Apa itu sirkuit dan mengapa kita perlu membangun sirkuit?

Sebelum saya membahas secara detail tentang bagaimana sebuah sirkuit dirancang, beri tahu kami terlebih dahulu apa itu rangkaian dan mengapa kita perlu membangun sirkuit.

Sirkuit adalah setiap putaran yang dilalui materi. Untuk rangkaian elektronik, materi yang dibawa adalah muatan elektronika dan sumber elektron tersebut adalah terminal positif dari sumber tegangan. Ketika muatan ini mengalir dari terminal positif, melalui loop, dan mencapai terminal negatif, rangkaian dikatakan selesai. Namun rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen yang mempengaruhi aliran muatan dalam banyak hal. Beberapa mungkin menjadi penghalang aliran muatan, beberapa menyimpan sederhana, atau menghilangkan muatan. Beberapa membutuhkan sumber energi eksternal, sebagian lagi mensuplai energi.

Ada banyak alasan mengapa kita perlu membangun sirkuit. Kadang-kadang kita mungkin perlu menyalakan lampu, menjalankan motor, dll. Semua perangkat ini - lampu, motor, LED adalah yang kita sebut sebagai beban. Setiap beban membutuhkan arus atau tegangan tertentu untuk memulai operasinya. Tegangan ini bisa berupa tegangan DC konstan atau tegangan AC. Namun, tidak mungkin membangun sirkuit hanya dengan sumber dan beban. Kami membutuhkan beberapa komponen lagi yang membantu dalam aliran muatan yang tepat dan memproses muatan yang dipasok oleh sumber sedemikian rupa sehingga jumlah muatan yang sesuai mengalir ke beban.

Contoh dasar - Catu Daya DC yang Diatur untuk menjalankan LED

Mari kita contoh dasar dan aturan langkah demi langkah dalam membangun sirkuit.

Pernyataan masalah : Desain catu daya DC 5V yang diatur yang dapat digunakan untuk menjalankan LED, menggunakan tegangan AC sebagai input.

Larutan : Anda semua harus mengetahui tentang catu daya DC yang diatur. Jika tidak, izinkan saya memberi gambaran singkat. Sebagian besar sirkuit atau perangkat elektronik membutuhkan tegangan DC untuk pengoperasiannya. Kita dapat menggunakan baterai sederhana untuk memberikan tegangan, tetapi masalah utama dengan baterai adalah masa pakainya yang terbatas. Untuk alasan ini, satu-satunya cara yang kita miliki adalah mengubah suplai tegangan AC di rumah kita menjadi tegangan DC yang dibutuhkan.

Yang kita butuhkan hanyalah mengubah tegangan AC ini menjadi tegangan DC. Tapi itu tidak sesederhana kelihatannya. Jadi mari kita memiliki ide teoritis singkat tentang bagaimana tegangan AC diubah menjadi tegangan DC yang diatur.

Blok Diagram oleh ElProCus

Teori di balik sirkuit

Tegangan AC dari suplai pada 230V pertama kali diturunkan ke AC tegangan rendah menggunakan trafo step-down. Transformator adalah perangkat dengan dua belitan - primer dan sekunder, di mana tegangan yang diterapkan melintasi belitan primer, muncul melintasi belitan sekunder berdasarkan kopling induktif. Karena kumparan sekunder memiliki jumlah lilitan yang lebih sedikit, tegangan pada kumparan sekunder kurang dari tegangan kumparan primer untuk transformator step-down.
Tegangan AC rendah ini diubah menjadi tegangan DC yang berdenyut menggunakan penyearah jembatan. Penyearah jembatan adalah susunan 4 dioda yang ditempatkan dalam bentuk jembatan, sedemikian rupa sehingga anoda dari satu dioda dan katoda dari dioda lain dihubungkan ke terminal positif dari sumber tegangan dan dengan cara yang sama anoda dan katoda dari dua dioda lainnya dihubungkan. terhubung ke terminal negatif dari sumber tegangan. Juga, katoda dari dua dioda dihubungkan ke polaritas positif dari tegangan dan anoda dari dua dioda dihubungkan ke polaritas negatif dari tegangan keluaran. Untuk setiap setengah siklus, pasangan dioda yang berlawanan dan tegangan DC yang berdenyut diperoleh melintasi penyearah jembatan.
Tegangan DC yang berdenyut yang diperoleh mengandung riak berupa tegangan AC. Untuk menghilangkan riak ini diperlukan filter yang menyaring riak dari tegangan DC. Sebuah kapasitor ditempatkan secara paralel dengan output sehingga kapasitor (karena impedansinya) memungkinkan sinyal AC frekuensi tinggi untuk melewati dilewati ke ground dan frekuensi rendah atau sinyal DC diblokir. Dengan demikian kapasitor bertindak sebagai filter lolos rendah.
Output yang dihasilkan dari filter kapasitor adalah tegangan DC yang tidak diatur. Untuk menghasilkan tegangan DC yang diatur, digunakan regulator yang mengembangkan tegangan DC konstan.

