Τρόπος διαμόρφωσης αντιστάσεων, πυκνωτών και τρανζίστορ σε ηλεκτρονικά κυκλώματα

Σε αυτήν την ανάρτηση προσπαθούμε να αξιολογήσουμε πώς να διαμορφώσουμε ή να συνδέσουμε ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις, πυκνωτές με ηλεκτρονικά κυκλώματα μέσω σωστού υπολογισμού

Παρακαλώ διαβάστε την προηγούμενη δημοσίευση σχετικά με τι είναι η τάση και το ρεύμα , προκειμένου να κατανοήσουμε πιο αποτελεσματικά τα παρακάτω βασικά ηλεκτρονικά δεδομένα.

Τι είναι η αντίσταση

- Είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που χρησιμοποιείται για την αντίσταση της ροής των ηλεκτρονίων ή του ρεύματος. Χρησιμοποιείται για την προστασία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων περιορίζοντας τη ροή του ρεύματος όταν αυξάνεται η τάση. Τα LED απαιτούν αντιστάσεις σε σειρά για τον ίδιο λόγο, ώστε να μπορούν να λειτουργούν σε τάσεις υψηλότερες από την καθορισμένη βαθμολογία. Άλλα ενεργά συστατικά όπως τρανζίστορ, mosfets, triacs, SCRs ενσωματώνουν επίσης αντιστάσεις για τους ίδιους λόγους.

Τι είναι ο πυκνωτής

Πρόκειται για ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που αποθηκεύει μια ορισμένη ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου ή απλά την εφαρμοζόμενη τάση / ρεύμα, όταν τα καλώδια συνδέονται μεταξύ των σχετικών σημείων τροφοδοσίας. Το στοιχείο βαθμολογείται βασικά με μερικές μονάδες, μικροφασικό και τάση. Το «microfarad» αποφασίζει την ποσότητα ρεύματος που μπορεί να αποθηκεύσει και η τάση καθορίζει πόση μέγιστη τάση μπορεί να εφαρμοστεί σε αυτό ή να αποθηκευτεί σε αυτό. Η βαθμολογία τάσης είναι κρίσιμη, εάν υπερβεί τη σήμανση, ο πυκνωτής απλώς θα εκραγεί.

Η ικανότητα αποθήκευσης αυτών των εξαρτημάτων σημαίνει ότι η αποθηκευμένη ενέργεια καθίσταται χρησιμοποιήσιμη, επομένως χρησιμοποιούνται ως φίλτρα όπου η αποθηκευμένη τάση χρησιμοποιείται για την πλήρωση των κενών χώρων ή των πιέσεων τάσης στην παροχή πηγής, γεμίζοντας έτσι ή εξομαλύνοντας τις τάφρους στη γραμμή.

Η αποθηκευμένη ενέργεια καθίσταται επίσης εφαρμόσιμη όταν απελευθερώνεται αργά μέσω ενός περιοριστικού στοιχείου όπως μια αντίσταση. Εδώ, ο χρόνος που καταναλώνεται από τον πυκνωτή για πλήρη φόρτιση ή εκφόρτιση γίνεται ιδανικός για εφαρμογές χρονοδιακόπτη, όπου η τιμή του πυκνωτή αποφασίζει το εύρος χρονισμού της μονάδας. Επομένως χρησιμοποιούνται σε χρονοδιακόπτες, ταλαντωτές κ.λπ.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό είναι, όταν ένας πυκνωτής φορτιστεί πλήρως, αρνείται να περάσει άλλο ρεύμα / τάση και σταματά τη ροή του ρεύματος στα καλώδια του, που σημαίνει ότι το εφαρμοζόμενο ρεύμα περνά πέρα ​​από τους αγωγούς του μόνο κατά τη διάρκεια της φόρτισης και αποκλείεται μόλις φορτιστεί η διαδικασία έχει ολοκληρωθεί.

Αυτή η δυνατότητα αξιοποιείται για να ενεργοποιηθεί στιγμιαία η εναλλαγή ενός συγκεκριμένου ενεργού στοιχείου. Για παράδειγμα, εάν εφαρμοστεί τάση ενεργοποίησης στη βάση ενός τρανζίστορ μέσω πυκνωτή, θα ενεργοποιηθεί μόνο για ένα συγκεκριμένο θραύσμα χρόνου, έως ότου ο πυκνωτής φορτιστεί πλήρως, μετά τον οποίο το τρανζίστορ σταματά να λειτουργεί. Το ίδιο πράγμα μπορεί να παρατηρηθεί με ένα LED όταν τροφοδοτείται μέσω ενός πυκνωτή που ανάβει για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου και στη συνέχεια σβήνει.

