חישובים חשובים באלקטרוניקה: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מדריך זה נועד לרשום כמה מהחישובים החשובים של מהנדסי/יצרני אלקטרוניקה שעליהם להיות מודעים אליהם. למען האמת יש הרבה נוסחאות שיכולות להתאים לקטגוריה הזו. אז הגבלתי את ההוראה לנוסחאות בסיסיות בלבד.

עבור רוב הנוסחאות המפורטות הוספתי גם קישור למחשבונים מקוונים שיכולים לעזור לך לבצע את החישובים האלה בקלות כאשר זה הופך להיות מסורבל ולוקח זמן.

שלב 1: מחשבון חיי סוללה

בעת הפעלת פרויקטים באמצעות סוללות, חיוני שנדע את משך הזמן הצפוי שסוללה יכולה להפעיל את המעגל/ המכשיר שלך. זה חשוב להאריך את חיי הסוללה ולמנוע כשל בלתי צפוי בפרויקט שלך. ישנן שתי נוסחות חשובות הקשורות לכך.

משך הזמן המרבי שסוללה יכולה לעומס

חיי סוללה = קיבולת סוללה (mAh או Ah) / זרם טעינה (mA או A)

שיעור שבו העומס שואב זרם מהסוללה

קצב פריקה C = זרם טעינה (mA או A) / קיבולת סוללה (mAh או Ah)

קצב פריקה הוא פרמטר חשוב המחליט כמה זרם מעגל יכול לשאוב בבטחה מסוללה. זה בדרך כלל מסומן בסוללה או יינתן בגיליון הנתונים שלו.

דוגמא:

קיבולת הסוללה = 2000mAh, עומס הנוכחי = 500mA

חיי סוללה = 2000mAh / 500mA = 4 שעות

קצב פריקה C = 500mA/2000mAh = 0.25 C.

לפניכם מחשבון מקוון של חיי סוללה.

שלב 2: הפצת כוח רגולטור לינארית

רגולטורים ליניאריים משמשים כאשר אנו זקוקים למתח קבוע כדי להפעיל מעגל או מכשיר. כמה מווסחי המתח הלינארי הפופולריים הם סדרות 78xx (7805, 7809, 7812 וכן הלאה). הרגולטור הליניארי פועל על ידי הורדת מתח הכניסה ונותן מתח יציאה יציב בפלט. פיזור הכוח בווסתים ליניאריים אלה מתעלמים לעתים קרובות. הכרת הכוח המתפזר חשובה למדי, כך שמעצבים יכולים להשתמש בגופי קירור כדי לפצות על פיזור הספק גבוה. ניתן לחשב זאת באמצעות הנוסחה שלהלן

פיזור הכוח ניתן על ידי הנוסחה

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

לחישוב זרם הפלט

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

דוגמא:

מתח כניסה - 9V, מתח יציאה - 5V, פלט זרם -1A תוצאה

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 וואט

מחשבון מקוון לפיזור כוח הרגולטור הלינארי.

שלב 3: מחשבון מחלק מתח

מחלקי מתח משמשים לחלק את המתחים הנכנסים לרמות המתח הרצויות. זה שימושי מאוד לייצור מתחי התייחסות במעגלים. מחלק המתח בנוי בדרך כלל באמצעות שני נגדים לפחות. למד עוד על אופן הפעולה של מחלקי מתח. הנוסחה המשמשת עם מחיצות מתח הינה

לקביעת מתח המוצא Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

כדי לקבוע R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

לקביעת R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

לקביעת מתח הכניסה Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

דוגמא:

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

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

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

=0.118

= 0.12 וולט

שלב 4: מחשבון תזמון RC

מעגלי RC משמשים ליצירת עיכובים בזמן במעגלים רבים. זאת בשל פעולת הנגד המשפיע על זרם הטעינה הזורם לקבל. ככל שההתנגדות והקיבול יהיו גדולים יותר, כך יידרש זמן רב יותר לטעינת הקבל וזה יוצג כעיכוב. ניתן לחשב זאת באמצעות הנוסחה.

