Važni proračuni u elektronici: 7 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Ovaj Instructable namjerava navesti neke od važnih proračuna inženjera/proizvođača elektronike kojih moraju biti svjesni. Iskreno rečeno, 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 s lakoćom izvršite te izračune kada postane glomazan i oduzima puno vremena.

Korak 1: Kalkulator trajanja baterije

Prilikom napajanja projekata pomoću baterija, važno je znati poznato očekivano trajanje koje baterija može napajati vaš krug/ uređaj. Ovo je važno za produljenje 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 podatkovnom 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: Rasipanje 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 u izlazu. Rasipanje snage u tim linearnim regulatorima često se zanemaruje. Poznavanje raspršene snage vrlo je važno pa dizajneri mogu koristiti hladnjake kako bi nadoknadili veliku disipaciju energije. To se može izračunati pomoću formule ispod

Potrošnja energije data je formulom

PD = (VIN - VOUT) x IZLAZ

Za izračun izlazne struje

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Primjer:

Ulazni napon - 9V, Izlazni napon - 5V, Izlaz struje -1A Rezultat

PD = (VIN - VOUT) x IZLAZ

= (9 - 5) * 1

= 4 vata

Mrežni kalkulator za rasipanje snage linearnog regulatora.

Korak 3: Kalkulator razdjelnika napona

Razdjelnici napona koriste se za podjelu ulaznih napona na željene razine napona. Ovo je vrlo korisno za stvaranje referentnih napona u krugovima. Razdjelnik napona općenito se gradi 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: Kalkulator mjerenja vremena RC -a

RC krugovi 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 uobičajeni elektronički sklopovi. Također se LED diode često koriste s otpornikom za ograničavanje struje kako bi se spriječilo oštećenje viška struje. Ovo je formula koja se koristi za izračun vrijednosti serijskog otpornika koji se koristi sa LED -om

R = (Vs - Vf) / Ako

Primjer

Ako koristite LED s 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 koji ima širok raspon aplikacija. Od samog generiranja kvadratnih valova, modulacije, vremenskih kašnjenja, aktivacije uređaja, 555 može učiniti 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.

S danim vrijednostima 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 razdoblju kada ulaz okidača padne. Koristi se za generiranje vremenskih kašnjenja.

S danim R i C, možemo izračunati vremensko kašnjenje prema donjoj formuli

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)

Krenut 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 izračun 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 u ovaj Instructable.