Langkah Membina Litar Elektronik

Langkah Membina Litar Elektronik
Apa itu litar dan mengapa kita perlu membina litar?

Sebelum saya membahas bagaimana litar dirancang, beritahu kami terlebih dahulu apa itu litar dan mengapa kita perlu membina litar.



Litar adalah gelung mana jirim dibawa. Untuk litar elektronik, perkara yang dibawa adalah cas oleh elektronik dan sumber elektron ini adalah terminal positif sumber voltan. Apabila cas ini mengalir dari terminal positif, melalui gelung, dan sampai ke terminal negatif, litar dikatakan selesai. Walau bagaimanapun litar ini terdiri daripada beberapa komponen yang mempengaruhi aliran cas dengan banyak cara. Sebilangan mungkin menghalang aliran arus, beberapa kedai sederhana, atau menghilangkan caj. Ada yang memerlukan sumber tenaga luaran, ada yang membekalkan tenaga.


Terdapat banyak sebab mengapa kita perlu membina litar. Kadang-kadang kita mungkin perlu menyalakan lampu, menyalakan motor, dan lain-lain. Semua alat ini - lampu, motor, LED adalah yang kita namakan sebagai beban. Setiap beban memerlukan arus atau voltan tertentu untuk memulakan operasinya. Voltan ini mungkin voltan DC tetap atau voltan AC. Walau bagaimanapun, tidak mustahil untuk membina litar hanya dengan sumber dan beban. Kami memerlukan beberapa komponen lagi yang membantu aliran muatan yang betul dan memproses cas yang dibekalkan oleh sumber sehingga jumlah cas yang sesuai mengalir ke beban.





Contoh asas - Bekalan Kuasa DC yang dikawal untuk menjalankan LED

Mari kita contoh asas dan peraturan langkah demi langkah dalam membina litar.

Pernyataan masalah : Reka catu daya DC 5V yang diatur yang dapat digunakan untuk menjalankan LED, menggunakan voltan AC sebagai input.



Penyelesaian : Anda semua mesti menyedari bekalan kuasa DC yang terkawal. Sekiranya tidak, izinkan saya memberi idea ringkas. Sebilangan besar litar atau alat elektronik memerlukan voltan DC untuk operasi mereka. Kita boleh menggunakan bateri sederhana untuk memberikan voltan, tetapi masalah utama bateri adalah jangka hayatnya yang terhad. Atas sebab ini, satu-satunya cara yang kita ada adalah menukar bekalan voltan AC di rumah kita kepada voltan DC yang diperlukan.


Yang kita perlukan adalah menukar voltan AC ini menjadi voltan DC. Tetapi ia tidak semudah yang disangka. Oleh itu, mari kita mempunyai idea teori ringkas tentang bagaimana voltan AC ditukar menjadi voltan DC yang dikawal selia.

Penyearah Jambatan

Blok Diagram oleh ElProCus

Teori di sebalik litar

  1. Voltan AC dari bekalan pada 230V pertama kali diturunkan ke AC voltan rendah menggunakan transformer step-down. Transformer adalah alat dengan dua belitan –primer dan sekunder, di mana voltan yang dikenakan pada belitan primer, muncul melintasi belitan sekunder berdasarkan gandingan induktif. Oleh kerana gegelung sekunder mempunyai bilangan putaran yang lebih sedikit, voltan merentasi sekunder lebih rendah daripada voltan merentasi primer untuk transformer step-down.
  2. Voltan AC rendah ini ditukar kepada voltan DC berdenyut menggunakan penerus jambatan. Penyearah jambatan adalah susunan 4 diod yang diletakkan dalam bentuk jambatan, sehingga anod satu diod dan katod dioda lain dihubungkan ke terminal positif sumber voltan dan dengan cara yang sama anod dan katod dua dioda lain adalah disambungkan ke terminal negatif sumber voltan. Juga, katod dua dioda disambungkan ke polaritas positif voltan dan anod dua dioda disambungkan ke polaritas negatif voltan keluaran. Untuk setiap separuh kitaran, pasangan dioda berlawanan dan voltan DC berdenyut diperoleh melintasi penyearah jambatan.
  3. Voltan DC berdenyut yang diperolehi mengandungi riak dalam bentuk voltan AC. Untuk menghilangkan riak ini diperlukan penapis yang menyaring riak dari voltan DC. Kapasitor diletakkan selari dengan output sehingga kapasitor (kerana impedansinya) membenarkan isyarat AC frekuensi tinggi untuk melewati melewati ke tanah dan frekuensi rendah atau isyarat DC disekat. Oleh itu, kapasitor bertindak sebagai penapis lulus rendah.
  4. Output yang dihasilkan dari penapis kapasitor adalah voltan DC yang tidak terkawal. Untuk menghasilkan voltan DC terkawal digunakan pengatur yang mengembangkan voltan DC tetap.

