Цей посібник на практиці навчить вас електроніці з нуля. Для цього ми спочатку обираємо електронний проект для здійснення. У цьому випадку це джерело живлення постійного струму напругою 9 вольт. Тут ми маємо електронну схему, яка нам буде потрібна:

електроніки

Трансформатор

Ми починаємо схему зліва направо (як коли ми читаємо). Тому ми бачимо, що нам знадобиться трансформатор 9В.

Новачок: Чому?

Новачок: Поясніть, що ще трохи.

Можливо, вам цікаво, хто це. Я забув сказати тобі. Вони Новачок і Новачок, ті, хто наважиться задати питання, які Ви вважаєте нерозумними.

Як ми вже говорили, ми плануємо розробити джерело живлення постійного струму 9 В. Тому нам потрібно перетворити 230В на 9В.

Трансформатор

Новачок: Отже, ми ставимо трансформатор і проект готовий? Як легко!

Новачок: Я не думаю, що це так просто. Нехай продовжує пояснювати.

Дякую, новачко. Електронна схема лише розпочалася, але ми вже маємо одну з найважливіших складових проекту. Трансформатор дозволяє зменшити напругу (і тут ми повинні додати трохи математики та формул), а коефіцієнт витків трансформатора визначає величину напруги, яку він зменшує, використовуючи цю формулу:

Формула коефіцієнта трансформації трансформатора Трансформатор Формула вторинної напруги

Знаючи, що Npri - це кількість витків у первинному трансформаторі та Nsec, кількість витків у вторинному трансформаторі, ми можемо розрахувати коефіцієнт трансформації. Vpri - це напруга на первинній напрузі, напруга штекера, яка дорівнює 230 В, і Vsec (напруга на вторинній) буде залежати від того, що ми хочемо зменшити напругу. У нашому випадку це 9 вольт.

Ми повинні знати, що 9 вольт трансформатора є 9 вольт ефективним.

Формула пікової напруги

Новачок: Яка дивна назва, я подумав, що є такі вольти, як у батарей, і все.

Не зовсім так, 9 В трансформатора становить 9 В змінного струму, що в безперервному режимі еквівалентно піку 12,7 Вольт.

Новачок: Поточний що?

Можливо, цей крок я пропустив. Ми повинні знати, що існує 2 типи струму:

  • Почергові
  • Продовжуй
Графік змінної напруги Графік прямої напруги

Як ви можете бачити на графіках, постійний струм - це пряма лінія, а не такий, як змінний струм, який є хвилею. Наше джерело живлення буде підключене до мережі змінного струму 230 В, яка є змінною, тому ми повинні перетворити цей змінний струм 230 В на постійний струм 9 В.

Новачок: Але тепер ми знаємо, що це не 9 В постійного струму, а 12,7 В.

Саме так, дякую, новачко. Ось ми маємо відео, що демонструє це разом із пластиною, яку ми виготовимо.

Тепер це наступний крок до трансформатора. Випрямлення.

Випрямлення

Новачок: У мене починає боліти голова, так багато вигаданих слів. Це здається дуже складним ...

Новачок: Давай, не падай духом так скоро. Як ми це отримуємо?

Гарне запитання, новачко. За допомогою випрямляча середньої хвилі ми не можемо зробити струм абсолютно безперервним, як ви можете бачити на наступних зображеннях:

Напівхвильова схема випрямляча Напівхвильова випрямляча хвиля

Тому ми вибрали повну хвилю:

Повнохвильова схема випрямляча Повнохвильова випрямляча хвиля

Новачок: Які стрілки на кресленні?

Новачок: Вони не є стрілами. Вони є діодами.

Точно, це випрямні діоди. Залежно від того, чи є вони у нас на мосту чи на одиночному, ми матимемо повний або напівхвильовий випрямляч. Для нашого проекту ми використаємо 4 мостові діоди (так звані випрямні діоди).

Новачок: Що саме робить діод?

Новачок: Поясніть нам це, бо я там вже трохи заблукав.

Діод дозволяє струму протікати лише в одному напрямку.

Новачок: Ти бачив, як вони стрілки, Новата?

Ну певним чином, ти мав рацію, Новачку. Оскільки вони вказують на напрямок, в якому пускають струм.

Новачок: Гаразд, але як ми змусимо його зробити цей струм, який слідував?

Новачок: Безперервний, кажуть постійний струм.

Повертаємося до графіків змінного та постійного струму.

Ми хочемо випрямити сигнал змінного струму таким чином, щоб він завжди був позитивним і, отже, постійним струмом, але якщо ви це усвідомлюєте, хвилі постійного струму, як правило, є плоскими, наприклад:

Графік постійної напруги

Залежно від типу випрямлення, вони можуть бути напівхвильовими, коли використовується лише один із поточних півциклів:

Операція напівхвилі

Або повна хвиля, де, як ви можете бачити чотири діоди в певному розташуванні, з’єднані між собою, що називається конфігурацією випрямлення і обидва напівцикла:

Операція повної хвилі

З мостовими діодами випрямляча ми отримуємо таку хвилю:

Повна хвиля

Новачок: Звичайно, наша хвиля зовсім не рівна.

Ось чому ви повинні зробити його максимально рівним, щоб він був справді постійним струмом і, як і більшість використовуваних. Для цього ми зробимо фільтр хвилі через конденсатор і резистор (RC-фільтр).

Новачок: Фільтр? Як удома?

