การคำนวณที่สำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

คำแนะนำนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อแสดงรายการการคำนวณที่สำคัญบางอย่างในวิศวกร/ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นต้องทราบ ค่อนข้างตรงไปตรงมามีสูตรมากมายที่สามารถจัดอยู่ในหมวดหมู่นี้ได้ ดังนั้นฉันจึง จำกัด คำสั่งนี้ให้เป็นสูตรพื้นฐานเท่านั้น

สำหรับสูตรส่วนใหญ่ในรายการ ฉันได้เพิ่มลิงก์ไปยังเครื่องคำนวณออนไลน์ที่สามารถช่วยให้คุณทำการคำนวณเหล่านี้ได้อย่างง่ายดายเมื่อยุ่งยากและใช้เวลานาน

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องคำนวณอายุการใช้งานแบตเตอรี่

เมื่อจ่ายไฟให้กับโปรเจ็กต์โดยใช้แบตเตอรี่ สิ่งสำคัญคือเราต้องทราบระยะเวลาที่แบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟให้กับวงจร/อุปกรณ์ของคุณได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญในการยืดอายุแบตเตอรี่และป้องกันความล้มเหลวที่ไม่คาดคิดของโครงการของคุณ มีสูตรสำคัญสองสูตรที่เกี่ยวข้องกับสิ่งนี้

ระยะเวลาสูงสุดที่แบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟให้กับโหลดได้

อายุแบตเตอรี่ = ความจุของแบตเตอรี่ (mAh หรือ Ah) / กระแสไฟโหลด (mA หรือ A)

อัตราที่โหลดดึงกระแสจากแบตเตอรี่

อัตราการคายประจุ C = กระแสโหลด (mA หรือ A) / ความจุของแบตเตอรี่ (mAh หรือ Ah)

อัตราการคายประจุเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญซึ่งจะกำหนดจำนวนกระแสไฟฟ้าที่วงจรสามารถดึงออกมาจากแบตเตอรี่ได้อย่างปลอดภัย โดยปกติจะมีการทำเครื่องหมายในแบตเตอรี่หรือจะได้รับในแผ่นข้อมูล

ตัวอย่าง:

ความจุของแบตเตอรี่ = 2000mAh กระแสโหลด = 500mA

อายุการใช้งานแบตเตอรี่ = 2000mAh / 500mA = 4 ชั่วโมง

อัตราการคายประจุ C = 500mA/2000mAh = 0.25 C

นี่คือเครื่องคิดเลขออนไลน์อายุการใช้งานแบตเตอรี่

ขั้นตอนที่ 2: การกระจายพลังงานตัวควบคุมเชิงเส้น

ตัวควบคุมเชิงเส้นจะใช้เมื่อเราต้องการแรงดันไฟฟ้าคงที่เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรหรืออุปกรณ์ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบลิเนียร์บางตัวที่ได้รับความนิยม ได้แก่ ซีรีย์ 78xx (7805, 7809, 7812 เป็นต้น) ตัวควบคุมเชิงเส้นเหล่านี้ทำงานโดยลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ในเอาต์พุต การกระจายพลังงานในตัวควบคุมเชิงเส้นเหล่านี้มักถูกมองข้าม การทราบพลังงานที่กระจายไปนั้นค่อนข้างสำคัญ ดังนั้นนักออกแบบจึงสามารถใช้ฮีทซิงค์เพื่อชดเชยการกระจายพลังงานที่สูงได้ สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

การกระจายพลังงานถูกกำหนดโดยสูตร

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

เพื่อคำนวณกระแสไฟขาออก

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

ตัวอย่าง:

แรงดันไฟขาเข้า - 9V, แรงดันไฟขาออก - 5V, เอาต์พุตปัจจุบัน -1A ผลลัพธ์

PD= (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 วัตต์

เครื่องคิดเลขออนไลน์สำหรับการกระจายพลังงานตัวควบคุมเชิงเส้น

ขั้นตอนที่ 3: เครื่องคิดเลขแบ่งแรงดัน

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าใช้เพื่อแบ่งแรงดันไฟฟ้าขาเข้าไปยังระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างมากในการผลิตแรงดันอ้างอิงในวงจร โดยทั่วไปแล้วตัวแบ่งแรงดันจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ตัวต้านทานอย่างน้อยสองตัว เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า สูตรที่ใช้กับตัวแบ่งแรงดันคือ

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

เพื่อกำหนด R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

เพื่อกำหนด R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

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

ตัวอย่าง:

วิน=12 โวลต์, R1=200k, R2=2k

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

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

=0.118

=0.12 V

ขั้นตอนที่ 4: RC Timing Calculator

วงจร RC ใช้เพื่อสร้างการหน่วงเวลาในหลายวงจร นี่เป็นเพราะการกระทำของตัวต้านทานที่มีอิทธิพลต่อกระแสการชาร์จที่ไหลไปยังตัวเก็บประจุ ยิ่งมีความต้านทานและความจุมากเท่าใด ตัวเก็บประจุก็จะยิ่งใช้เวลาในการชาร์จมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะแสดงเป็นความล่าช้า สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร

