מהו מעגל ומדוע עלינו לבנות מעגל?
לפני שאכנס לפרטים על אופן תכנון המעגל, נדע תחילה מהו מעגל ומדוע אנו צריכים לבנות מעגל.
מעגל הוא כל לולאה שדרכה מוליכים חומר. עבור מעגל אלקטרוני, העניין הנישא הוא המטען על ידי האלקטרוניקה ומקור האלקטרונים הללו הוא המסוף החיובי של מקור המתח. כאשר מטען זה זורם מהמסוף החיובי, דרך הלולאה, ומגיע לטרמינל השלילי, נאמר שהמעגל הושלם. עם זאת מעגל זה מורכב ממספר רכיבים המשפיעים על זרימת המטען בדרכים רבות. חלקם עשויים להוות מכשול לזרימת המטען, לחנות פשוטה או לפזר את המטען. חלקם דורשים מקור אנרגיה חיצוני, חלקם מספקים אנרגיה.
יכולות להיות סיבות רבות מדוע אנו צריכים לבנות מעגל. לעיתים אנו נצטרך להדליק מנורה, להפעיל מנוע וכו '. כל המכשירים הללו - מנורות, מנוע, נורית LED הם מה שאנו מכנים כעומסים. כל עומס דורש זרם או מתח מסוים כדי להתחיל את פעולתו. מתח זה עשוי להיות מתח DC קבוע או מתח AC. עם זאת, לא ניתן לבנות מעגל רק עם מקור ועומס. אנו זקוקים לעוד כמה רכיבים המסייעים בזרימת המטען הנכונה ומעבדים את המטען המסופק על ידי המקור כך שכמות מטען מתאימה זורמת לעומס.
דוגמא בסיסית - ספק כוח DC מוסדר להפעלת נורית LED
תן לנו דוגמה בסיסית והכללים שלב אחר שלב בבניית המעגל.
הצהרת בעיה : תכנן ספק כוח DC מוסדר של 5 וולט אשר יכול לשמש להפעלת נורית LED, באמצעות מתח AC כקלט.
פִּתָרוֹן : כולכם חייבים להיות מודעים לספק הכוח המווסת של DC. אם לא, תן לי לתת מושג קצר. רוב המעגלים או מכשירים אלקטרוניים דורשים מתח DC לפעולתם. אנו יכולים להשתמש בסוללות פשוטות בכדי לספק את המתח, אך הבעיה העיקרית בסוללות היא חייהם המוגבלים. מסיבה זו, הדרך היחידה שיש לנו היא להמיר את אספקת מתח ה- AC בביתנו למתח DC המתבקש.
כל מה שאנחנו צריכים זה להמיר את מתח ה- AC הזה למתח DC. אבל זה לא כל כך פשוט כמו שזה נראה. אז בואו יהיה לנו רעיון תיאורטי קצר לגבי האופן שבו מתח AC ממיר למתח DC מוסדר.
חסום דיאגרמה מאת ElProCus
התיאוריה מאחורי המעגל
- מתח זרם חילופין מהספק ב -230 וולט יורד תחילה לזרם מתח נמוך באמצעות שנאי מדורג. שנאי הוא מכשיר בעל שני פיתולים - ראשוני ומשני, שבו המתח המופעל על פני הפיתול הראשוני, מופיע על פני הפיתול המשני מכוח צימוד אינדוקטיבי. מכיוון שלסליל המשני יש מספר קטן יותר של סיבובים, המתח על פני המשני הוא פחות מהמתח על הראשוני עבור שנאי מדורג.
- מתח AC נמוך זה מומר למתח DC פועם באמצעות מיישר גשר. מיישר גשר הוא סידור של 4 דיודות הממוקמות בצורה מגושרת, כך שאנודה של דיודה אחת וקתודה של דיודה אחרת מחוברות למסוף החיובי של מקור המתח ובאותה דרך האנודה והקטודה של שתי דיודות נוספות הן מחובר למסוף השלילי של מקור המתח. כמו כן, הקתודות של שתי דיודות מחוברות לקוטביות החיובית של המתח והאנודה של שתי דיודות מחוברת לקוטביות השלילית של מתח המוצא. עבור כל מחזור, מתקבל צמד הנגדי של דיודות ומתח DC פועם על פני מיישרים הגשר.
- מתח ה- DC הפועם המתקבל כך מכיל אדוות בצורת מתח AC. כדי להסיר אדוות אלה יש צורך במסנן המסנן את האדוות ממתח DC. קבלים ממוקם במקביל ליציאה כך שהקבל (בגלל העכבה שלו) מאפשר לעבור אותות זרם חילופין בתדירות גבוהה ולעקוף אותו לקרקע ותדר נמוך או אות DC נחסם. לפיכך הקבל משמש כמסנן נמוך לעבור.
