Wat is een circuit en waarom moeten we een circuit bouwen?

Voordat ik inga op de details van hoe een circuit is ontworpen, moeten we eerst weten wat een circuit is en waarom we een circuit moeten bouwen.

Een circuit is elke lus waardoor materie wordt gedragen. Voor een elektronisch circuit is de gedragen materie de lading door elektronica en de bron van deze elektronen is de positieve pool van de spanningsbron. Wanneer deze lading van de positieve pool door de lus stroomt en de negatieve pool bereikt, wordt gezegd dat het circuit is voltooid. Dit circuit bestaat echter uit verschillende componenten die de ladingsstroom op veel manieren beïnvloeden. Sommige kunnen de stroom van lading belemmeren, andere kunnen de lading eenvoudig opslaan of verdrijven. Sommige hebben een externe energiebron nodig, andere leveren energie.

Er kunnen veel redenen zijn waarom we een circuit moeten bouwen. Soms moeten we een lamp laten gloeien, een motor laten draaien, enz. Al deze apparaten - een lampen, een motor, een led - noemen we ladingen. Elke belasting heeft een bepaalde stroom of spanning nodig om zijn werking te starten. Deze spanning kan een constante gelijkspanning of een wisselspanning zijn. Het is echter niet mogelijk om een circuit te bouwen met alleen een bron en een belasting. We hebben nog een paar componenten nodig die helpen bij de juiste ladingsstroom en de lading verwerken die door de bron wordt geleverd, zodat er een geschikte hoeveelheid lading naar de lading stroomt.

Een eenvoudig voorbeeld - Gereguleerde gelijkstroomvoeding om een LED te laten werken

Laten we een eenvoudig voorbeeld geven en de stapsgewijze regels voor het bouwen van het circuit.

Probleemstelling : Ontwerp een gereguleerde DC-voeding van 5V die kan worden gebruikt om een LED te laten werken, met AC-spanning als ingang.

Oplossing : U moet allemaal op de hoogte zijn van de gereguleerde gelijkstroomvoeding. Zo niet, laat me dan een kort idee geven. De meeste circuits of elektronische apparaten hebben een gelijkspanning nodig voor hun werking. We kunnen eenvoudige batterijen gebruiken om de spanning te leveren, maar het grootste probleem met batterijen is hun beperkte levensduur. Om deze reden is de enige manier die we hebben, de wisselspanning bij ons thuis om te zetten naar de vereiste gelijkspanning.

Het enige wat we nodig hebben, is deze wisselspanning omzetten in gelijkspanning. Maar het is niet zo eenvoudig als het lijkt. Laten we dus een kort theoretisch idee hebben over hoe wisselspanning wordt omgezet in gereguleerde gelijkspanning.

Blokdiagram van ElProCus

De theorie achter het circuit

Wisselspanning van de voeding op 230V wordt eerst verlaagd naar laagspanning wisselstroom met behulp van een step-down transformator. Een transformator is een apparaat met twee wikkelingen - primair en secundair, waarbij de spanning die over de primaire wikkeling wordt aangelegd, door middel van inductieve koppeling over de secundaire wikkeling verschijnt. Omdat de secundaire spoel een kleiner aantal windingen heeft, is de spanning over de secundaire spoel minder dan de spanning over de primaire voor een step-down transformator.
Deze lage wisselspanning wordt met behulp van een bruggelijkrichter omgezet in pulserende gelijkspanning. Een bruggelijkrichter is een opstelling van 4 diodes die in overbrugde vorm zijn geplaatst, zodat de anode van de ene diode en de kathode van een andere diode is verbonden met de positieve pool van de spanningsbron en op dezelfde manier de anode en kathode van nog twee andere diodes. aangesloten op de minpool van de spanningsbron. Ook zijn de kathodes van twee diodes verbonden met de positieve polariteit van de spanning en de anode van twee diodes is verbonden met de negatieve polariteit van de uitgangsspanning. Voor elke halve cyclus geleidt het tegenovergestelde paar diodes en wordt een pulserende gelijkspanning verkregen over de bruggelijkrichters.
De zo verkregen pulserende gelijkspanning bevat rimpelingen in de vorm van wisselspanning. Om deze rimpelingen te verwijderen is een filter nodig die de rimpelingen uit de gelijkspanning filtert. Een condensator is parallel aan de uitgang geplaatst zodat de condensator (vanwege zijn impedantie) hoogfrequente wisselspanningssignalen doorlaat, wordt omzeild naar de grond en laagfrequent of gelijkstroomsignaal wordt geblokkeerd. De condensator werkt dus als een laagdoorlaatfilter.
De output geproduceerd door een condensatorfilter is de ongeregelde gelijkspanning. Om een geregelde gelijkspanning te produceren wordt een regelaar gebruikt die een constante gelijkspanning ontwikkelt.