เพื่อกำหนดเวลาเป็นวินาที

T = RC

เพื่อกำหนด R

R = T / C

เพื่อกำหนดC

C = T / R

ตัวอย่าง:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0.1ms

ลองใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์ RC เวลาคงที่

ขั้นตอนที่ 5: ตัวต้านทาน LED

LED ค่อนข้างธรรมดาคือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ LED มักจะใช้กับตัวต้านทานแบบจำกัดกระแสเพื่อป้องกันความเสียหายจากกระแสไฟเกิน นี่คือสูตรที่ใช้คำนวณค่าตัวต้านทานแบบอนุกรมที่ใช้กับ LED

R = (Vs - Vf) / If

ตัวอย่าง

หากคุณใช้ LED กับ Vf = 2.5V, If = 30mA และ Input voltage Vs = 5V จากนั้นตัวต้านทานจะเป็น

R = (5 - 2.5V) / 30mA

= 2.5V / 30mA

= 83 โอห์ม

ขั้นตอนที่ 6: เครื่องมัลติไวเบรเตอร์ Astable และ Monostable โดยใช้ IC 555

555 IC เป็นชิปอเนกประสงค์ที่มีการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่สร้างคลื่นสี่เหลี่ยม มอดูเลต หน่วงเวลา เปิดใช้งานอุปกรณ์ 555 ทำได้ทุกอย่าง Astable และ Monostable เป็นสองโหมดที่ใช้กันทั่วไปเมื่อมาถึง 555

Astable multivibrator - สร้างพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมเป็นเอาต์พุตที่มีความถี่คงที่ ความถี่นี้กำหนดโดยตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่ใช้กับมัน

ด้วยค่า RA, RC และ C ที่กำหนด ความถี่และรอบการทำงานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

ความถี่ = 1.44 / ((RA +2RB) C)

รอบการทำงาน = (RA + RB) / (RA + 2RB)

การใช้ค่า RA, RC และ F ความจุสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

ตัวเก็บประจุ = 1.44 / ((RA + 2RB) F)

ตัวอย่าง:

ความต้านทาน RA = 10 kohm, ความต้านทาน RB = 15 kohm, ค่าความจุ C = 100 microfarads

ความถี่ = 1.44 / ((RA+2RB)*c)

= 1.44 / ((10k+2*15k)*100*10^-6)

= 1.44 / ((40k)*10^-4)

= 0.36 เฮิรตซ์

รอบการทำงาน =(RA+RB)/(RA+2RB)

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

= (25k)/(40k)

=62.5 %

เครื่องสั่นแบบโมโนสเตเบิ้ล

ในโหมดนี้ IC 555 จะสร้างสัญญาณสูงในช่วงระยะเวลาหนึ่งเมื่ออินพุตทริกเกอร์ต่ำ ใช้เพื่อสร้างการหน่วงเวลา

ด้วย R และ C ที่กำหนด เราสามารถคำนวณการหน่วงเวลาโดยใช้สูตรด้านล่าง

T = 1.1 x R x C

เพื่อกำหนด R

R = T / (C x 1.1)

เพื่อกำหนดC

C = T / (1.1 x R)

ตัวอย่าง:

R=100k, C=10uF

T=1.1 x R x C

=1.1 x 100k x10uF

=0.11วินาที

นี่คือเครื่องคิดเลขออนไลน์สำหรับ Astable multivibrator และ Monostable multivibrator

ขั้นตอนที่ 7: ความต้านทาน แรงดัน กระแส และกำลัง (RVCP)

เราจะเริ่มจากพื้นฐาน หากคุณคุ้นเคยกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณอาจทราบแล้วว่าความต้านทาน แรงดันไฟ กระแสไฟ และกำลังไฟฟ้าล้วนสัมพันธ์กัน การเปลี่ยนค่าใดค่าหนึ่งข้างต้นจะเป็นการเปลี่ยนค่าอื่นๆ สูตรการคำนวณนี้คือ

เพื่อกำหนดแรงดัน V = IR

เพื่อตรวจสอบกระแส I = V / R

เพื่อกำหนดความต้านทาน R = V / I

การคำนวณกำลัง P = VI

ตัวอย่าง:

ลองพิจารณาค่าด้านล่าง

R=50 V, ผม=32 mA

วี = ฉัน x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1.6V

แล้วพลังก็จะเป็น

P=V x ฉัน

=1.6 x 32 x10^-3

=0.0512วัตต์

นี่คือเครื่องคำนวณกฎหมายออนไลน์ของโอห์มสำหรับคำนวณความต้านทาน แรงดันไฟ กระแสไฟ และกำลัง

ฉันจะอัปเดตคำแนะนำนี้ด้วยสูตรเพิ่มเติม

แสดงความคิดเห็นและข้อเสนอแนะของคุณด้านล่างและช่วยฉันเพิ่มสูตรเพิ่มเติมในคำแนะนำนี้