Jak konfigurovat rezistory, kondenzátory a tranzistory v elektronických obvodech

V tomto příspěvku se pokusíme vyhodnotit, jak pomocí správného výpočtu nakonfigurovat nebo zapojit elektronické součástky, jako jsou rezistory, kondenzátory v elektronických obvodech

Laskavě si přečtěte můj předchozí příspěvek týkající se co je napětí a proud , abychom lépe pochopili níže vysvětlená základní elektronická fakta.

Co je to rezistor

- Jedná se o elektronickou součástku používanou k odolávání toku elektronů nebo proudu. Používá se k ochraně elektronických součástek omezením proudu při zvyšování napětí. LED diody vyžadují ze stejného důvodu sériové odpory, aby mohly být provozovány při napětí vyšším než je specifikovaná hodnota. Ostatní aktivní komponenty, jako jsou tranzistory, mosfety, triaky, SCR, také obsahují rezistory ze stejných důvodů.

Co je to kondenzátor

Jedná se o elektronickou součástku, která uchovává určité množství elektrického náboje nebo jednoduše použité napětí / proud, když jsou jeho vodiče připojeny přes příslušné napájecí body. Součást je v zásadě dimenzována na několik jednotek, mikrofarad a napětí. „Mikrofarad“ rozhoduje o množství proudu, který může ukládat, a napětí definuje, kolik maximálního napětí může být na něj aplikováno nebo v něm uloženo. Jmenovité napětí je kritické, pokud překročí značení, kondenzátor jednoduše vybuchne.

Schopnost těchto komponent ukládat znamená, že akumulovaná energie se stává použitelnou, proto se používají jako filtry, kde se uložené napětí používá k vyplnění mezer nebo poklesů napětí ve zdroji, čímž se zaplní nebo vyhladí příkopy v potrubí.

Uložená energie se také stane použitelnou, když se pomalu uvolňuje omezující složkou, jako je odpor. Zde se čas spotřebovaný kondenzátorem na úplné nabití nebo úplné vybití stane ideálním pro aplikace s časovačem, kde hodnota kondenzátoru rozhoduje o časovém rozsahu jednotky. Proto se používají v časovačích, oscilátorech atd.

Další vlastností je, že jakmile je kondenzátor plně nabitý, odmítá předat další proud / napětí a zastaví tok proudu přes jeho vodiče, což znamená, že aplikovaný proud prochází jeho vodiči pouze v průběhu nabíjení a je blokován, jakmile je nabíjení proces je dokončen.

Tato funkce se využívá k okamžitému povolení přepínání konkrétní aktivní komponenty. Například pokud je spouštěcí napětí přivedeno na základnu tranzistoru přes kondenzátor, aktivuje se pouze na určitý fragment času, dokud se kondenzátor plně nenabije, po kterém tranzistor přestane vést. Stejná věc může být svědkem LED, když je napájena kondenzátorem, který se rozsvítí na zlomek sekundy a poté se vypne.

Co je to tranzistor

Je to polovodičová součást se třemi vodiči nebo nohami. Nohy mohou být zapojeny tak, že jedna noha se stává společným vývodem pro napětí aplikovaná na další dvě nohy. Společná noha se nazývá emitor, zatímco ostatní dvě nohy jsou pojmenovány jako základna a kolektor. Základna přijímá spínací spoušť s odkazem na emitor a to umožňuje relativně velké napětí a proud pro přechod z kolektoru na emitor.

Díky tomuto uspořádání funguje jako přepínač. Proto lze jakoukoli zátěž připojenou na kolektor zapnout nebo vypnout s relativně malými potenciály na základně zařízení.

Napětí aplikovaná na základně a kolektoru nakonec dosáhnou společného cíle prostřednictvím vysílače. Vysílač je připojen k zemi pro typ NPN a kladný pro typy PNP tranzistorů. NPN a PNP se navzájem doplňují a fungují přesně stejným způsobem, ale s použitím opačných směrů nebo polarit s napětími a proudy.

