Važni proračuni u elektronici: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Ovaj Instructable namjerava navesti neke važne proračune koje inženjeri/proizvođači elektronike trebaju znati. Iskreno, postoji mnogo formula koje se mogu uklopiti u ovu kategoriju. Stoga sam ograničio ovaj Instructable samo na osnovne formule.

Za većinu navedenih formula dodao sam i vezu do internetskih kalkulatora koji vam mogu pomoći da izvršite te izračune s lakoćom kada postanu glomazni i oduzimaju puno vremena.

Korak 1: Kalkulator trajanja baterije

Prilikom napajanja projekata korištenjem baterija, bitno je da znamo očekivano trajanje koje baterija može napajati vaš krug/ uređaj. Ovo je važno za produženje vijeka trajanja baterije i sprječavanje neočekivanog neuspjeha vašeg projekta. S tim su povezane dvije važne formule.

Maksimalno trajanje baterije može napajati opterećenje

Trajanje baterije = Kapacitet baterije (mAh ili Ah) / Struja opterećenja (mA ili A)

Brzina kojom opterećenje crpi struju iz baterije

Brzina pražnjenja C = Struja opterećenja (mA ili A) / Kapacitet baterije (mAh ili Ah)

Brzina pražnjenja važan je parametar koji odlučuje koliko struje krug može sigurno izvući iz baterije. To je obično označeno u bateriji ili će biti navedeno u tehničkom listu.

Primjer:

Kapacitet baterije = 2000mAh, Struja opterećenja = 500mA

Trajanje baterije = 2000mAh / 500mA = 4 sata

Brzina pražnjenja C = 500mA/2000mAh = 0,25 C

Ovdje je online kalkulator trajanja baterije.

Korak 2: Disipacija snage linearnog regulatora

Linearni regulatori koriste se kada nam je potreban stalni napon za napajanje kruga ili uređaja. Neki od popularnih linearnih regulatora napona su serije 78xx (7805, 7809, 7812 i tako dalje). Ovi linearni regulator radi tako što opada ulazni napon i daje stabilan izlazni napon na izlazu. Rasipanje snage u ovim linearnim regulatorima često se zanemaruje. Poznavanje rasipanja snage vrlo je važno pa dizajneri mogu koristiti hladnjake da kompenziraju rasipanje velike snage. To se može izračunati pomoću formule ispod

Rasipanje snage je dato formulom

PD = (VIN - VOUT) x IZLAZ

Za izračunavanje izlazne struje

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Primjer:

Ulazni napon - 9V, izlazni napon - 5V, trenutni izlaz -1A Rezultat

PD = (VIN - VOUT) x IZLAZ

= (9 - 5) * 1

= 4W

Mrežni kalkulator za rasipanje snage linearnog regulatora.

Korak 3: Kalkulator razdjelnika napona

Razdjelnici napona se koriste za podjelu ulaznih napona na željene razine napona. Ovo je vrlo korisno za stvaranje referentnih napona u krugovima. Razdjelnik napona općenito je izgrađen pomoću najmanje dva otpornika. Saznajte više o tome kako djele razdjelnici napona. Formula koja se koristi s razdjelnicima napona je

Za određivanje izlaznog napona Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

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

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

Za određivanje ulaznog napona Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Primjer:

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: RC Kalkulator vremena

RC kola se koriste za generiranje vremenskih kašnjenja u mnogim krugovima. To je posljedica djelovanja otpornika koji utječe na struju punjenja koja teče u kondenzator. Što su veći otpor i kapacitet, potrebno je više vremena za punjenje kondenzatora, a to će se pokazati kao kašnjenje. To se može izračunati pomoću formule.

Za određivanje vremena u sekundama

T = RC

Za određivanje R

R = T / C

Za određivanje C

C = T / R

Primjer:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0,1 ms

Isprobajte ovaj online kalkulator RC vremenske konstante.

Korak 5: LED otpornik

LED diode su prilično uobičajena elektronička kola. Također će se LED diode često koristiti s otpornikom za ograničavanje struje kako bi se spriječilo oštećenje viška struje. Ovo je formula koja se koristi za izračunavanje vrijednosti serijskog otpornika koji se koristi sa LED -om

R = (Vs - Vf) / Ako

Primjer

Ako koristite LED sa Vf = 2.5V, If = 30mA i ulaznim naponom Vs = 5V. Tada će biti otpornik

R = (5 - 2.5V) / 30mA

= 2.5V / 30mA

= 83Ohm

Korak 6: Stabilni i monostabilni multivibrator pomoću IC 555

555 IC je svestrani čip sa širokim spektrom aplikacija. Od generiranja kvadratnih valova, modulacije, kašnjenja, aktiviranja uređaja, 555 može sve. Astable i Monostable su dva najčešće korištena načina kada je u pitanju 555.

Astabilni multivibrator - Proizvodi kvadratni valni impuls kao izlaz s fiksnom frekvencijom. O ovoj frekvenciji odlučuju otpornici i kondenzatori koji se koriste s njom.

Uz zadane vrijednosti RA, RC i C. Učestalost i radni ciklus mogu se izračunati pomoću formule ispod

Učestalost = 1,44 / ((RA +2RB) C)

Radni ciklus = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Koristeći vrijednosti RA, RC i F, kapacitet se može izračunati pomoću formule ispod

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

Primjer:

Otpor RA = 10 kohm, Otpor RB = 15 kohm, Kapacitet C = 100 mikrofarada

Učestalost = 1,44 / ((RA+2RB)*c)

= 1.44 / ((10k+2*15k)*100*10^-6)

= 1.44 / ((40k)*10^-4)

= 0,36 Hz

Radni ciklus = (RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Monostabilni multivibrator

U ovom načinu rada IC 555 će proizvoditi visoki signal u određenom vremenskom periodu kada ulaz okidača padne. Koristi se za generiranje vremenskih kašnjenja.

S danim R i C, možemo izračunati vremensko kašnjenje koristeći formulu ispod

T = 1,1 x R x C

Za određivanje R

R = T / (C x 1,1)

Za određivanje C

C = T / (1,1 x R)

Primjer:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100k x10uF

= 0,11 sekundi

Ovdje je online kalkulator za stabilni multivibrator i monostabilni multivibrator

Korak 7: Otpor, napon, struja i snaga (RVCP)

Poći ćemo od osnova. Ako ste se upoznali s elektronikom, možda ste znali činjenicu da su otpor, napon, struja i snaga međusobno povezani. Promjenom jednog od gore navedenih promijenit će se druge vrijednosti. Formula za ovaj izračun je

Za određivanje napona V = IR

Za određivanje struje I = V / R

Za određivanje otpora R = V / I

Za izračunavanje snage P = VI

Primjer:

Razmotrimo donje vrijednosti

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1.6V

Tada će snaga biti

P = V x I

= 1,6 x 32 x10^-3

= 0,0512W

Ovdje je online kalkulator zakona o oma za izračunavanje otpora, napona, struje i snage.

Ažurirat ću ovaj Instructable s više formula.

Ostavite svoje komentare i prijedloge u nastavku i pomozite mi da dodam još formula ovom uputstvu.