Viktiga beräkningar inom elektronik: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Denna instruktionsbok är avsedd att lista några av de viktiga beräkningarna hos elektronikingenjörer/tillverkare måste vara medvetna om. Helt ärligt finns det många formler som kan passa in i denna kategori. Så jag har begränsat denna instruerbara till grundläggande formler.

För de flesta formler som anges har jag också lagt till länk till onlinekalkylatorer som kan hjälpa dig att enkelt utföra dessa beräkningar när det blir besvärligt och tidskrävande.

Steg 1: Kalkylator för batteritid

När du driver projekt med batterier är det viktigt att vi vet den förväntade varaktigheten ett batteri kan driva din krets/ enhet. Detta är viktigt för att förlänga batteriets livslängd och förhindra oväntat fel i ditt projekt. Det finns två viktiga formler förknippade med detta.

Maximal varaktighet ett batteri kan driva en belastning

Batteritid = Batterikapacitet (mAh eller Ah) / Lastström (mA eller A)

Hastighet med vilken belastning som drar ström från batteriet

Urladdningshastighet C = Lastström (mA eller A) / Batterikapacitet (mAh eller Ah)

Urladdningshastighet är en viktig parameter som avgör hur mycket ström en krets säkert kan dra från ett batteri. Detta är vanligtvis markerat i batteriet eller kommer att anges i dess datablad.

Exempel:

Batterikapacitet = 2000mAh, Lastström = 500mA

Batterilivslängd = 2000mAh / 500mA = 4 timmar

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

Här är en online kalkylator för batteritid.

Steg 2: Linjär regulator Power Dissipation

Linjära regulatorer används när vi behöver en fast spänning för att driva en krets eller enhet. Några av de populära linjära spänningsregulatorerna är 78xx -serien (7805, 7809, 7812 och så vidare). Dessa linjära regulatorer fungerar genom att tappa ingångsspänningen och ger en stabil utspänning i utgången. Effektförlusten i dessa linjära regulatorer förbises ofta. Att veta vilken effekt som försvinner är ganska viktigt så att designers kan använda kylflänsar för att kompensera för hög effektförlust. Detta kan beräknas med hjälp av formeln nedan

Kraftförlusten ges av formeln

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

För att beräkna utströmmen

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Exempel:

Ingångsspänning - 9V, Utgångsspänning - 5V, Strömutgång -1A Resultat

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4Watt

Onlinekalkylator för linjär regulatoreffektförlust.

Steg 3: Kalkylator för spänningsdelare

Spänningsdelare används för att dela upp inkommande spänningar till önskade spänningsnivåer. Detta är mycket användbart för att producera referensspänningar i kretsar. Spänningsdelare är vanligtvis byggd med minst två motstånd. Läs mer om hur spänningsdelare fungerar. Formeln som används med spänningsdelare är

För att bestämma utspänningen Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

För att bestämma R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

För att bestämma R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

För att bestämma ingångsspänningen Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Exempel:

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

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

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

=0.118

= 0,12 V

Steg 4: RC Timing Calculator

RC -kretsar används för att generera tidsfördröjningar i många kretsar. Detta beror på att motståndet påverkar laddströmmen som flödar till kondensatorn. Ju större motstånd och kapacitans, desto mer tid tar det för kondensatorn att ladda och detta kommer att visas som fördröjning. Detta kan beräknas med hjälp av formeln.

För att bestämma tid i sekunder

T = RC

För att bestämma R

R = T / C

För att bestämma C

C = T / R

Exempel:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0,1 ms

Prova denna RC -tidskonstant online -räknare.

Steg 5: LED -motstånd

Lysdioder är ganska vanliga är elektroniska kretsar. Även lysdioder kommer ofta att användas med strömbegränsande seriemotstånd för att förhindra överflödig strömflödesskada. Detta är formeln som används för att beräkna seriemotståndsvärdet som används med LED

R = (Vs - Vf) / If

Exempel

Om du använder LED med Vf = 2,5V, If = 30mA och ingångsspänning Vs = 5V. Då blir motståndet

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

= 2,5V / 30mA

= 83Ohm

Steg 6: Astabil och monostabil multivibrator med IC 555

555 IC är ett mångsidigt chip som har ett brett spektrum av applikationer. Från att generera fyrkantiga vågor, modulering, tidsfördröjningar, enhetsaktivering kan 555 göra allt. Astable och Monostable är två vanliga lägen när det gäller 555.

Astable multivibrator - Den producerar fyrkantvågspuls som utgång med fast frekvens. Denna frekvens bestäms av motstånd och kondensatorer som används med den.

Med givna RA-, RC- och C -värden. Frekvens och arbetscykel kan beräknas med hjälp av formeln nedan

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

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

Med hjälp av RA-, RC- och F -värden kan kapacitans beräknas med hjälp av formeln nedan

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

Exempel:

Motstånd RA = 10 kohm, Resistans RB = 15 kohm, Kapacitans C = 100 mikrofarader

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

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

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

= 0,36 Hz

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

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Monostabil multivibrator

I detta läge kommer IC 555 att producera hög signal under en viss tid när triggeringången blir låg. Det används för att generera tidsfördröjningar.

Med givna R och C kan vi beräkna tidsfördröjning med hjälp av formeln nedan

T = 1,1 x R x C

För att bestämma R

R = T / (C x 1,1)

För att bestämma C

C = T / (1,1 x R)

Exempel:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100k x10uF

= 0,11 sek

Här är online -kalkylator för Astable multivibrator och Monostable multivibrator

Steg 7: Motstånd, spänning, ström och effekt (RVCP)

Vi utgår från grunderna. Om du är introducerad till elektronik kanske du har känt det faktum att motstånd, spänning, ström och effekt är alla sammanhängande. Om du ändrar något av ovanstående ändras andra värden. Formeln för denna beräkning är

För att bestämma spänningen V = IR

För att bestämma ström I = V / R

För att bestämma motstånd R = V / I

För att beräkna effekt P = VI

Exempel:

Låt oss överväga nedanstående värden

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1,6V

Då blir kraften

P = V x I

= 1,6 x 32 x10^-3

= 0,0512 Watt

Här är en Online Ohms lagkalkylator för att beräkna motstånd, spänning, ström och effekt.

Jag kommer att uppdatera denna Instructable med fler formler.

Lämna dina kommentarer och förslag nedan och hjälp mig att lägga till fler formler till denna instruktionsbok.