Belangrijke berekeningen in elektronica: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Deze Instructable is bedoeld om enkele van de belangrijke berekeningen op te sommen waar elektronica-ingenieurs / makers zich bewust van moeten zijn. Eerlijk gezegd zijn er veel formules die in deze categorie passen. Dus ik heb dit Instructable beperkt tot alleen basisformules.

Voor de meeste van de vermelde formules heb ik ook een link toegevoegd naar online rekenmachines die u kunnen helpen deze berekeningen gemakkelijk uit te voeren wanneer het omslachtig en tijdrovend wordt.

Stap 1: Calculator voor levensduur van de batterij

Bij het voeden van projecten met batterijen, is het essentieel dat we weten hoe lang een batterij uw circuit/apparaat van stroom kan voorzien. Dit is belangrijk om de levensduur van de batterij te verlengen en onverwacht falen van uw project te voorkomen. Hieraan zijn twee belangrijke formules verbonden.

Maximale duur dat een batterij een belasting kan voeden

Levensduur batterij = Batterijcapaciteit (mAh of Ah) / Belastingsstroom (mA of A)

Snelheid waarmee belasting stroom trekt van de batterij

Ontlaadsnelheid C = Belastingsstroom (mA of A) / Batterijcapaciteit (mAh of Ah)

Ontladingssnelheid is een belangrijke parameter die bepaalt hoeveel stroom een circuit veilig uit een batterij kan halen. Dit wordt meestal aangegeven op de batterij of wordt vermeld in het gegevensblad.

Voorbeeld:

Batterijcapaciteit = 2000mAh, laadstroom = 500mA

Levensduur batterij = 2000mAh / 500mA = 4 uur

Ontladingssnelheid C = 500mA/2000mAh = 0,25 C

Hier is een online calculator voor de levensduur van de batterij.

Stap 2: Lineaire regelaar vermogensdissipatie

Lineaire regelaars worden gebruikt wanneer we een vaste spanning nodig hebben om een circuit of apparaat van stroom te voorzien. Enkele van de populaire lineaire spanningsregelaars zijn de 78xx-serie (7805, 7809, 7812 enzovoort). Deze lineaire regelaars werken door de ingangsspanning te laten vallen en geven een stabiele uitgangsspanning in de uitgang. De vermogensdissipatie in deze lineaire regelaars wordt vaak over het hoofd gezien. Het is vrij belangrijk om het gedissipeerde vermogen te kennen, zodat ontwerpers koellichamen kunnen gebruiken om de hoge vermogensdissipatie te compenseren. Dit kan worden berekend met behulp van de onderstaande formule:

Vermogensdissipatie wordt gegeven door de formule:

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Om de uitgangsstroom te berekenen:

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Voorbeeld:

Ingangsspanning - 9V, Uitgangsspanning - 5V, Stroomuitgang -1A Resultaat

PD= (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 Watt

Online calculator voor vermogensdissipatie van lineaire regelaars.

Stap 3: Calculator voor spanningsdeler

Spanningsdelers worden gebruikt om de binnenkomende spanningen te verdelen over de gewenste spanningsniveaus. Dit is zeer nuttig om referentiespanningen in circuits te produceren. Spanningsdeler is over het algemeen gebouwd met behulp van ten minste twee weerstanden. Lees meer over hoe spanningsdelers werken. De formule die wordt gebruikt met spanningsdelers is:

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

Om R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout) te bepalen

Om R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout. te bepalen

Om de ingangsspanning te bepalen Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Voorbeeld:

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

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

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

=0.118

= 0,12 V

Stap 4: RC-timingcalculator

RC-circuits worden gebruikt om in veel circuits tijdvertragingen te genereren. Dit komt door de werking van een weerstand die de laadstroom beïnvloedt die naar de condensator stroomt. Hoe groter de weerstand en capaciteit, hoe meer tijd het kost om de condensator op te laden en dit zal worden weergegeven als vertraging. Dit kan worden berekend met behulp van de formule.

