Важни изчисления в електрониката: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Този Instructable възнамерява да изброи някои от важните изчисления, които инженерите/производителите на електроника трябва да знаят. Честно казано има много формули, които могат да се поберат в тази категория. Така че ограничих тази инструкция само до основни формули.

За повечето от изброените формули добавих и връзка към онлайн калкулатори, които могат да ви помогнат да извършвате тези изчисления с лекота, когато стане тромаво и отнема много време.

Стъпка 1: Калкулатор на живота на батерията

Когато захранвате проекти с батерии, важно е да знаем очакваната продължителност, през която батерията може да захранва вашата верига/ устройство. Това е важно, за да удължите живота на батерията и да предотвратите неочакван провал на вашия проект. Има две важни формули, свързани с това.

Максималната продължителност на батерията може да захранва товар

Живот на батерията = Капацитет на батерията (mAh или Ah) / Ток на натоварване (mA или A)

Скорост, при която натоварването черпи ток от батерията

Скорост на разреждане C = Ток на натоварване (mA или A) / Капацитет на батерията (mAh или Ah)

Скоростта на разреждане е важен параметър, който решава колко ток веригата може безопасно да извлече от батерията. Това обикновено е отбелязано в батерията или ще бъде посочено в нейния лист с данни.

Пример:

Капацитет на батерията = 2000mAh, Ток на натоварване = 500mA

Живот на батерията = 2000mAh / 500mA = 4 часа

Скорост на разреждане C = 500mA/2000mAh = 0.25 C

Ето онлайн калкулатор за живота на батерията.

Стъпка 2: Разсейване на мощността на линеен регулатор

Линейните регулатори се използват, когато се нуждаем от фиксирано напрежение за захранване на верига или устройство. Някои от популярните линейни регулатори на напрежение са серии 78xx (7805, 7809, 7812 и т.н.). Тези линейни регулатори работят чрез отпадане на входното напрежение и дават постоянно изходно напрежение в изхода. Разсейването на мощността в тези линейни регулатори често се пренебрегва. Познаването на разсейваната мощност е доста важно, така че дизайнерите могат да използват радиатори, за да компенсират разсейването на голяма мощност. Това може да се изчисли по формулата по -долу

Разсейването на мощността се дава по формулата

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

За изчисляване на изходния ток

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Пример:

Входно напрежение - 9V, Изходно напрежение - 5V, Токов изход -1A Резултат

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 вата

Онлайн калкулатор за разсейване на мощността на линеен регулатор.

Стъпка 3: Калкулатор на делителя на напрежение

Делителите на напрежение се използват за разделяне на входящите напрежения до желаните нива на напрежение. Това е много полезно за генериране на референтни напрежения във вериги. Делителят на напрежение обикновено се изгражда с помощта на поне два резистора. Научете повече за това как работят разделителите на напрежение. Формулата, използвана с делители на напрежение, е

За определяне на изходното напрежение Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

За определяне на R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

За определяне на R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

За определяне на входното напрежение Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Пример:

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

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

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

=0.118

= 0,12 V

Стъпка 4: Калкулатор на времето за RC

RC веригите се използват за генериране на времеви закъснения в много вериги. Това се дължи на действието на резистора, влияещ върху зареждащия ток, който тече към кондензатора. Колкото по -голямо е съпротивлението и капацитетът, толкова повече време отнема зареждането на кондензатора и това ще се прояви като забавяне. Това може да се изчисли по формулата.

За определяне на времето в секунди

T = RC

За определяне на R

R = T / C

За определяне на C

C = T / R

Пример:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

Т = 0,1 мс

Опитайте този онлайн калкулатор с постоянна времева RC.

Стъпка 5: LED резистор

Светодиодите са доста често срещани електронни схеми. Също така светодиодите често ще се използват с резистор за ограничаване на тока, за да се предотврати повреда на излишния ток. Това е формулата, използвана за изчисляване на стойността на последователния резистор, използвана със светодиода

R = (Vs - Vf) / Ако

Пример

Ако използвате LED с Vf = 2.5V, Ако = 30mA и Входно напрежение Vs = 5V. Тогава резисторът ще бъде

R = (5 - 2.5V) / 30mA

= 2.5V / 30mA

= 83Ома

Стъпка 6: Стабилен и моностабилен мултивибратор, използващ IC 555

555 IC е универсален чип, който има широк спектър от приложения. Право от генерирането на квадратни вълни, модулация, закъснения във времето, активиране на устройството, 555 може да направи всичко. Astable и Monostable са два често използвани режима, когато става въпрос за 555.

Устойчив мултивибратор - Той произвежда импулс с квадратна вълна като изход с фиксирана честота. Тази честота се определя от резистори и кондензатори, използвани с нея.

С дадени RA, RC и C стойности. Честотата и работният цикъл могат да бъдат изчислени по формулата по -долу

Честота = 1.44 / ((RA +2RB) C)

Работен цикъл = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Използвайки стойности RA, RC и F, капацитетът може да се изчисли по формулата по -долу

Кондензатор = 1.44 / ((RA + 2RB) F)

Пример:

Съпротивление RA = 10 kohm, съпротивление RB = 15 kohm, капацитет C = 100 микрофарада

Честота = 1.44 / ((RA+2RB)*c)

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

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

= 0,36 Hz

Работен цикъл = (RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Моностабилен мултивибратор

В този режим IC 555 ще произвежда висок сигнал за определен период от време, когато входът на тригера спадне. Използва се за генериране на закъснения във времето.

С дадените R и C можем да изчислим Времето закъснение, използвайки формулата по -долу

T = 1,1 x R x C

За определяне на R

R = T / (C x 1.1)

За определяне на C

C = T / (1,1 x R)

Пример:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1.1 x 100k x10uF

= 0,11 сек

Ето онлайн калкулатор за стабилен мултивибратор и моностабилен мултивибратор

Стъпка 7: Съпротивление, напрежение, ток и мощност (RVCP)

Ще започнем от основите. Ако сте запознати с електрониката, може би сте знаели факта, че съпротивлението, напрежението, токът и мощността са взаимосвързани. Промяната на едно от горните ще промени други стойности. Формулата за това изчисление е

За определяне на напрежение V = IR

За определяне на ток I = V / R

За определяне на съпротивлението R = V / I

За изчисляване на мощността P = VI

Пример:

Нека разгледаме стойностите по -долу

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1.6V

Тогава силата ще бъде

P = V x I

= 1,6 x 32 x10^-3

= 0,0512 вата

Ето онлайн калкулатор на закона за оми за изчисляване на съпротивление, напрежение, ток и мощност.

Ще актуализирам този Instructable с още формули.

Оставете вашите коментари и предложения по -долу и ми помогнете да добавя още формули към тази инструкция.