Τι είναι ένα τρανζίστορ

Είναι ένα στοιχείο ημιαγωγού που έχει τρία καλώδια ή πόδια. Τα πόδια μπορούν να συνδεθούν με καλώδιο έτσι ώστε το ένα πόδι να γίνει μια κοινή έξοδος για τις τάσεις που εφαρμόζονται στα άλλα δύο πόδια. Το κοινό πόδι ονομάζεται πομπός, ενώ τα άλλα δύο πόδια ονομάζονται βάση και συλλέκτης. Η βάση λαμβάνει τη σκανδάλη μεταγωγής με αναφορά στον πομπό και αυτό επιτρέπει σχετικά τεράστια τάση και ρεύμα για μετάβαση από τον συλλέκτη στον πομπό.

Αυτή η ρύθμιση το κάνει να λειτουργεί σαν διακόπτης. Επομένως, οποιοδήποτε φορτίο συνδεδεμένο στον συλλέκτη μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί με σχετικά μικρές δυνατότητες στη βάση της συσκευής.

Οι τάσεις που εφαρμόζονται στη βάση και ο συλλέκτης φτάνουν τελικά στον κοινό προορισμό μέσω του πομπού. Ο πομπός συνδέεται στη γείωση για τύπο NPN και θετικός για τύπους τρανζίστορ PNP. Τα NPN και PNP είναι συμπληρωματικά μεταξύ τους και λειτουργούν ακριβώς με τον ίδιο τρόπο αλλά χρησιμοποιώντας τις αντίθετες κατευθύνσεις ή πολικότητες με τάσεις και ρεύματα.

Τι είναι μια δίοδος:

Παρακαλώ αναφερθείτε αυτό το άρθρο για τις πλήρεις πληροφορίες.

Τι είναι το SCR:

Μπορεί να συγκριθεί αρκετά με ένα τρανζίστορ και χρησιμοποιείται επίσης ως διακόπτης σε ηλεκτρονικά κυκλώματα. Τα τρία καλώδια ή τα πόδια καθορίζονται ως η πύλη, η άνοδος και η κάθοδος. Η κάθοδος είναι ο κοινός ακροδέκτης που γίνεται η διαδρομή λήψης για τις τάσεις που εφαρμόζονται στην πύλη και την άνοδο της συσκευής. Η πύλη είναι το σημείο ενεργοποίησης που αλλάζει την ισχύ που συνδέεται με την άνοδο κατά μήκος του κοινού σκέλους της καθόδου.

Ωστόσο, σε αντίθεση με τα τρανζίστορ, η πύλη ενός SCR απαιτεί υψηλότερη ποσότητα τάσης και ρεύματος και επιπλέον η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εναλλαγή εναλλασσόμενου ρεύματος αποκλειστικά μέσω της ανόδου και της καθόδου της. Επομένως, καθίσταται χρήσιμο για την εναλλαγή φορτίων AC σε απόκριση των σκανδάλων που λαμβάνονται στην πύλη της, αλλά η πύλη θα χρειαστεί καθαρά δυναμικό DC για την υλοποίηση των λειτουργιών.

Εφαρμογή των παραπάνω στοιχείων σε ένα πρακτικό κύκλωμα:

Πώς να ρυθμίσετε αντιστάσεις, πυκνωτές και τρανζίστορ σε ηλεκτρονικά κυκλώματα ......;

Η χρήση και η εφαρμογή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων πρακτικά σε ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι το απόλυτο πράγμα που κάθε ηλεκτρονικός χομπίστας προτίθεται να μάθει και να μάθει. Αν και είναι πιο εύκολο να το πούμε παρά να το κάνουμε, τα ακόλουθα δύο παραδείγματα θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε σχετικά με το πώς μπορούν να ρυθμιστούν οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές και τα τρανζίστορ για την κατασκευή ενός συγκεκριμένου κυκλώματος εφαρμογής:

Δεδομένου ότι το θέμα μπορεί να είναι πολύ μεγάλο και μπορεί να γεμίσει τόμους, θα συζητήσουμε μόνο ένα κύκλωμα που περιλαμβάνει τρανζίστορ, πυκνωτή, αντιστάσεις και LED.

Βασικά ένα ενεργό συστατικό παίρνει το κεντρικό στάδιο σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα, ενώ τα παθητικά εξαρτήματα εκτελούν τον υποστηρικτικό ρόλο.