Co je to dioda:

Přečtěte si prosím tento článek pro úplné informace.

Co je SCR:

Lze jej docela srovnávat s tranzistorem a používá se také jako spínač v elektronických obvodech. Tři vodiče nebo nohy jsou specifikovány jako brána, anoda a katoda. Katoda je společná svorka, která se stává přijímací cestou pro napětí přiváděná na hradlo a anodu zařízení. Hradlo je spouštěcí bod, který přepíná napájení připojené k anodě přes společnou nohu katody.

Na rozdíl od tranzistorů však brána SCR vyžaduje vyšší množství napětí a proudu a navíc lze zařízení použít k přepínání výhradně střídavého proudu přes jeho anodu a katodu. Proto se stává užitečným pro přepínání střídavých zátěží v reakci na spouštěče přijaté na jeho bráně, ale brána bude pro implementaci operací potřebovat čistě DC potenciál.

Implementace výše uvedených komponent v praktickém obvodu:

Jak konfigurovat rezistory, kondenzátory a tranzistory v elektronických obvodech ......?

Používání a implementace elektronických součástek prakticky v elektronických obvodech je konečná věc, kterou se každý elektronický fanda chce naučit a zvládnout. Ačkoli se to snáze řekne, než udělá, následující příklady vám pomohou pochopit, jak lze nastavit rezistory, kondenzátory, tranzistory pro vytvoření konkrétního aplikačního obvodu:

Vzhledem k tomu, že předmět může být příliš velký a může naplnit objemy, budeme diskutovat pouze o jediném obvodu obsahujícím tranzistor, kondenzátor, rezistory a LED.

Aktivní součást v zásadě zaujímá střed v elektronickém obvodu, zatímco pasivní součásti plní podpůrnou roli.

Řekněme, že chceme vytvořit obvod dešťového senzoru. Vzhledem k tomu, že tranzistor je hlavní aktivní složkou, musí se stát středem pozornosti. Takže to umístíme přímo do středu schématu.

Tři vodiče tranzistorů jsou otevřené a vyžadují potřebné nastavení pomocí pasivních částí.

Jak je vysvětleno výše, emitor je společný výstup. Protože používáme tranzistor typu NPN, musí emitor jít k zemi, takže jej připojíme k zemi nebo záporné napájecí liště obvodu.

Základna je hlavní snímací nebo spouštěcí vstup, takže tento vstup je třeba připojit k prvku snímače. Senzorovým prvkem je dvojice kovových svorek.

Jedna ze svorek je připojena ke kladnému napájení a druhá svorka musí být připojena k základně tranzistoru.

Senzor se používá k detekci přítomnosti dešťové vody. V okamžiku, kdy začne pršet, kapičky vody přemostí dva terminály. Protože voda má nízký odpor, začne prosakovat kladné napětí přes jeho svorky, k základně tranzistoru.

Toto unikající napětí napájí základnu tranzistoru a v průběhu se dostává k zemi přes emitor. V okamžiku, kdy k tomu dojde, podle vlastností zařízení otevře brány mezi kolektorem a emitorem.

To znamená, že když nyní připojíme ke kolektoru kladný zdroj napětí, bude okamžitě připojen k zemi prostřednictvím svého emitoru.

Proto připojíme kolektor tranzistoru ke kladnému, ale děláme to přes zátěž, aby zátěž pracovala s přepínáním, a to je přesně to, co hledáme.

Rychle simulujeme výše uvedenou operaci a vidíme, že kladné napájení uniká kovovými svorkami snímače, dotýká se základny a pokračuje v jejím postupu, aby konečně dosáhlo země a dokončilo základní obvod, avšak tato operace okamžitě přitáhne napětí kolektoru k zemi přes vysílač a zapnutím zátěže, která je zde bzučákem. Zazní bzučák.