Oleh itu, marilah kita mulai merancang litar bekalan kuasa AC-DC mudah untuk menggerakkan LED.

Langkah membina litar

Langkah 1: Merancang Litar

Untuk merancang litar, kita perlu mempunyai idea mengenai nilai setiap komponen yang diperlukan dalam litar. Mari kita lihat bagaimana kita merancang litar bekalan kuasa DC yang dikawal selia.

1. Tentukan pengatur yang akan digunakan dan voltan masukannya.

Di sini kita memerlukan voltan tetap 5V pada 20mA dengan kekutuban positif voltan keluaran. Atas sebab ini, kami memerlukan pengatur yang akan memberikan output 5V. Pilihan yang ideal dan cekap adalah pengatur IC LM7805. Keperluan kami seterusnya adalah mengira keperluan voltan input untuk pengatur. Bagi pengatur, voltan input minimum mestilah voltan keluaran yang ditambahkan dengan nilai tiga. Dalam kes ini, di sini untuk mempunyai voltan 5V, kita memerlukan voltan input minimum 8V. Mari kita berpuas hati dengan input 12V.

7805 pengatur oleh Flickr

7805 pengatur oleh Flickr

2. Tentukan pengubah yang akan digunakan

Kini voltan tidak terkawal yang dihasilkan adalah voltan 12V. Ini adalah nilai RMS voltan sekunder yang diperlukan untuk pengubah. Oleh kerana voltan utama adalah 230V RMS, untuk mengira nisbah putaran, kita mendapat nilai 19. Oleh itu, kita harus mendapatkan transformer dengan 230V / 12V, iaitu transformer 12V, 20mA.

Menurunkan pengubah oleh Wiki

Menurunkan pengubah oleh Wiki

3. Tentukan nilai kapasitor penapis

Nilai kapasitor penapis bergantung pada jumlah arus yang ditarik oleh beban, arus tenang (arus ideal) pengatur, jumlah riak yang dibenarkan dalam output DC, dan jangka waktu.

Untuk voltan puncak merentasi primer transformer menjadi 17V (12 * sqrt2) dan penurunan keseluruhan dioda menjadi (2 * 0.7V) 1.4V, voltan puncak merentasi kapasitor adalah sekitar 15V lebih kurang. Kita boleh mengira jumlah riak yang dibenarkan dengan formula di bawah:

∆V = VpeakCap- Vmin

Seperti yang dikira, Vpeakcap = 15V dan Vmin adalah input voltan minimum untuk pengatur. Oleh itu ∆V adalah (15-7) = 8V.

Sekarang, Kapasiti, C = (I * ∆t) / ΔV,

Sekarang, saya adalah jumlah arus beban ditambah arus tenang pengatur dan I = 24mA (Arus tenang sekitar 4mA dan arus beban adalah 20mA). Juga ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Nilai ∆t bergantung pada frekuensi isyarat input dan di sini frekuensi input adalah 50Hz.

Oleh itu, menggantikan semua nilai, nilai C menjadi sekitar 30microFarad. Oleh itu, marilah kita memilih nilai 20microFarad.

Kapasitor elektrolit oleh Wiki

Kapasitor elektrolit oleh Wiki

4. Tentukan PIV (voltan songsang puncak) diod yang akan digunakan.

Oleh kerana voltan puncak merentasi sekunder transformer adalah 17V, jumlah PIV jambatan dioda adalah sekitar (4 * 17) iaitu 68V. Oleh itu, kita mesti menetap diod dengan nilai PIV masing-masing 100V. Ingat PIV adalah voltan maksimum yang dapat digunakan pada diod dalam keadaan bias terbalik, tanpa menyebabkan kerosakan.

PN Junction diod oleh nojavanha

PN Junction diod oleh Nojavanha

Langkah2. Lukisan dan Simulasi Litar

Sekarang setelah anda mempunyai idea mengenai nilai untuk setiap komponen dan keseluruhan gambarajah litar, mari kita melukis litar menggunakan perisian pembinaan litar dan mensimulasikannya.

Di sini pilihan perisian kami adalah Multisim.

Tetingkap multisim

Tetingkap multisim

Berikut adalah langkah-langkah yang diberikan untuk melukis litar menggunakan Multisim dan mensimulasikannya.

