Cách cấu hình điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn trong mạch điện tử

Trong bài viết này, chúng tôi cố gắng đánh giá cách cấu hình hoặc kết nối các thành phần điện tử như điện trở, tụ điện trong các mạch điện tử thông qua tính toán chính xác

Vui lòng đọc bài viết trước của tôi về điện áp và dòng điện là gì , để nắm bắt các sự kiện điện tử cơ bản được giải thích dưới đây hiệu quả hơn.

Điện trở là gì

- Nó là một thành phần điện tử được sử dụng để chống lại dòng electron hoặc dòng điện. Nó được sử dụng để bảo vệ các linh kiện điện tử bằng cách hạn chế dòng điện chạy khi điện áp tăng.LED yêu cầu các điện trở mắc nối tiếp vì lý do tương tự để chúng có thể hoạt động ở điện áp cao hơn định mức quy định. Các thành phần tích cực khác như bóng bán dẫn, mosfet, triac, SCR cũng kết hợp điện trở vì những lý do tương tự.

Tụ điện là gì

Nó là một thành phần điện tử lưu trữ một lượng điện tích nhất định hoặc đơn giản là điện áp / dòng điện áp dụng, khi các dây dẫn của nó được kết nối qua các điểm cung cấp liên quan. Thành phần về cơ bản được đánh giá với một vài đơn vị, microfarad và điện áp. 'Microfarad' quyết định lượng dòng điện mà nó có thể lưu trữ và điện áp xác định bao nhiêu điện áp tối đa có thể được đặt trên nó hoặc được lưu trữ trong đó. Đánh giá điện áp là rất quan trọng, nếu nó vượt quá đánh dấu, tụ điện sẽ đơn giản phát nổ.

Khả năng lưu trữ của các thành phần này có nghĩa là năng lượng dự trữ trở nên có thể sử dụng được, do đó chúng được sử dụng làm bộ lọc trong đó điện áp được lưu trữ được sử dụng để lấp đầy các khoảng trống hoặc sụt áp trong nguồn cung cấp, do đó lấp đầy hoặc làm trơn các rãnh trong đường dây.

Năng lượng dự trữ cũng có thể áp dụng được khi nó được giải phóng chậm qua một thành phần hạn chế như điện trở. Ở đây, thời gian tiêu thụ của tụ điện để sạc đầy hoặc xả hoàn toàn trở nên lý tưởng cho các ứng dụng hẹn giờ, trong đó giá trị tụ điện quyết định phạm vi thời gian của thiết bị. Do đó, chúng được sử dụng trong bộ định thời, bộ dao động, v.v.

Một tính năng khác là, sau khi một tụ điện được sạc đầy, nó sẽ từ chối truyền thêm bất kỳ dòng điện / điện áp nào nữa và dừng dòng điện chạy qua các dây dẫn của nó, có nghĩa là dòng điện áp dụng chỉ đi qua các dây dẫn của nó trong quá trình sạc và bị chặn sau khi sạc. quá trình hoàn tất.

Tính năng này được khai thác để cho phép chuyển đổi một thành phần hoạt động cụ thể trong giây lát. Ví dụ: nếu điện áp kích hoạt được đặt vào đế của bóng bán dẫn thông qua tụ điện, nó sẽ chỉ được kích hoạt trong một khoảng thời gian cụ thể, cho đến khi tụ điện được sạc đầy, sau đó bóng bán dẫn ngừng dẫn điện. Điều tương tự có thể được chứng kiến ​​với đèn LED khi được cấp nguồn qua tụ điện mà nó chiếu sáng trong một phần giây và sau đó tắt.

Transistor là gì

Nó là một thành phần bán dẫn có ba dây dẫn hoặc chân. Các chân có thể được nối dây sao cho một chân trở thành ổ cắm chung cho điện áp đặt vào hai chân còn lại. Chân chung được gọi là bộ phát, trong khi hai chân còn lại được gọi là chân đế và bộ thu. Cơ sở nhận kích hoạt chuyển đổi với tham chiếu đến bộ phát và điều này cho phép điện áp và dòng điện tương đối lớn để truyền từ bộ thu sang bộ phát.

Sự sắp xếp này làm cho nó hoạt động giống như một công tắc. Do đó, bất kỳ tải nào được kết nối tại bộ thu đều có thể được BẬT hoặc TẮT với điện thế tương đối nhỏ ở chân thiết bị.

Các điện áp được áp dụng tại gốc và bộ thu cuối cùng đạt đến điểm đến chung thông qua bộ phát. Bộ phát được kết nối với đất đối với loại NPN và tích cực đối với loại bóng bán dẫn PNP. NPN và PNP bổ sung cho nhau và hoạt động chính xác theo cùng một cách nhưng bằng cách sử dụng các hướng hoặc phân cực ngược lại với điện áp và dòng điện.