Jadi sekarang mari kita mulai merancang rangkaian catu daya sederhana AC-DC yang diatur untuk menggerakkan LED.

Langkah-langkah dalam membangun sirkuit

Langkah 1: Mendesain Sirkuit

Untuk mendesain rangkaian, kita perlu memiliki gambaran tentang nilai setiap komponen yang dibutuhkan dalam rangkaian. Sekarang mari kita lihat bagaimana kita merancang rangkaian catu daya DC yang diatur.

“teknik modulasi dalam komunikasi nirkabel ”

1. Tentukan regulator yang akan digunakan dan tegangan inputnya.

Di sini kita perlu memiliki tegangan konstan 5V pada 20mA dengan polaritas positif dari tegangan keluaran. Untuk alasan ini, kami membutuhkan regulator yang akan menyediakan output 5V. Pilihan ideal dan efisien adalah IC regulator LM7805. Persyaratan kita selanjutnya adalah menghitung kebutuhan tegangan input untuk regulator. Untuk regulator, tegangan input minimum haruslah tegangan output ditambah dengan nilai tiga. Dalam hal ini, di sini untuk memiliki tegangan 5V, kita membutuhkan tegangan input minimal 8V. Mari kita puas dengan input 12V.

7805 regulator oleh Flickr

2. Tentukan trafo yang akan digunakan

Sekarang tegangan unregulated yang dihasilkan adalah tegangan 12V. Ini adalah nilai RMS dari tegangan sekunder yang diperlukan untuk transformator. Karena tegangan primer adalah 230V RMS, maka dalam menghitung rasio belitan, kita mendapatkan nilai 19. Oleh karena itu kita harus mendapatkan trafo dengan 230V / 12V, yaitu trafo 12V, 20mA.

“cara mengubah 220v ke 120v ”

Turunkan trafo Wiki

3. Tentukan nilai kapasitor filter

Nilai kapasitor filter tergantung pada jumlah arus yang ditarik oleh beban, arus diam (arus ideal) dari regulator, jumlah riak yang diijinkan pada keluaran DC, dan periode.

Untuk tegangan puncak melintasi transformator primer menjadi 17V (12 * sqrt2) dan penurunan total dioda menjadi (2 * 0,7V) 1.4V, tegangan puncak kapasitor sekitar 15V kira-kira. Kami dapat menghitung jumlah riak yang diizinkan dengan rumus di bawah ini:

∆V = VpeakCap- Vmin

Seperti yang dihitung, Vpeakcap = 15V dan Vmin adalah input tegangan minimum untuk regulator. Jadi ∆V adalah (15-7) = 8V.

Sekarang, Kapasitansi, C = (I * ∆t) / ∆V,

Sekarang, saya adalah jumlah dari arus beban ditambah arus diam dari regulator dan I = 24mA (Arus diam sekitar 4mA dan arus beban 20mA). Juga ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. Nilai ∆t tergantung pada frekuensi sinyal input dan di sini frekuensi inputnya adalah 50Hz.

Jadi mengganti semua nilai, nilai C menjadi sekitar 30microFarad. Jadi, mari kita pilih nilai 20microFarad.