Новачок: Неее ... добре тобі, новачко ...

Фільтр

Що ми хочемо досягти за допомогою фільтра, це наступне:

Випрямлені та відфільтровані хвилі

Новачок: Я досі нічого не знаю

Спочатку розглянемо схему окремо:

Схема RC-фільтра

Зверніть увагу, що конденсатор знаходиться паралельно виходу RL.

Новачок: Чому паралельно, а не послідовно?

Новачок: Ми знаємо, що конденсатор послідовно не дозволяє проходити постійному струму. Однак по черзі, якщо ви пропустите.

Добре спостерігається. У нас є конденсатор паралельно резистору, що живиться змінним струмом (зверніть увагу на форму хвиль на кресленні). Пояснимо, що відбувається в цій схемі:

Функціонування RC-фільтра

У початковий момент конденсатор розряджається і напруга живлення заряджає його. Через деякий час конденсатор повністю зарядиться.

Новачок: Що відбувається зараз?

Новачок: Не перебивайте його так сильно і дозволяйте йому часто це пояснювати ...

Тепер конденсатор починає розряджатися через резистор:

Розряд конденсатора

Новачок: І це все? Я ще не розумію, для чого це ...

Новачок: Нехай закінчить ...

Майже як тільки конденсатор починає розряджатися, змінний струм починає знову заряджати конденсатор, отже, він ніколи не розряджається повністю:

Конденсатор підзаряджається

Ми можемо розрахувати це, використовуючи формулу для зарядки та розрядки конденсатора:

Формула розряду конденсатора

Новачок: І яку функцію виконує опір?

Напруга на резисторі, будучи паралельно конденсатору, буде такою ж, як у конденсатора. Форма сигналу вихідної напруги буде такою ж, як на наступному графіку, тобто випрямлена хвиля:

Кучерявий графік

Цей заряд і розряд, що є зміною напруги конденсатора, називається пульсацією, і ми можемо обчислити його за такою формулою:

Кучерявий

Vp - це те, що ми розрахували раніше, що дало нам результат 12,7 вольт.

Під час зарядки та розрядки конденсатора, будучи паралельним опору, вихідний сигнал буде дорівнює сигналу конденсатора. Це буде постійне завантаження та розвантаження. Цей цикл постійно повторюється. Якщо поглянути на вихідний сигнал, він завжди буде високим.

Новачок: Отже, ми закінчили живлення?

Зовсім не, новачко. Тепер настав час розробити електронну плату виправленої частини.

Новачок: Що нам для цього потрібно?

Новачок: Ну, електронні компоненти, про які ви нам розповідали, так?

Точно так. Наш список матеріалів:

Хола

Матеріал
Трансформатор 9 вольт
4 випрямні діоди 1N4007
1 470 Ом резистор
1 Опір 1 кОм
1 резистор 10 кОм
1 конденсатор 10 мкФ
1 220 мкФ конденсатор
Сосни
Перфорована тарілка

Новачок: Буаа, я зараз їх куплю ...

Новачок: Зачекайте хвилинку, новачко, чому 3 резистори та 2 конденсатори? І чому ці цінності, а не інші?

Багато питань, молодець молодець. Почнемо з значення резисторів. Перші 470 Ом є найважливішими. Ми розраховуємо мінімальний опір за формулою для розсіяної потужності:

Потужність = напруга x інтенсивність

У нашому випадку ми використовуємо 1/2 Вт резистори, отже, маємо:

1/2 = 12,7 вольт x інтенсивність

Ми очищаємо інтенсивність, залишаючись:

Інтенсивність = 0,5/12,7 = 0,039 А, що дорівнює 39 мА. Це максимальне значення, яке наш опір витримає без горіння.

Новачок: Тому я досі не розумію, чому вони складають 470 Ом ...

Новачок: Здається, я знаю, куди це йде, тепер ми застосовуємо закон Ома для обчислення опору?

Правильно, новачко. Ми розраховуємо мінімальний опір, який нам доведеться прикласти, щоб він не обпек нас:

Новачок: Але це не 470 Ом

Новачок: Це тому, що якщо ми поставимо 325 Ом, то це спалить нас?

Це саме так, так, добре продуманий, новачко.

Новачок: Ого, я здивований.

Новачок: Думаю, я це звикаю.

Ми повинні встановити значення опору, яке працює на 50% від того, що він витримає.

Новачок: Але ми використали 470 Ом, тепер я знову загубив себе ...

Ми повинні знати, що, купуючи опір, вони не мають точного значення, яке ми розрахували.

Новачок: Існують стандартизовані значення.

Це воно. Існують стандартні значення опорів. У нашому випадку ми вибираємо 470 Ом. Решта резисторів мають більше значення, щоб побачити, як поводиться ланцюг при менших струмах.

Новачок: І значення конденсаторів?

Ці значення можна розрахувати, але те, що ми зробили, це вибрати конденсатор низької ємності (10 мкФ) порівняно з конденсатором великої ємності (220 мкФ). Таким чином, засіб низької ємності буде заряджатись і розряджатися раніше, ніж якщо б ми поставили 220 мкФ.

Новачок: Тож я можу піти купувати матеріали?

Ну так, побудова схеми, яка буде виглядати так:

Випрямляльна плата

У наступному дописі ми поговоримо про розрахунки після фільтрації, і ми закінчимо з розрахунками для джерела живлення, і ми можемо перейти до його проектування.