Tijd in seconden bepalen

T = RC

Om R. te bepalen

R = T / C

C. bepalen

C = T / R

Voorbeeld:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0,1 ms

Probeer deze RC-tijdconstante online calculator.

Stap 5: LED-weerstand:

LED's zijn vrij gebruikelijk in elektronische schakelingen. Ook zullen LED's vaak worden gebruikt met stroombeperkende serieweerstanden om schade door overmatige stroomstroom te voorkomen. Dit is de formule die wordt gebruikt om de serieweerstandswaarde te berekenen die wordt gebruikt met LED

R = (Vs - Vf) / Als

Voorbeeld

Als u LED gebruikt met Vf = 2.5V, If = 30mA en Ingangsspanning Vs = 5V. Dan zal de weerstand zijn

R = (5 - 2,5V) / 30mA

= 2,5V / 30mA

= 83Ohm

Stap 6: Astabiele en monostabiele multivibrator met IC 555

555 IC is een veelzijdige chip met een breed scala aan toepassingen. Van het genereren van blokgolven, modulatie, tijdvertragingen, apparaatactivering, 555 kan het allemaal. Astable en Monostable zijn twee veelgebruikte modi als het gaat om 555.

Astabiele multivibrator - Het produceert blokgolfpulsen als uitvoer met vaste frequentie. Deze frequentie wordt bepaald door weerstanden en condensatoren die ermee worden gebruikt.

Met gegeven RA-, RC- en C-waarden. Frequentie en inschakelduur kunnen worden berekend met behulp van de onderstaande formule:

Frequentie = 1,44 / ((RA +2RB) C)

Inschakelduur = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Met behulp van RA-, RC- en F-waarden kan de capaciteit worden berekend met behulp van de onderstaande formule:

Condensator = 1,44 / ((RA + 2RB) F)

Voorbeeld:

Weerstand RA = 10 kohm, Weerstand RB = 15 kohm, Capaciteit C = 100 microfarad

Frequentie = 1,44 / ((RA+2RB)*c)

= 1,44 / ((10k+2*15k)*100*10^-6)

= 1,44 / ((40k)*10^-4)

= 0,36 Hz

Inschakelduur =(RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Monostabiele multivibrator

In deze modus zal IC 555 gedurende een bepaalde tijd een hoog signaal produceren wanneer de trigger-ingang laag wordt. Het wordt gebruikt om tijdvertragingen te genereren.

Met gegeven R en C kunnen we de tijdvertraging berekenen met behulp van de onderstaande formule:

T = 1,1 x R x C

Om R. te bepalen

R = T / (C x 1,1)

C. bepalen

C = T / (1,1 x R)

Voorbeeld:

R=100k, C=10uF

T=1,1 x R x C

=1.1x100k x10uF

=0.11sec

Hier is een online calculator voor Astable multivibrator en Monostable multivibrator

Stap 7: Weerstand, spanning, stroom en vermogen (RVCP)

We zullen beginnen bij de basis. Als je kennis maakt met elektronica, weet je misschien dat weerstand, spanning, stroom en vermogen allemaal met elkaar verbonden zijn. Als u een van de bovenstaande waarden wijzigt, worden andere waarden gewijzigd. De formule voor deze berekening is

Om spanning te bepalen V = IR

Om stroom I = V / R. te bepalen

Om weerstand te bepalen R = V / I

Om vermogen P = VI. te berekenen

Voorbeeld:

Laten we eens kijken naar de onderstaande waarden:

R=50 V, I=32 mA

V = ik x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1.6V

Dan zal de kracht zijn

P=V x I

=1,6x32x10^-3

= 0,0512 Watt

Hier is een online Ohm-wetcalculator om weerstand, spanning, stroom en vermogen te berekenen.

Ik zal dit Instructable bijwerken met meer formules.

Laat hieronder uw opmerkingen en suggesties achter en help me om meer formules aan deze Instructable toe te voegen.