Diode là gì:

Xin vui lòng tham khảo bài viết này để biết thông tin đầy đủ.

SCR là gì:

Nó có thể khá được so sánh với một bóng bán dẫn và cũng được sử dụng như một công tắc trong các mạch điện tử. Ba dây dẫn hoặc chân được chỉ định là cổng, cực dương và cực âm. Cực âm là đầu cuối chung trở thành đường nhận điện áp đặt tại cổng và cực dương của thiết bị. Cổng là điểm kích hoạt chuyển nguồn điện được kết nối với cực dương qua chân chung của cực âm.

Tuy nhiên, không giống như bóng bán dẫn, cổng của SCR yêu cầu lượng điện áp và dòng điện cao hơn và hơn thế nữa, thiết bị có thể được sử dụng để chuyển đổi AC độc quyền qua cực dương và cực âm của nó. Do đó, nó trở nên hữu ích cho việc chuyển đổi tải AC để đáp ứng với các kích hoạt nhận được tại cổng của nó nhưng cổng sẽ hoàn toàn cần một tiềm năng DC để thực hiện các hoạt động.

Thực hiện các thành phần trên trong một mạch thực tế:

Làm thế nào để cấu hình điện trở, tụ điện và bóng bán dẫn trong mạch điện tử ......?

Sử dụng và thực hiện các bộ phận điện tử trong mạch điện tử một cách thực tế là điều tối kị mà bất kỳ người yêu thích điện tử nào cũng có ý định tìm hiểu và thành thạo. Mặc dù nói dễ hơn làm, nhưng một vài ví dụ sau sẽ giúp bạn hiểu về cách thiết lập điện trở, tụ điện, bóng bán dẫn để xây dựng một mạch ứng dụng cụ thể:

Vì chủ đề có thể quá lớn và có thể lấp đầy khối lượng, chúng ta sẽ chỉ thảo luận về một mạch duy nhất bao gồm bóng bán dẫn, tụ điện, điện trở và đèn LED.

Về cơ bản, một thành phần tích cực chiếm vị trí trung tâm trong một mạch điện tử, trong khi các thành phần thụ động thực hiện vai trò hỗ trợ.

Giả sử chúng tôi muốn tạo một mạch cảm biến mưa. Vì bóng bán dẫn là thành phần hoạt động chính, phải có giai đoạn trung tâm. Vì vậy, chúng tôi đặt nó ngay tại trung tâm của giản đồ.

Ba dây dẫn của bóng bán dẫn đang mở và cần thiết lập yêu cầu thông qua các bộ phận thụ động.

Như đã giải thích ở trên, bộ phát là đầu ra chung. Vì chúng tôi đang sử dụng loại bóng bán dẫn NPN, bộ phát phải đi xuống đất, vì vậy chúng tôi kết nối nó với đất hoặc đường ray cung cấp âm của mạch.

Đế là đầu vào cảm biến chính hoặc đầu vào kích hoạt, vì vậy đầu vào này cần được kết nối với phần tử cảm biến. Phần tử cảm biến ở đây là một cặp cực kim loại.

Một trong các đầu cuối được kết nối với nguồn cung cấp tích cực và đầu cuối còn lại cần được kết nối với đế của bóng bán dẫn.

Cảm biến được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của nước mưa. Khoảnh khắc mưa bắt đầu rơi giọt nước làm cầu nối hai bến. Vì nước có điện trở thấp, bắt đầu làm rò rỉ điện áp dương qua các đầu cực của nó, tới đế của bóng bán dẫn.

Điện áp rò rỉ này sẽ cấp nguồn cho phần đế của bóng bán dẫn và trong quá trình chạm đất thông qua bộ phát. Thời điểm điều này xảy ra, theo thuộc tính của thiết bị, nó sẽ mở ra các cánh cổng giữa bộ thu và bộ phát.

Có nghĩa là bây giờ nếu chúng ta kết nối một nguồn điện áp dương với bộ thu, nó sẽ ngay lập tức được kết nối với đất thông qua bộ phát của nó.

Do đó, chúng tôi kết nối bộ thu của bóng bán dẫn với cực dương, tuy nhiên chúng tôi thực hiện điều này thông qua tải để tải hoạt động với sự chuyển đổi và đó chính xác là những gì chúng tôi đang tìm kiếm.

Mô phỏng thao tác trên một cách nhanh chóng, chúng ta thấy rằng nguồn cung cấp dương rò rỉ qua các cực kim loại của cảm biến, chạm vào đế và tiếp tục di chuyển để cuối cùng chạm đất hoàn thành mạch cơ sở, tuy nhiên hoạt động này ngay lập tức kéo điện áp bộ thu xuống đất thông qua bộ phát, BẬT tải mà ở đây là một bộ rung. Tiếng còi kêu.

Thiết lập này là thiết lập cơ bản, tuy nhiên nó cần nhiều chỉnh sửa và cũng có thể được sửa đổi theo nhiều cách khác nhau.