Dus laten we nu beginnen met het ontwerpen van een eenvoudig AC-DC-gereguleerd voedingscircuit om een LED aan te sturen.

Stappen bij het bouwen van het circuit

Stap 1: Circuit ontwerpen

Om een circuit te ontwerpen, moeten we een idee hebben van de waarden van elk onderdeel dat in het circuit nodig is. Laten we nu eens kijken hoe we een gereguleerd DC-voedingscircuit ontwerpen.

“opamp als comparator ”

1. Bepaal de te gebruiken regelaar en zijn ingangsspanning.

Hier hebben we een constante spanning nodig van 5V bij 20mA met de positieve polariteit van de uitgangsspanning. Om deze reden hebben we een regelaar nodig die een 5V-output levert. Een ideale en efficiënte keuze zou de regulator IC LM7805 zijn. Onze volgende vereiste is om de vereiste ingangsspanning voor de regelaar te berekenen. Voor een regelaar moet de minimale ingangsspanning de uitgangsspanning zijn opgeteld met een waarde van drie. In dat geval hebben we hier om een spanning van 5V te hebben een minimale ingangsspanning van 8V nodig. Laten we genoegen nemen met een input van 12V.

7805 regulator door Flickr

2. Bepaal de te gebruiken transformator

Nu is de geproduceerde ongeregelde spanning een spanning van 12V. Dit is de RMS-waarde van de secundaire spanning die nodig is voor een transformator. Aangezien de primaire spanning 230V RMS is, krijgen we bij het berekenen van de windingsverhouding een waarde van 19. Daarom moeten we een transformator met 230V / 12V aanschaffen, dus een transformator van 12V, 20mA.

“hoe de mosfet-transistor te testen? ”

Zet de transformator langs Wiki

3. Bepaal de waarde van de filtercondensator

De waarde van de filtercondensator hangt af van de hoeveelheid stroom die door de belasting wordt opgenomen, de ruststroom (ideale stroom) van de regelaar, de hoeveelheid toegestane rimpel in de DC-uitgang en de periode.

Voor een piekspanning over de primaire transformator van 17 V (12 * sqrt2) en een totale daling van de diodes van (2 * 0,7 V) 1,4 V, is de piekspanning over de condensator ongeveer 15 V ongeveer. We kunnen de hoeveelheid toegestane rimpel berekenen met de onderstaande formule:

∆V = VpeakCap- Vmin

Zoals berekend, Vpeakcap = 15V en Vmin is de minimale spanningsingang voor de regelaar. Dus ∆V is (15-7) = 8V.

Nu, capaciteit, C = (I * ∆t) / ∆V,

Nu ben ik de som van de belastingsstroom plus de ruststroom van de regelaar en I = 24mA (ruststroom is ongeveer 4mA en belastingsstroom is 20mA). Ook Δt = 1 / 100Hz = 10ms. De waarde van ∆t hangt af van de frequentie van het ingangssignaal en hier is de ingangsfrequentie 50Hz.

Dus als alle waarden worden vervangen, komt de waarde van C uit op ongeveer 30 microFarad. Laten we dus een waarde van 20microFarad selecteren.

Een elektrolytische condensator van Wiki

4. Bepaal de PIV (piek inverse spanning) van de diodes die worden gebruikt.

Aangezien de piekspanning over de secundaire transformator 17V is, is de totale PIV van de diodebrug ongeveer (4 * 17), d.w.z. 68V. Dus we moeten genoegen nemen met diodes met een PIV-waarde van elk 100V. Onthoud dat PIV de maximale spanning is die op de diode kan worden toegepast in de omgekeerde vooringestelde toestand, zonder dat dit een storing veroorzaakt.

