Ważne obliczenia w elektronice: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Ta instrukcja ma na celu wymienienie niektórych ważnych obliczeń inżynierów/producentów elektroniki, o których muszą wiedzieć. Szczerze mówiąc, istnieje wiele formuł, które pasują do tej kategorii. Więc ograniczyłem tę instrukcję tylko do podstawowych formuł.

W przypadku większości wymienionych formuł dodałem również link do kalkulatorów online, które mogą pomóc w łatwym wykonaniu tych obliczeń, gdy stanie się to kłopotliwe i czasochłonne.

Krok 1: Kalkulator żywotności baterii

Podczas zasilania projektów przy użyciu baterii ważne jest, abyśmy znali oczekiwany czas, przez jaki bateria może zasilać obwód/urządzenie. Jest to ważne, aby przedłużyć żywotność baterii i zapobiec nieoczekiwanym awariom projektu. Wiążą się z tym dwie ważne formuły.

Maksymalny czas, przez jaki bateria może zasilać obciążenie

Żywotność baterii = Pojemność baterii (mAh lub Ah) / Prąd obciążenia (mA lub A)

Szybkość, z jaką obciążenie pobiera prąd z akumulatora

Szybkość rozładowania C = Prąd obciążenia (mA lub A) / Pojemność akumulatora (mAh lub Ah)

Szybkość rozładowywania jest ważnym parametrem, który decyduje o tym, ile prądu obwód może bezpiecznie pobierać z akumulatora. Jest to zwykle zaznaczone na baterii lub zostanie podane w arkuszu danych.

Przykład:

Pojemność baterii = 2000mAh, prąd obciążenia = 500mA

Żywotność baterii = 2000mAh / 500mA = 4 godziny

Szybkość rozładowania C = 500mA/2000mAh = 0,25 C

Oto kalkulator online dotyczący żywotności baterii.

Krok 2: Rozpraszanie mocy regulatora liniowego

Regulatory liniowe są używane, gdy potrzebujemy stałego napięcia do zasilania obwodu lub urządzenia. Niektóre z popularnych liniowych regulatorów napięcia to seria 78xx (7805, 7809, 7812 i tak dalej). Te liniowe regulatory działają poprzez obniżanie napięcia wejściowego i zapewniają stałe napięcie wyjściowe na wyjściu. Rozpraszanie mocy w tych regulatorach liniowych jest często pomijane. Znajomość rozpraszanej mocy jest dość ważna, dlatego projektanci mogą używać radiatorów do kompensacji wysokiego rozpraszania mocy. Można to obliczyć za pomocą poniższego wzoru

Rozpraszanie mocy jest określone wzorem

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Aby obliczyć prąd wyjściowy

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Przykład:

Napięcie wejściowe - 9 V, Napięcie wyjściowe - 5 V, Wyjście prądowe -1A Wynik

PD= (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 waty

Kalkulator online do rozpraszania mocy regulatora liniowego.

Krok 3: Kalkulator dzielnika napięcia

Dzielniki napięcia służą do dzielenia napięcia wejściowego na pożądane poziomy napięcia. Jest to bardzo przydatne do wytwarzania napięć odniesienia w obwodach. Dzielnik napięcia jest zwykle budowany przy użyciu co najmniej dwóch rezystorów. Dowiedz się więcej o działaniu dzielników napięcia. Wzór używany z dzielnikami napięcia to

Do określenia napięcia wyjściowego Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Aby określić R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

Aby określić R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

Aby określić napięcie wejściowe Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Przykład:

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

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

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

=0.118

=0,12 V

Krok 4: Kalkulator czasu RC

Obwody RC służą do generowania opóźnień czasowych w wielu obwodach. Wynika to z działania rezystora, który wpływa na prąd ładowania płynący do kondensatora. Im większa rezystancja i pojemność, tym więcej czasu zajmuje ładowanie kondensatora, co będzie widoczne jako opóźnienie. Można to obliczyć za pomocą wzoru.

Aby określić czas w sekundach

T = RC

Aby określić R

R = T / C

Aby określić C

C = T / R

Przykład:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0.1ms

Wypróbuj kalkulator online ze stałą czasową RC.

Krok 5: Rezystor LED

Diody LED są dość powszechne w obwodach elektronicznych. Również diody LED będą często używane z szeregowym rezystorem ograniczającym prąd, aby zapobiec uszkodzeniu nadmiernego przepływu prądu. Jest to wzór używany do obliczenia wartości rezystora szeregowego używanego z diodą LED

R = (Vs - Vf) / Jeśli

Przykład

Jeśli używasz LED z Vf = 2.5V, If = 30mA i napięciem wejściowym Vs = 5V. Wtedy rezystor będzie

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

= 2,5V / 30mA

= 83Ohm

Krok 6: Astabilny i monostabilny multiwibrator za pomocą IC 555

555 IC to wszechstronny układ scalony o szerokim wachlarzu zastosowań. Od generowania fal prostokątnych, modulacji, opóźnień czasowych, aktywacji urządzeń, 555 może to wszystko zrobić. Astable i Monostable to dwa powszechnie używane tryby, jeśli chodzi o 555.

Astabilny multiwibrator - wytwarza impuls fali prostokątnej jako wyjście o stałej częstotliwości. O tej częstotliwości decydują zastosowane z nim rezystory i kondensatory.

Przy podanych wartościach RA, RC i C. Częstotliwość i cykl pracy można obliczyć za pomocą poniższego wzoru

Częstotliwość = 1,44 / ((RA +2RB) C)

Cykl pracy = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Korzystając z wartości RA, RC i F, pojemność można obliczyć za pomocą poniższego wzoru

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

Przykład:

Rezystancja RA = 10 kohm, rezystancja RB = 15 kohm, pojemność C = 100 mikrofaradów

Częstotliwość = 1,44 / ((RA+2RB)*c)

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

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

= 0,36 Hz

Cykl pracy =(RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25 tys.)/(40 tys.)

=62.5 %

Multiwibrator monostabilny

W tym trybie IC 555 będzie generować wysoki sygnał przez pewien czas, gdy wejście wyzwalacza stanie się niskie. Służy do generowania opóźnień czasowych.

Mając dane R i C, możemy obliczyć opóźnienie czasowe za pomocą poniższego wzoru

T = 1,1 x R x C

Aby określić R

R = T / (C x 1,1)

Aby określić C

C = T / (1,1 x R)

Przykład:

R=100k, C=10uF

T=1,1 x R x C

=1,1 x 100 tys. x10uF

= 0,11 s

Oto kalkulator online dla multiwibratora Astable i multiwibratora monostabilnego

Krok 7: Rezystancja, napięcie, prąd i moc (RVCP)

Zaczniemy od podstaw. Jeśli zapoznałeś się z elektroniką, być może wiesz, że rezystancja, napięcie, prąd i moc są ze sobą powiązane. Zmiana jednego z powyższych zmieni inne wartości. Wzór na to obliczenie to

Aby określić napięcie V = IR

Aby określić prąd I = V / R

Aby określić rezystancję R = V / I

Aby obliczyć moc P = VI

Przykład:

Rozważmy poniższe wartości

R=50 V, I=32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1,6V

Wtedy moc będzie

P=V x I

=1,6 x 32 x10^-3

= 0,0512 watów

Oto kalkulator prawa omów online do obliczania rezystancji, napięcia, prądu i mocy.

Zaktualizuję ten Instruktaż o więcej formuł.

Zostaw swoje komentarze i sugestie poniżej i pomóż mi dodać więcej formuł do tej instrukcji.