Pomembni izračuni v elektroniki: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Ta Instructable namerava našteti nekatere pomembne izračune, ki se jih morajo zavedati inženirji/izdelovalci elektronike. Odkrito povedano, obstaja veliko formul, ki se lahko prilegajo tej kategoriji. Zato sem to navodilo omejil samo na osnovne formule.

Za večino naštetih formul sem dodal tudi povezavo do spletnih kalkulatorjev, ki vam lahko pomagajo pri enostavnem izvajanju teh izračunov, ko postanejo okorni in zamudni.

1. korak: Kalkulator življenjske dobe baterije

Pri napajanju projektov z baterijami je nujno, da vemo, koliko časa lahko baterija napaja vaše vezje/ napravo. To je pomembno za podaljšanje življenjske dobe baterije in preprečevanje nepričakovane napake vašega projekta. S tem sta povezani dve pomembni formuli.

Najdaljše trajanje, ki ga baterija lahko napaja

Življenjska doba baterije = Kapaciteta baterije (mAh ali Ah) / Tok obremenitve (mA ali A)

Hitrost, pri kateri obremenitev črpa tok iz baterije

Stopnja praznjenja C = Tok obremenitve (mA ali A) / Kapaciteta baterije (mAh ali Ah)

Hitrost praznjenja je pomemben parameter, ki odloča, koliko toka vezje lahko varno črpa iz baterije. Običajno je to označeno v bateriji ali pa bo navedeno v podatkovnem listu.

Primer:

Kapaciteta baterije = 2000mAh, tok obremenitve = 500mA

Življenjska doba baterije = 2000mAh / 500mA = 4 ure

Hitrost praznjenja C = 500mA/2000mAh = 0,25 C

Tukaj je spletni kalkulator življenjske dobe baterije.

Korak: Odvajanje moči linearnega regulatorja

Linearni regulatorji se uporabljajo, kadar potrebujemo fiksno napetost za napajanje vezja ali naprave. Nekateri izmed priljubljenih linearnih regulatorjev napetosti so serije 78xx (7805, 7809, 7812 itd.). Ta linearni regulator deluje tako, da pade vhodna napetost in daje enakomerno izhodno napetost na izhodu. Razpršitev moči pri teh linearnih regulatorjih se pogosto spregleda. Poznavanje porabljene moči je zelo pomembno, zato lahko oblikovalci s hladilnimi telesi kompenzirajo veliko izgubo energije. To je mogoče izračunati po spodnji formuli

Poraba energije je podana s formulo

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Za izračun izhodnega toka

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Primer:

Vhodna napetost - 9V, izhodna napetost - 5V, trenutni izhod -1A Rezultat

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 vatov

Spletni kalkulator za odvajanje moči linearnega regulatorja.

3. korak: Kalkulator delilnika napetosti

Napetostni delilniki se uporabljajo za razdelitev vhodnih napetosti na želene napetostne ravni. To je zelo koristno za ustvarjanje referenčnih napetosti v vezjih. Napetostni delilnik je običajno zgrajen z uporabo vsaj dveh uporov. Več o tem, kako delujejo delilniki napetosti. Formula, ki se uporablja z delilniki napetosti, je

Za določitev izhodne napetosti Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Za določitev R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

Za določitev R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

Za določitev vhodne napetosti Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Primer:

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

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

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

=0.118

= 0,12 V

Korak 4: Kalkulator časovnika RC

RC vezja se uporabljajo za ustvarjanje časovnih zamud v mnogih vezjih. To je posledica delovanja upora, ki vpliva na polnilni tok, ki teče v kondenzator. Večji kot je upor in kapacitivnost, več časa traja, da se kondenzator napolni, in to bo prikazano kot zakasnitev. To je mogoče izračunati po formuli.

Za določitev časa v sekundah

T = RC

Za določitev R.

R = T / C

Za določitev C.

C = T / R

Primer:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0,1 ms

Preizkusite ta spletni kalkulator časovne konstante RC.

5. korak: LED upor

LED diode so precej pogosta elektronska vezja. Tudi LED se bodo pogosto uporabljale s serijskim uporom za omejevanje toka, da se prepreči prekomerna poškodba toka. To je formula, ki se uporablja za izračun vrednosti serijskega upora, ki se uporablja z LED

R = (Vs - Vf) / Če

Primer

Če uporabljate LED z Vf = 2,5V, če = 30mA in vhodno napetostjo Vs = 5V. Potem bo upor

R = (5 - 2,5 V) / 30 mA

= 2,5 V / 30 mA

= 83Ohm

Korak 6: Nastavljiv in monostabilni multivibrator z uporabo IC 555

555 IC je vsestranski čip, ki ima široko paleto aplikacij. 555 lahko naredi vse, kar ustvarja kvadratne valove, modulacijo, časovne zamude, aktiviranje naprave. Pri 555 sta običajno uporabljena načina Astable in Monostable.

Nastavljiv multivibrator - proizvaja impulze kvadratnega vala kot izhod s fiksno frekvenco. Za to frekvenco odločajo upori in kondenzatorji, ki se uporabljajo z njo.

Z danimi vrednostmi RA, RC in C. Pogostost in delovni cikel je mogoče izračunati po spodnji formuli

Frekvenca = 1,44 / ((RA +2RB) C)

Delovni cikel = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Z vrednostmi RA, RC in F lahko izračunate kapacitivnost po spodnji formuli

Kondenzator = 1,44 / ((RA + 2RB) F)

Primer:

Odpornost RA = 10 kohm, Odpornost RB = 15 kohm, Kapaciteta C = 100 mikrofarad

Frekvenca = 1,44 / ((RA+2RB)*c)

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

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

= 0,36 Hz

Delovni cikel = (RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Monostabilni multivibrator

V tem načinu IC 555 oddaja visok signal za določeno časovno obdobje, ko se vhod sprožilca zniža. Uporablja se za ustvarjanje časovnih zamud.

Z danima R in C lahko izračunamo časovni zamik po spodnji formuli

T = 1,1 x R x C

Za določitev R.

R = T / (C x 1,1)

Za določitev C.

C = T / (1,1 x R)

Primer:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100 k x 10 uF

= 0,11 sekunde

Tukaj je spletni kalkulator za stabilni multivibrator in monostabilni multivibrator

7. korak: Odpornost, napetost, tok in moč (RVCP)

Začeli bomo z osnovami. Če ste se seznanili z elektroniko, ste morda vedeli, da so upor, napetost, tok in moč med seboj povezani. Sprememba enega od zgoraj navedenih bo spremenila druge vrednosti. Formula za ta izračun je

Za določitev napetosti V = IR

Za določitev toka I = V / R

Za določitev upora R = V / I

Za izračun moči P = VI

Primer:

Razmislimo o spodnjih vrednostih

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1,6V

Potem bo moč

P = V x I

= 1,6 x 32 x 10^-3

= 0,0512W

Tukaj je spletni kalkulator zakona Ohm za izračun upora, napetosti, toka in moči.

Ta Instructable bom posodobil z več formulami.

Spodaj pustite svoje pripombe in predloge ter mi pomagajte, da v ta Instructable dodam še formule.