Toto nastavení je základní nastavení, vyžaduje však mnoho oprav a lze jej také upravit mnoha různými způsoby.

Podíváme-li se na schéma, zjistíme, že obvod neobsahuje základní rezistor, protože samotná voda funguje jako rezistor, ale co se stane, když jsou svorky senzoru náhodně zkratovány, celý proud by byl vyhozen na základnu tranzistoru a smažen okamžitě.

Z bezpečnostních důvodů proto přidáme rezistor k základně tranzistoru. Hodnota základního odporu však rozhoduje o tom, kolik spouštěcího proudu může vstoupit přes piny základny / emitoru, a proto zase ovlivňuje kolektorový proud. Naopak základní odpor by měl být takový, aby umožňoval natahování dostatečného proudu z kolektoru do emitoru, což umožňuje dokonalé přepínání zátěže kolektoru.

Pro snazší výpočty můžeme zpravidla předpokládat, že hodnota základního odporu bude 40krát vyšší než odpor zátěže kolektoru.

Takže v našem obvodu, za předpokladu, že zatížení kolektoru je bzučák, měříme odpor bzučáku, který činí řekněme 10K. 40krát 10K znamená, že základní odpor musí být někde kolem 400K, ale zjistíme, že odpor vody je kolem 50K, takže po odečtení této hodnoty od 400K dostaneme 350K, což je hodnota základního odporu, kterou musíme vybrat.

Nyní předpokládejme, že k tomuto obvodu chceme připojit LED místo bzučáku. LED nemůžeme připojit přímo k kolektoru tranzistoru, protože LED diody jsou také zranitelné a budou vyžadovat rezistor omezující proud, pokud je provozní napětí vyšší než jeho specifikované dopředné napětí.

Proto zapojíme LED do série s 1K odporem přes kolektor a kladem výše uvedeného obvodu, který nahradí bzučák.

Nyní lze odpor v sérii s LED považovat za odpor zátěže kolektoru.

Takže nyní by měl být odpor základny 40krát vyšší než tato hodnota, což je 40K, avšak samotný odpor vody je 150K, což znamená, že odpor základny je již příliš vysoký, což znamená, že když dešťová voda přemostí senzor, tranzistor nebude schopen zapněte LED jasně, spíše ji osvětlí velmi slabě.

Jak tedy můžeme tento problém vyřešit?

Musíme vytvořit citlivější tranzistor, proto připojíme další tranzistor, který pomůže existujícímu v Darlingtonově konfiguraci. Díky tomuto uspořádání se dvojice tranzistorů stává vysoce citlivou, nejméně 25krát citlivější než předchozí obvod.

25krát větší citlivost znamená, že můžeme vybrat odpor základny, který může být 25 + 40 = 65 až 75násobek odporu kolektoru, dostaneme maximální rozsah přibližně 75 do 10 = 750K, takže to lze brát jako celkovou hodnotu základny odpor.

Po odečtení vodního odporu 150K od 750K dostaneme 600K, takže to je hodnota základního odporu, kterou můžeme zvolit pro současnou konfiguraci. Pamatujte, že rezistor případu může mít libovolnou hodnotu, pokud splňuje dvě podmínky: nezahřívá tranzistor a pomáhá uspokojivě přepínat zatížení kolektoru. A je to.

Nyní předpokládejme, že přidáme kondenzátor přes základnu tranzistoru a zem. Kondenzátor, jak je vysvětleno výše, bude nejprve ukládat nějaký proud, když začne pršet skrz úniky přes svorky snímače.

Nyní, když déšť ustane a únik můstku senzoru je odpojen, tranzistor stále vede zvuk bzučáku ... jak? Uložené napětí uvnitř kondenzátoru nyní napájí základnu tranzistoru a udržuje ji zapnutou, dokud se nevybije pod spínací napětí základny. To ukazuje, jak může kondenzátor sloužit v elektronickém obvodu.