Nhìn vào sơ đồ, chúng ta thấy rằng mạch không bao gồm một điện trở cơ bản vì bản thân nước hoạt động như một điện trở, nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các đầu cực cảm biến vô tình bị đoản mạch, toàn bộ dòng điện sẽ được đổ vào đế của bóng bán dẫn, làm nó bị cháy ngay lập tức.

Do đó, vì lý do an toàn, chúng tôi thêm một điện trở vào đế của bóng bán dẫn. Tuy nhiên, giá trị điện trở cơ bản quyết định lượng dòng điện kích hoạt có thể đi vào qua các chân đế / chân cực phát, và do đó ảnh hưởng đến dòng thu. Ngược lại, điện trở cơ bản phải sao cho nó cho phép đủ dòng điện được kéo từ bộ thu sang bộ phát, cho phép chuyển đổi hoàn hảo tải bộ thu.

Để tính toán dễ dàng hơn, theo quy tắc chung, chúng ta có thể giả sử giá trị điện trở cơ bản gấp 40 lần điện trở tải của bộ thu.

Vì vậy, trong mạch của chúng tôi, giả sử tải bộ thu là một bộ rung, chúng tôi đo điện trở của bộ rung có nghĩa là 10K. 40 lần 10K có nghĩa là điện trở cơ bản phải ở khoảng 400K, tuy nhiên, chúng tôi thấy rằng khả năng chống nước là khoảng 50K, vì vậy trừ đi giá trị này từ 400K, chúng tôi nhận được 350K, đó là giá trị điện trở cơ bản mà chúng tôi cần chọn.

Bây giờ, giả sử chúng ta muốn kết nối một đèn LED với mạch này thay vì một bộ rung. Chúng tôi không thể kết nối trực tiếp đèn LED với bộ thu của bóng bán dẫn vì đèn LED cũng dễ bị tổn thương và sẽ yêu cầu một điện trở hạn chế dòng điện nếu điện áp hoạt động cao hơn điện áp chuyển tiếp được chỉ định của nó.

Do đó, chúng tôi kết nối một đèn LED nối tiếp với một điện trở 1K qua bộ thu và cực dương của mạch trên, thay thế bộ rung.

Bây giờ điện trở mắc nối tiếp với đèn LED có thể được coi là điện trở tải của bộ thu.

Vì vậy, bây giờ điện trở cơ bản phải gấp 40 lần giá trị này, tương đương với 40K, tuy nhiên bản thân khả năng chống nước là 150K, có nghĩa là điện trở cơ bản đã quá cao, có nghĩa là khi nước mưa qua cảm biến, bóng bán dẫn sẽ không thể BẬT đèn LED sáng, thay vì sáng đèn rất mờ.

Vậy làm thế nào chúng ta có thể giải quyết vấn đề này?

Chúng tôi cần làm cho bóng bán dẫn nhạy hơn, vì vậy chúng tôi kết nối bóng bán dẫn khác để hỗ trợ bóng bán dẫn hiện có trong cấu hình Darlington. Với sự sắp xếp này, cặp bóng bán dẫn trở nên có độ nhạy cao, nhạy hơn ít nhất 25 lần so với mạch trước đó.

Độ nhạy cao hơn 25 lần có nghĩa là chúng ta có thể chọn điện trở cơ bản có thể là 25 + 40 = 65 đến 75 lần điện trở bộ thu, chúng ta nhận được phạm vi tối đa khoảng 75 thành 10 = 750K, vì vậy đây có thể được coi là tổng giá trị của cơ sở điện trở.

Trừ khả năng chịu nước 150K từ 750K, chúng tôi nhận được 600K, đó là giá trị điện trở cơ bản mà chúng tôi có thể chọn cho cấu hình hiện tại. Hãy nhớ rằng điện trở thùng có thể là bất kỳ giá trị nào miễn là nó đáp ứng hai điều kiện: nó không làm nóng bóng bán dẫn và nó giúp chuyển đổi tải bộ thu một cách thỏa đáng. Đó là nó.

Bây giờ, giả sử chúng ta thêm một tụ điện trên đế của bóng bán dẫn và mặt đất. Tụ điện, như đã giải thích ở trên, ban đầu sẽ lưu trữ một số dòng điện khi mưa bắt đầu thông qua các chỗ rò rỉ trên các cực cảm biến.

Bây giờ sau khi mưa tạnh, và cầu nối cảm biến bị rò rỉ, bóng bán dẫn vẫn tiếp tục phát ra tiếng còi… làm thế nào? Điện áp được lưu trữ bên trong tụ điện giờ đây sẽ cấp cho đế của bóng bán dẫn và giữ nó ở trạng thái BẬT cho đến khi nó phóng điện dưới điện áp chuyển mạch cơ sở. Điều này cho thấy cách một tụ điện có thể hoạt động trong một mạch điện tử.