Ας πούμε ότι θέλουμε να κάνουμε ένα κύκλωμα αισθητήρα βροχής. Δεδομένου ότι το τρανζίστορ είναι το κύριο ενεργό συστατικό, πρέπει να πάρει το κεντρικό στάδιο. Έτσι το τοποθετούμε ακριβώς στο κέντρο του σχηματικού.

Τα τρία καλώδια των τρανζίστορ είναι ανοιχτά και χρειάζονται την απαιτούμενη ρύθμιση μέσω των παθητικών τμημάτων.

Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, ο πομπός είναι η κοινή έξοδος. Δεδομένου ότι χρησιμοποιούμε έναν τρανζίστορ τύπου NPN, ο πομπός πρέπει να πάει στο έδαφος, οπότε το συνδέουμε στη γείωση ή στην αρνητική ράγα τροφοδοσίας του κυκλώματος.

Η βάση είναι η κύρια είσοδος ανίχνευσης ή ενεργοποίησης, επομένως αυτή η είσοδος πρέπει να συνδεθεί με το στοιχείο αισθητήρα. Το στοιχείο αισθητήρα εδώ είναι ένα ζεύγος μεταλλικών ακροδεκτών.

Ένας από τους ακροδέκτες συνδέεται στη θετική τροφοδοσία και ο άλλος ακροδέκτης πρέπει να συνδεθεί στη βάση του τρανζίστορ.

Ο αισθητήρας χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της παρουσίας του νερού της βροχής. Η στιγμή που βρέχει αρχίζει τα σταγονίδια νερού να γεφυρώνουν τους δύο ακροδέκτες. Δεδομένου ότι το νερό έχει χαμηλή αντίσταση, αρχίζει να διαρρέει τη θετική τάση στους ακροδέκτες του, στη βάση του τρανζίστορ.

Αυτή η τάση διαρροής τροφοδοτεί τη βάση του τρανζίστορ και στην πορεία φτάνει στο έδαφος μέσω του πομπού. Τη στιγμή που συμβαίνει αυτό, σύμφωνα με την ιδιότητα της συσκευής, ανοίγει τις πύλες μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού.

Αυτό σημαίνει ότι τώρα αν συνδέσουμε μια πηγή θετικής τάσης στον συλλέκτη, θα συνδεθεί αμέσως με τη γη μέσω του πομπού του.

Επομένως, συνδέουμε τον συλλέκτη του τρανζίστορ με το θετικό, ωστόσο το κάνουμε μέσω του φορτίου έτσι ώστε το φορτίο να λειτουργεί με τη μεταγωγή και αυτό ακριβώς ψάχνουμε.

Προσομοιώνοντας γρήγορα την παραπάνω λειτουργία, βλέπουμε ότι η θετική τροφοδοσία διαρρέει μέσω των μεταλλικών ακροδεκτών του αισθητήρα, αγγίζει τη βάση και συνεχίζει την πορεία της για να φτάσει τελικά στο έδαφος ολοκληρώνοντας το κύκλωμα βάσης, ωστόσο αυτή η λειτουργία τραβά αμέσως την τάση του συλλέκτη στο έδαφος μέσω του πομπού, ενεργοποιώντας το φορτίο που είναι βομβητής εδώ. Ο βομβητής ακούγεται.

Αυτή η ρύθμιση είναι η βασική ρύθμιση, ωστόσο χρειάζεται πολλές διορθώσεις και μπορεί επίσης να τροποποιηθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους.

Κοιτάζοντας το σχηματικό, διαπιστώνουμε ότι το κύκλωμα δεν περιλαμβάνει μια αντίσταση βάσης επειδή το ίδιο το νερό ενεργεί ως αντίσταση, αλλά τι συμβαίνει εάν οι ακροδέκτες του αισθητήρα βραχυκυκλωθούν, ολόκληρο το ρεύμα θα πεταχτεί στη βάση του τρανζίστορ, τηγανίζοντας το στη στιγμή.

Επομένως για λόγους ασφαλείας προσθέτουμε μια αντίσταση στη βάση του τρανζίστορ. Ωστόσο, η τιμή της αντίστασης βάσης αποφασίζει πόσα ρεύματα ενεργοποίησης μπορούν να εισέλθουν στις ακίδες βάσης / εκπομπού και συνεπώς επηρεάζει με τη σειρά του το ρεύμα συλλέκτη. Αντίθετα, η αντίσταση βάσης πρέπει να είναι τέτοια ώστε να επιτρέπει επαρκές ρεύμα να τραβιέται από τον συλλέκτη στον πομπό, επιτρέποντας την τέλεια εναλλαγή του φορτίου του συλλέκτη.

Για ευκολότερους υπολογισμούς, κατά κανόνα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η τιμή της αντίστασης βάσης είναι 40 φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση φορτίου του συλλέκτη.