- הפלט המופק ממסנן קבלים הוא מתח DC ללא ויסות. כדי לייצר מתח DC מוסדר משתמשים בווסת המפתח מתח DC קבוע.
אז בואו ניכנס לתכנון מעגל אספקת חשמל פשוט מווסת AC-DC להפעלת נורת LED.
שלבים בבניית המעגל
שלב 1: תכנון מעגלים
כדי לתכנן מעגל, עלינו לקבל מושג לגבי הערכים של כל רכיב הנדרש במעגל. הבה נראה כעת כיצד אנו מתכננים מעגל אספקת חשמל DC מוסדר.
1. החליטו על הרגולטור לשימוש ועל מתח הכניסה שלו.
כאן אנו זקוקים למתח קבוע של 5 וולט ב- 20mA עם הקוטביות החיובית של מתח המוצא. מסיבה זו, אנו זקוקים לווסת שיספק פלט של 5 וולט. בחירה אידיאלית ויעילה תהיה הרגולטור IC LM7805. הדרישה הבאה שלנו היא לחשב את דרישת מתח הכניסה לווסת. עבור רגולטור, מתח הכניסה המינימלי צריך להיות מתח המוצא שנוסף בערך שלושה. במקרה כזה, כאן כדי שיהיה לנו מתח של 5 וולט, אנחנו צריכים מתח כניסה מינימלי של 8 וולט. בואו נסתפק בכניסה של 12 וולט.
7805 הרגולטור על ידי פליקר
2. החלט את השנאי לשימוש
כעת המתח הלא מוסדר המיוצר הוא מתח של 12 וולט. זהו ערך ה- RMS של המתח המשני הנדרש לשנאי. מכיוון שהמתח הראשוני הוא 230V RMS, בחישוב יחס הסיבובים, אנו מקבלים ערך של 19. לפיכך עלינו להשיג שנאי עם 230V / 12V, כלומר שנאי 12V, 20mA.
השבת את השנאי על ידי וויקי
3. החליטו על ערך קבל המסנן
הערך של קבלים המסננים תלוי בכמות הזרם הנמשכת על ידי העומס, בזרם השקט (זרם אידיאלי) של הווסת, בכמות האדווה המותרת בפלט ה- DC ובתקופה.
כדי שמתח השיא על פני השנאי יהיה 17V (12 * sqrt2) והירידה הכוללת על פני הדיודות תהיה (2 * 0.7V) 1.4V, מתח השיא על פני הקבל הוא כ- 15V בערך. אנו יכולים לחשב את כמות האדווה המותרת על ידי הנוסחה הבאה:
∆V = VpeakCap- Vmin
כפי שמחושב, Vpeakcap = 15V ו- Vmin הוא קלט המתח המינימלי עבור הרגולטור. לפיכך ∆V הוא (15-7) = 8V.
עכשיו, קיבוליות, C = (I * ∆t) / ∆V,
עכשיו, אני סכום זרם העומס בתוספת זרם השקט של הרגולטור ו- I = 24mA (זרם שקט הוא כ -4 mA וזרם העומס הוא 20mA). גם ∆t = 1/100 הרץ = 10ms. הערך של dependst תלוי בתדר של אות הקלט וכאן תדר הקלט הוא 50Hz.
לכן החלפת כל הערכים, הערך של C מגיע לסביבות 30microFarad. אז בואו נבחר ערך של 20microFarad.
קבל אלקטרוליטים על ידי וויקי
4. החליטו להשתמש ב- PIV (שיא המתח ההפוך) של הדיודות.
מכיוון שמתח השיא על פני השנאי המשני הוא 17 וולט, ה- PIV הכולל של גשר הדיודה הוא בערך (4 * 17) כלומר 68 וולט. אז עלינו להסתפק בדיודות עם דירוג PIV של 100V כל אחת. זכור ש- PIV הוא המתח המקסימלי שניתן להחיל על הדיודה במצב מוטה הפוכה, מבלי לגרום להתמוטטות.
דיודת צומת PN על ידי נוג'וואנה
שלב 2. מעגל רישום וסימולציה
עכשיו שיש לך את הרעיון של הערכים עבור כל רכיב ואת דיאגרמת המעגל, בואו ניכנס לשרטוט המעגל באמצעות תוכנת בניית מעגלים ונדמה אותו.
כאן הבחירה שלנו בתוכנה היא Multisim.
