente in imamo idejo o vezju, pojdimo k risanju vezja na platformi multi sim.
- Za risanje vezja moramo z žicami pravilno povezati komponente. Če želite izbrati žice, pojdite na Kraj, nato pa žico. Komponent ne pozabite priključiti le, ko se pojavi stičišče. Pri multisimu so povezovalni kabli označeni z rdečo barvo.
- Za prikaz napetosti na izhodu sledite spodnjim korakom. Pojdite na Kraj, nato 'Komponente', nato 'indikator', nato 'Voltmeter', nato izberite prvo komponento.
- Zdaj je vaše vezje pripravljeno za simulacijo.
- Zdaj kliknite na 'Simuliraj' in izberite 'Zaženi'.
- Zdaj lahko na izhodu utripa LED, kar kažejo puščice, ki zeleno obarvajo.
- Če vzporedno postavite voltmeter, lahko preverite, ali dobite pravilno vrednost napetosti na vsaki komponenti.
Popoln simulirani vezalni diagram avtorja ElProCus
Zdaj imate idejo o načrtovanju reguliranega napajanja za obremenitve, ki zahtevajo konstantno enosmerno napetost, kaj pa obremenitve, ki zahtevajo spremenljivo enosmerno napetost. Prepuščam vam to nalogo. Poleg tega vsa vprašanja v zvezi s tem konceptom ali električnimi in elektronski projekti Navedite svoje ideje v spodnjem oddelku za komentarje.
sledite spodnji povezavi za projekte brez spajke 5 v 1