Έτσι, στο κύκλωμα μας, υποθέτοντας ότι το φορτίο συλλέκτη είναι ένας βομβητής, μετράμε την αντίσταση του βομβητή που ανέρχεται σε 10K. 40 φορές 10K σημαίνει ότι η αντίσταση βάσης πρέπει να είναι κάπου περίπου 400K, ωστόσο διαπιστώνουμε ότι η αντίσταση στο νερό είναι περίπου 50K, οπότε αφαιρώντας αυτήν την τιμή από 400K, έχουμε 350K, αυτή είναι η τιμή της βασικής αντίστασης που πρέπει να επιλέξουμε.

Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να συνδέσουμε ένα LED σε αυτό το κύκλωμα αντί ενός βομβητή. Δεν μπορούμε να συνδέσουμε το LED απευθείας στον συλλέκτη του τρανζίστορ, επειδή τα LED είναι επίσης ευάλωτα και θα απαιτήσουν μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος εάν η τάση λειτουργίας είναι υψηλότερη από την καθορισμένη τάση προώθησης.

Ως εκ τούτου, συνδέουμε ένα LED σε σειρά με αντίσταση 1Κ στον συλλέκτη και θετικό του παραπάνω κυκλώματος, αντικαθιστώντας τον βομβητή.

Τώρα η αντίσταση σε σειρά με το LED μπορεί να θεωρηθεί ως αντίσταση φορτίου συλλέκτη.

Τώρα, η αντίσταση βάσης πρέπει να είναι 40 φορές αυτή η τιμή, η οποία ανέρχεται σε 40K, ωστόσο η ίδια η αντίσταση στο νερό είναι 150K, σημαίνει ότι η αντίσταση βάσης είναι ήδη πολύ υψηλή, δηλαδή όταν το νερό της βροχής γεφυρώνει τον αισθητήρα, το τρανζίστορ δεν θα μπορεί να ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΤΕ τη λυχνία LED, μάλλον θα την ανάψει πολύ αχνά.

Πώς μπορούμε λοιπόν να λύσουμε αυτό το πρόβλημα;

Πρέπει να κάνουμε το τρανζίστορ πιο ευαίσθητο, επομένως συνδέουμε ένα άλλο τρανζίστορ για να βοηθήσουμε το υπάρχον σε μια διαμόρφωση Darlington. Με αυτήν τη διάταξη το ζεύγος τρανζίστορ γίνεται πολύ ευαίσθητο, τουλάχιστον 25 φορές πιο ευαίσθητο από το προηγούμενο κύκλωμα.

25 φορές μεγαλύτερη ευαισθησία σημαίνει ότι μπορούμε να επιλέξουμε μια αντίσταση βάσης που μπορεί να είναι 25 + 40 = 65 έως 75 φορές την αντίσταση του συλλέκτη έχουμε το μέγιστο εύρος από περίπου 75 έως 10 = 750K, οπότε αυτό μπορεί να ληφθεί ως η συνολική τιμή της βάσης αντίσταση.

Αφαιρώντας 150K αντοχή στο νερό από 750K παίρνουμε 600K, έτσι ώστε να είναι η βασική τιμή αντίστασης που μπορούμε να επιλέξουμε για την παρούσα διαμόρφωση. Θυμηθείτε ότι η αντίσταση της θήκης μπορεί να έχει οποιαδήποτε αξία αρκεί να πληροί δύο προϋποθέσεις: δεν θερμαίνει το τρανζίστορ και βοηθά να αλλάξει ικανοποιητικά το φορτίο του συλλέκτη. Αυτό είναι.

Τώρα ας υποθέσουμε ότι προσθέτουμε έναν πυκνωτή στη βάση του τρανζίστορ και της γείωσης. Ο πυκνωτής, όπως εξηγείται παραπάνω, θα αποθηκεύσει αρχικά λίγο ρεύμα όταν ξεκινά η βροχή μέσω διαρροών στους ακροδέκτες του αισθητήρα.

Τώρα αφού σταματήσει η βροχή και αποσυνδεθεί η διαρροή της γέφυρας του αισθητήρα, το τρανζίστορ συνεχίζει να ακούει τον βομβητή… πώς; Η αποθηκευμένη τάση μέσα στον πυκνωτή τροφοδοτεί τώρα τη βάση τρανζίστορ και τη διατηρεί ΕΝΕΡΓΟ μέχρι να εκφορτιστεί κάτω από την τάση μεταγωγής βάσης. Αυτό δείχνει πώς ένας πυκνωτής μπορεί να εξυπηρετεί σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.