חלון מולטי-סים
להלן השלבים הנתונים לציור מעגל באמצעות Multisim ולדמותו.
- בלוח החלונות שלך לחץ על הקישור הבא: התחל >>> תוכניות -> לאומי -> כלי נגינה -> חבילת עיצוב מעגלים 11.0 -> מולטי-סים 11.0.
- חלון תוכנה רב-שנתי מופיע עם סרגל תפריט וחלל ריק הדומה לקרש לחם, כדי לצייר את המעגל.
- בשורת התפריטים בחר מקום -> רכיבים
- מופיע חלון עם הכותרת - 'בחר את הרכיבים'
- תחת הכותרת 'מסד נתונים' - בחר 'מסד נתונים ראשי' מהתפריט הנפתח.
- תחת הכותרת 'קבוצה' - בחר בקבוצה הנדרשת. אם אתה רוצה ללכת על מתח או מקור זרם או קרקע. אם אתה רוצה ללכת על כל רכיב בסיסי כמו נגד, קבלים וכו '. כאן ראשית עלינו למקם את מקור אספקת ה- AC הקלט, ומכאן לבחור מקור -> מקורות כוח -> AC_power. לאחר הצבת הרכיב (על ידי לחיצה על כפתור 'אישור'), הגדר את ערך מתח ה- RMS ל- 230 וולט והתדר ל- 50 הרץ.
- עכשיו שוב תחת חלון הרכיבים, בחר בסיסי, ואז שנאי, ואז בחר TS_ideal. עבור שנאי אידיאלי, ההשראות של שני הסלילים זהה, כדי להשיג את התפוקה יש לנו את השינוי השראות הסליל המשנית. כעת אנו יודעים שיחס ההשראות של סלילי השנאי שווה לריבוע יחס הסיבובים. מכיוון שיחס הסיבובים הנדרש במקרה זה הוא 19, לכן עלינו להגדיר את השראות הסליל המשנית ל- 0.27mH. (השראות סליל ראשונית היא 100mH).
- תחת חלון הרכיבים, בחר בסיסי ואז דיודות ואז בחר את הדיודה IN4003. בחר 4 דיודות כאלה והצב אותן בסידור מיישר גשר.
- תחת חלונות הרכיבים, בחר בסיסי ואז Cap _Electrolytic ובחר את ערך הקבל להיות 20microFarad.
- תחת חלון הרכיבים, בחר כוח, ואז ווסת מתח_ ואז בחר 'LM7805' מהתפריט הנפתח.
- מתחת לחלון הרכיבים, בחר דיודות, ואז בחר LED ומתוך התפריט הנפתח בחר LED_green.
- באמצעות אותה הליך, בחר נגד בעל ערך של 100 אוהם.
- כעת, כשיש לנו את כל הרכיבים ויש לנו מושג לגבי תרשים המעגל, בואו ניכנס לשרטוט את תרשים המעגל בפלטפורמת המולטי-סים.
- כדי לצייר את המעגל, עלינו ליצור חיבורים מתאימים בין הרכיבים באמצעות חוטים. לבחירת חוטים, עבור אל מקום ואז חוט. זכור לחבר את הרכיבים רק כאשר מופיעה נקודת צומת. במולטי-סים חוטי החיבור מסומנים בצבע אדום.
- כדי לקבל אינדיקציה למתח על פני הפלט, בצע את השלבים הנתונים. עבור אל מקום, ואז 'רכיבים', ואז 'מחוון' ואז 'מד מתח', ואז בחר את הרכיב הראשון.
- עכשיו המעגל שלך מוכן להדמיה.
- כעת לחץ על 'הדמיה' ואז בחר 'הפעל'.
- עכשיו אתה יכול לראות את ה- LED בפלט מהבהב, מה שמצוין על ידי החצים בצבע ירוק.
- אתה יכול לאמת אם אתה מקבל את הערך הנכון של המתח בכל רכיב על ידי הצבת מד מתח במקביל.
תרשים מעגלים מדומה שלם מאת ElProCus
עכשיו יש לך רעיון לגבי תכנון ספק כוח מוסדר לעומסים הדורשים מתח DC קבוע, אך מה לגבי עומסים הדורשים מתח DC משתנה. אני משאיר אותך עם המשימה הזו. יתר על כן, כל שאלה לגבי מושג זה או חשמל ו פרויקטים אלקטרוניים אנא ספק את רעיונותיך בקטע התגובות למטה.
אנא עקוב אחר הקישור שלהלן עבור 5 מתוך 1 פרויקטים ללא הלחמה