לקביעת הזמן בשניות

T = RC

כדי לקבוע את R.

R = T / C

לקביעת ג

C = T / R

דוגמא:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0.1 ms

נסה את זה מחשבון מקוון קבוע זמן RC.

שלב 5: נגד LED

נוריות LED נפוצות למדי הן מעגלים אלקטרוניים. כמו כן, נוריות ישמשו לעתים קרובות עם הנגד המגביל את סדרת הזרמים כדי למנוע נזקי זרם עודפים. זו הנוסחה המשמשת לחישוב ערך הנגד של הסדרה המשמש עם LED

R = (Vs - Vf) / אם

דוגמא

אם אתה משתמש ב- LED עם Vf = 2.5V, If = 30mA ומתח כניסה Vs = 5V. אז הנגד יהיה

R = (5 - 2.5V) / 30mA

= 2.5V / 30mA

= 83 אוהם

שלב 6: Multibibrator Astable ו Monostable באמצעות IC 555

555 IC הוא שבב רב תכליתי בעל מגוון רחב של יישומים. ממש מייצור גלים מרובעים, אפנון, עיכובים בזמן, הפעלת המכשיר, 555 יכול לעשות הכל. Astable ו- Monostable הם שני מצבים נפוצים כשמדובר ב- 555.

Multibibrator Astable - הוא מייצר דופק של גל מרובע כפלט בתדר קבוע. תדר זה נקבע על ידי נגדים וקבלים המשמשים אותו.

עם ערכי RA, RC ו- C נתון. ניתן לחשב את תדירות ומחזור העבודה באמצעות הנוסחה שלהלן

תדירות = 1.44 / ((RA +2RB) C)

מחזור עבודה = (RA + RB) / (RA + 2RB)

באמצעות ערכי RA, RC ו- F, ניתן לחשב את הקיבול באמצעות הנוסחה שלהלן

קבלים = 1.44 / ((RA + 2RB) F)

דוגמא:

עמידות RA = 10 קאוהם, התנגדות RB = 15 קאוהם, קיבול C = 100 מיקרופראד

תדירות = 1.44 / ((RA+2RB)*c)

= 1.44 / ((10k+2*15k)*100*10^-6)

= 1.44 / ((40k)*10^-4)

= 0.36 הרץ

מחזור עבודה = (RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

מולטי -ויברטור חד פעמי

במצב זה IC 555 יפיק אות גבוה לפרק זמן מסוים כאשר קלט ההדק יורד. הוא משמש ליצירת עיכובים בזמן.

עם R ו- C נתון, אנו יכולים לחשב את עיכוב הזמן באמצעות הנוסחה שלהלן

T = 1.1 x R x C

כדי לקבוע את R.

R = T / (C x 1.1)

לקביעת ג

C = T / (1.1 x R)

דוגמא:

R = 100k, C = 10uF

T = 1.1 x R x C

= 1.1 x 100k x10uF

= 0.11 שניות

להלן מחשבון מקוון עבור Multibibrator Astable ו- Monostable Multivibrator

שלב 7: התנגדות, מתח, זרם והספק (RVCP)

נתחיל מהבסיס. אם הכרתם את האלקטרוניקה אולי ידעתם את העובדה כי ההתנגדות, המתח, הזרם והעוצמה קשורים זה בזה. שינוי אחד מהאמור לעיל ישנה ערכים אחרים. הנוסחה לחישוב זה היא

כדי לקבוע מתח V = IR

כדי לקבוע הנוכחי I = V / R

כדי לקבוע התנגדות R = V / I

לחישוב הספק P = VI

דוגמא:

הבה נבחן את הערכים שלהלן

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1.6V

אז הכוח יהיה

P = V x I

= 1.6 x 32 x10^-3

= 0.0512 וואט

להלן מחשבון חוק אוהם מקוון לחישוב ההתנגדות, המתח, הזרם וההספק.

אני אעדכן את הוראה זו עם נוסחאות נוספות.

השאר את ההערות וההצעות שלך למטה ועזור לי להוסיף נוסחאות נוספות למדריך זה.