Càlculs importants en electrònica: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquest instructable té la intenció d’enumerar alguns dels càlculs importants que els enginyers / fabricants d’electrònica han de tenir en compte. Francament, hi ha moltes fórmules que poden formar part d’aquesta categoria. Per tant, he limitat aquest instructable només a fórmules bàsiques.

Per a la majoria de les fórmules enumerades, he afegit també un enllaç a calculadores en línia que us poden ajudar a realitzar aquests càlculs amb facilitat quan resulten feixucs i consumeixen molt de temps.

Pas 1: calculadora de la durada de la bateria

Quan s’alimenten projectes amb bateries, és essencial que coneguem la durada prevista que pot alimentar una bateria al vostre circuit / dispositiu. Això és important per allargar la vida de la bateria i evitar avaries inesperades del projecte. Hi ha dues fórmules importants associades a això.

Durada màxima que pot carregar una bateria

Durada de la bateria = Capacitat de la bateria (mAh o Ah) / Corrent de càrrega (mA o A)

Taxa a la qual la càrrega treu corrent de la bateria

Taxa de descàrrega C = Corrent de càrrega (mA o A) / Capacitat de la bateria (mAh o Ah)

La velocitat de descàrrega és un paràmetre important que decideix la quantitat de corrent que un circuit pot treure amb seguretat d'una bateria. Normalment es marca a la bateria o es mostrarà al seu full de dades.

Exemple:

Capacitat de la bateria = 2000 mAh, corrent de càrrega = 500 mA

Durada de la bateria = 2000 mAh / 500 mA = 4 hores

Taxa de descàrrega C = 500mA / 2000mAh = 0,25 C

Aquí teniu una calculadora en línia de durada de la bateria.

Pas 2: Dissipació de potència del regulador lineal

Els reguladors lineals s’utilitzen quan necessitem una tensió fixa per alimentar un circuit o dispositiu. Alguns dels reguladors de tensió lineals més populars són la sèrie 78xx (7805, 7809, 7812, etc.). Aquests reguladors lineals funcionen deixant caure el voltatge d'entrada i proporciona una tensió de sortida constant a la sortida. Sovint s’oblida la dissipació de potència d’aquests reguladors lineals. Conèixer la potència dissipada és bastant important perquè els dissenyadors puguin utilitzar dissipadors de calor per compensar l’alta dissipació de potència. Es pot calcular mitjançant la fórmula següent

La dissipació de potència ve donada per la fórmula

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Per calcular el corrent de sortida

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Exemple:

Tensió d'entrada - 9V, tensió de sortida - 5V, sortida de corrent -1A Resultat

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 watts

Calculadora en línia per a la dissipació de potència del regulador lineal.

Pas 3: calculadora del divisor de tensió

Els divisors de tensió s’utilitzen per dividir les tensions entrants als nivells de tensió desitjats. Això és molt útil per produir tensions de referència en circuits. El divisor de tensió es construeix generalment utilitzant almenys dues resistències. Obteniu més informació sobre com funcionen els divisors de tensió. La fórmula utilitzada amb els divisors de tensió és

Per determinar el voltatge de sortida Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Per determinar R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

Per determinar R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

Per determinar la tensió d’entrada Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Exemple:

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

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

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

=0.118

= 0,12 V

Pas 4: calculadora de temps RC

Els circuits RC s’utilitzen per generar retards en molts circuits. Això es deu a l'acció de la resistència que influeix en el corrent de càrrega que flueix al condensador. Com més gran sigui la resistència i la capacitat, més temps trigarà el condensador a carregar-se i això es mostrarà com a retard. Es pot calcular mitjançant la fórmula.

Per determinar el temps en segons

T = RC

Per determinar R

R = T / C

Per determinar C

C = T / R

Exemple:

R = 100 K, C = 1 uF

T = 100 x 1 x 10 ^ -6

T = 0,1 ms

Proveu aquesta calculadora en línia constant de temps de RC.

Pas 5: resistència LED

Els LEDs són bastant habituals en circuits electrònics. També s'utilitzaran LEDs amb resistències de sèrie limitadores de corrent per evitar danys de flux de corrent excessius. Aquesta és la fórmula que s’utilitza per calcular el valor de la resistència en sèrie que s’utilitza amb el LED

R = (Vs - Vf) / Si

Exemple

Si utilitzeu LED amb Vf = 2.5V, If = 30mA i tensió d’entrada Vs = 5V. Llavors serà la resistència

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

= 2,5 V / 30 mA

= 83 Ohm

Pas 6: multivibrador estable i monoestable mitjançant IC 555

555 IC és un xip versàtil que té una àmplia gamma d'aplicacions. Just des de generar ones quadrades, modulació, retards, activació de dispositius, 555 ho pot fer tot. Astable i Monostable són dos modes d’ús habitual quan arriba a 555.

Multivibrador estable: produeix pols d'ona quadrada com a sortida amb freqüència fixa. Aquesta freqüència la decideixen els resistors i condensadors que s’utilitzen.

Amb valors de RA, RC i C donats. La freqüència i el cicle de treball es poden calcular mitjançant la fórmula següent

Freqüència = 1,44 / ((RA + 2RB) C)

Cicle de treball = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Utilitzant valors RA, RC i F, la capacitat es pot calcular mitjançant la fórmula següent

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

Exemple:

Resistència RA = 10 kohm, Resistència RB = 15 kohm, Capacitància C = 100 microfarades

Freqüència = 1,44 / ((RA + 2RB) * c)

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

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

= 0,36 Hz

Cicle de treball = (RA + RB) / (RA + 2RB)

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

= (25k) / (40k)

=62.5 %

Multivibrador monoestable

En aquest mode, l'IC 555 produirà un senyal alt durant un determinat període de temps quan l'entrada de disparador es redueixi. S'utilitza per generar retards.

Amb R i C donats, podem calcular el retard de temps mitjançant la fórmula següent

T = 1,1 x R x C

Per determinar R

R = T / (C x 1,1)

Per determinar C

C = T / (1,1 x R)

Exemple:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100k x10uF

= 0,11 seg

Aquí teniu una calculadora en línia per al multivibrador Astable i el multivibrador Monostable

Pas 7: resistència, tensió, corrent i potència (RVCP)

Començarem pels conceptes bàsics. Si us introdueixen a l’electrònica, és possible que hàgiu sabut que la resistència, el voltatge, el corrent i la potència estan interrelacionats. Si canvieu un dels elements anteriors, s’alteraran altres valors. La fórmula d’aquest càlcul és

Per determinar la tensió V = IR

Per determinar el corrent I = V / R

Per determinar la resistència R = V / I

Per calcular la potència P = VI

Exemple:

Considerem els valors següents

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10 ^ -3

= 1,6 V

Llavors el poder serà

P = V x I

= 1,6 x 32 x10 ^ -3

= 0,0512 watts

Aquí teniu una calculadora de la llei d’Ohms en línia per calcular la resistència, el voltatge, el corrent i la potència.

Actualitzaré aquest instructable amb més fórmules.

Deixeu els vostres comentaris i suggeriments a continuació i ajudeu-me a afegir més fórmules a aquest instructiu.