PN Junction diode door Nojavanha

Stap 2. Circuittekening en simulatie

Nu u een idee heeft van de waarden voor elke component en het hele schakelschema, gaan we de schakeling tekenen met software voor het maken van schakelingen en deze simuleren.

Hier is onze keuze voor de software Multisim.

Multisim-venster

Hieronder staan de gegeven stappen om een circuit met Multisim te tekenen en te simuleren.

Klik in uw Windows-paneel op de volgende link: Start >>> Programma's -> Nationaal -> Instrumenten -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
Er verschijnt een multisim-softwarevenster met een menubalk en een lege ruimte die lijkt op een breadboard, om het circuit te tekenen.
Selecteer op de menubalk plaats -> componenten
Er verschijnt een venster met de titel ‘selecteer de componenten’
Selecteer onder het kopje ‘Database’ ‘Hoofddatabase’ in het vervolgkeuzemenu.
Selecteer onder het kopje ‘groep’ de gewenste groep. Als je voor een spannings- of stroombron of aarde wilt gaan. Als je een basiscomponent zoals een weerstand, een condensator, enz. Wilt gebruiken. Hier moeten we eerst de ingangsstroombron plaatsen, dus selecteer Bron -> Stroombronnen -> AC_vermogen. Nadat de component is geplaatst (door op de knop ‘ok’ te klikken), stelt u de waarde van de RMS-spanning in op 230 V en de frequentie op 50 Hz.
Selecteer nu opnieuw onder het componentenvenster de basis, dan de transformator en vervolgens TS_ideal. Voor een ideale transformator is de inductantie van beide spoelen hetzelfde, om de output te bereiken, moeten we de inductantie van de secundaire spoel wijzigen. Nu weten we dat de verhouding van de inductantie van de transformatorspoelen gelijk is aan het kwadraat van de verhouding van windingen. Omdat de benodigde windingsverhouding in dit geval 19 is, moeten we daarom de inductantie van de secundaire spoel instellen op 0,27 mH. (De inductantie van de primaire spoel is 100mH).
Selecteer onder het componentenvenster de basis, vervolgens de diodes en selecteer vervolgens de diode IN4003. Selecteer 4 van dergelijke diodes en plaats ze in een bruggelijkrichteropstelling.
Selecteer onder de componentenvensters basis en vervolgens Cap _Electrolytic en selecteer de waarde van de condensator op 20microFarad.
Selecteer onder het componentenvenster vermogen, vervolgens Voltage_ Regulator, en selecteer vervolgens ‘LM7805’ in het vervolgkeuzemenu.
Selecteer diodes onder het componentenvenster en selecteer vervolgens LED en in het vervolgkeuzemenu LED_green.
Gebruik dezelfde procedure om een weerstand met een waarde van 100 Ohm te selecteren.
Nu we alle componenten hebben en een idee hebben over het schakelschema, gaan we het schakelschema op het multi sim-platform tekenen.
Om het circuit te tekenen, moeten we de juiste verbindingen maken tussen de componenten met behulp van draden. Om draden te selecteren, gaat u naar Plaats en vervolgens naar draad. Denk eraan om de componenten alleen aan te sluiten als er een verbindingspunt verschijnt. Bij multisim zijn de verbindingsdraden rood gemarkeerd.
Volg de gegeven stappen om een indicatie te krijgen van de spanning over de uitgang. Ga naar Place, dan ‘Components’, dan ‘indicator’, dan ‘Voltmeter’ en selecteer dan het eerste component.
Nu is uw circuit klaar om te worden gesimuleerd.
Klik nu op ‘Simuleren’ en selecteer vervolgens ‘Uitvoeren’.
Nu zie je de LED aan de uitgang knipperen, wat wordt aangegeven doordat de pijlen groen van kleur worden.
U kunt controleren of u de juiste waarde van de spanning over elk onderdeel krijgt door een voltmeter parallel te plaatsen.

Een compleet gesimuleerd schakelschema van ElProCus

Nu hebt u een idee over het ontwerpen van een gereguleerde voeding voor belastingen die een constante gelijkspanning nodig hebben, maar hoe zit het met belastingen die een variabele gelijkspanning vereisen. Ik verlaat je met deze taak. Verder alle vragen over dit concept of elektrische en elektronica projecten Geef uw ideeën in de opmerkingen hieronder.

volg de onderstaande link voor 5 in 1 soldeerloze projecten