  1. Pada panel tetingkap anda, klik pada pautan berikut: Mula >>> Program -> Nasional -> Instrumen -> Litar reka bentuk rangkaian 11.0 -> multisim 11.0.
  2. Tetingkap perisian multisim muncul dengan ruang menu dan ruang kosong yang menyerupai papan roti, untuk menggambar litar.
  3. Pada bar menu, pilih tempat -> komponen
  4. Tetingkap muncul dengan tajuk-'pilih komponen'
  5. Di bawah tajuk ‘Pangkalan Data’ - pilih ‘Pangkalan Data Induk’ dari menu lungsur turun.
  6. Di bawah tajuk 'kumpulan' - pilih kumpulan yang diperlukan. Sekiranya anda ingin mencari sumber atau arus voltan atau arus. Sekiranya anda ingin mencari komponen asas seperti perintang, kapasitor, dan lain-lain. Di sini pertama kita harus meletakkan sumber bekalan AC input, oleh itu pilih Sumber -> Sumber Kuasa -> Kuasa AC. Setelah komponen diletakkan (dengan mengklik butang 'ok'), tetapkan nilai voltan RMS ke 230 V dan frekuensi menjadi 50Hz.
  7. Sekarang lagi di bawah tetingkap komponen, pilih asas, kemudian transformer, kemudian pilih TS_ideal. Untuk transformer yang ideal, induktansi kedua gegelung adalah sama, untuk mencapai output kita mempunyai perubahan induktansi gegelung sekunder. Sekarang kita tahu nisbah induktansi gegelung pengubah sama dengan kuadrat nisbah lilitan. Oleh kerana nisbah putaran yang diperlukan dalam kes ini adalah 19, oleh itu kita harus menetapkan induktansi gegelung sekunder kepada 0.27mH. (Aruhan gegelung utama adalah pada 100mH).
  8. Di bawah tetingkap komponen, pilih asas, kemudian dioda, dan kemudian pilih diod IN4003. Pilih 4 diod tersebut dan letakkan dalam susunan penyearah jambatan.
  9. Di bawah tetingkap komponen, pilih asas, kemudian Cap _Electrolytic dan pilih nilai kapasitor menjadi 20microFarad.
  10. Di bawah tetingkap komponen, pilih daya, kemudian Voltage_ Regulator, dan kemudian pilih ‘LM7805’ dari menu lungsur.
  11. Di bawah tetingkap komponen, pilih dioda, kemudian pilih LED dan dari menu lungsur turun, pilih LED_green.
  12. Dengan menggunakan prosedur yang sama, pilih perintang dengan nilai 100 Ohms.
  13. Sekarang kita mempunyai semua komponen dan mempunyai idea mengenai gambarajah litar, mari kita melukis gambarajah litar di platform multi sim.
  14. Untuk melukis litar, kita harus membuat sambungan yang betul antara komponen menggunakan wayar. Untuk memilih wayar, pergi ke Tempat, kemudian kawat. Ingatlah untuk menyambungkan komponen hanya apabila titik persimpangan muncul. Dalam multisim, wayar penyambung ditunjukkan dengan warna merah.
  15. Untuk mendapatkan petunjuk voltan merentas output, ikuti langkah-langkah yang diberikan. Pergi ke Tempat, kemudian ‘Komponen’, kemudian ‘penunjuk’, kemudian ‘Voltmeter’, kemudian pilih komponen pertama.
  16. Sekarang litar anda sudah siap untuk disimulasikan.
  17. Sekarang klik pada ‘Simulate’ kemudian pilih ‘Run’.
  18. Sekarang anda dapat melihat LED pada output yang berkedip, yang ditunjukkan oleh anak panah berwarna hijau.
  19. Anda boleh mengesahkan sama ada anda mendapat nilai voltan yang betul di setiap komponen dengan meletakkan Voltmeter secara selari.
Diagram Litar Simulasi yang lengkap

Diagram Litar Simulasi yang lengkap oleh ElProCus

Sekarang anda mempunyai idea untuk merancang bekalan kuasa terkawal untuk beban yang memerlukan voltan DC tetap, tetapi bagaimana dengan beban yang memerlukan voltan DC berubah. Saya meninggalkan anda dengan tugas ini. Selanjutnya, sebarang pertanyaan mengenai konsep ini atau elektrikal dan projek elektronik Sila berikan idea anda di bahagian komen di bawah.

sila ikuti pautan di bawah untuk projek solderless 5 in 1