Kapasitor elektrolit oleh Wiki

4. Tentukan PIV (tegangan pembalikan puncak) dari dioda yang akan digunakan.

Karena tegangan puncak melintasi transformator sekunder adalah 17V, total PIV jembatan dioda adalah sekitar (4 * 17) yaitu 68V. Jadi kita harus memilih dioda dengan rating PIV masing-masing 100V. Ingat PIV adalah tegangan maksimum yang dapat diterapkan ke dioda dalam kondisi bias terbalik, tanpa menyebabkan kerusakan.

PN Junction diode oleh Nojavanha

“cara menguji kapasitor dengan multimeter dalam rangkaian ”

Langkah 2. Gambar Sirkuit dan Simulasi

Sekarang setelah Anda memiliki gagasan tentang nilai untuk setiap komponen dan seluruh diagram rangkaian, mari kita mulai menggambar rangkaian menggunakan perangkat lunak pembangunan sirkuit dan mensimulasikannya.

Di sini pilihan perangkat lunak kami adalah Multisim.

Jendela multisim

Di bawah ini adalah langkah-langkah yang diberikan untuk menggambar rangkaian menggunakan Multisim dan mensimulasikannya.

Pada panel windows Anda, klik pada link berikut: Start >>> Programs -> National -> Instruments -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
Jendela perangkat lunak multisim muncul dengan bilah menu dan ruang kosong yang menyerupai papan tempat memotong roti, untuk menggambar sirkuit.
Pada bilah menu, pilih tempat -> komponen
Sebuah jendela muncul dengan judul-'pilih komponen '
Di bawah judul 'Database' - pilih 'Master Database' dari menu drop-down.
Di bawah judul 'grup'- pilih grup yang diperlukan. Jika Anda ingin mencari sumber tegangan atau arus atau ground. Jika Anda ingin menggunakan komponen dasar seperti resistor, kapasitor, dll. Di sini pertama-tama kita harus menempatkan sumber suplai AC input, maka pilih Sumber -> Sumber Daya -> AC_power. Setelah komponen ditempatkan (dengan mengklik tombol 'ok'), atur nilai tegangan RMS ke 230 V dan frekuensi ke 50Hz.
Sekarang lagi di bawah jendela komponen, pilih dasar, lalu transformator, lalu pilih TS_ideal. Untuk trafo yang ideal, induktansi kedua kumparan adalah sama, untuk mencapai keluaran kita harus mengubah induktansi kumparan sekunder. Sekarang kita tahu rasio induktansi kumparan transformator sama dengan kuadrat rasio lilitan. Karena rasio putaran yang diperlukan dalam kasus ini adalah 19, oleh karena itu kita harus mengatur induktansi kumparan sekunder menjadi 0,27mH. (Induktansi kumparan primer berada pada 100mH).
Di bawah jendela komponen, pilih dasar, lalu dioda, lalu pilih dioda IN4003. Pilih 4 dioda tersebut dan tempatkan mereka dalam pengaturan penyearah jembatan.
Di bawah jendela komponen, pilih dasar, lalu Cap _Electrolytic dan pilih nilai kapasitor menjadi 20microFarad.
Di bawah jendela komponen, pilih daya, lalu Pengatur_ Tegangan, lalu pilih 'LM7805' dari menu tarik-turun.
Di bawah jendela komponen, pilih dioda, lalu pilih LED dan dari menu tarik-turun, pilih LED_green.
Menggunakan prosedur yang sama, pilih resistor dengan nilai 100 Ohm.
Sekarang setelah kita memiliki semua komponen dan memiliki ide tentang diagram rangkaian, mari kita mulai menggambar diagram rangkaian pada platform multi sim.
Untuk menggambar rangkaian, kita harus membuat koneksi yang tepat antar komponen menggunakan kabel. Untuk memilih kabel, pergi ke Tempat, lalu kabel. Ingatlah untuk menghubungkan komponen hanya ketika titik persimpangan muncul. Secara multisim, kabel penghubung ditandai dengan warna merah.
Untuk mendapatkan indikasi tegangan keluaran, ikuti langkah-langkah yang diberikan. Pergi ke Place, lalu 'Components', lalu 'indicator', lalu 'Voltmeter', lalu pilih komponen pertama.
Sekarang sirkuit Anda siap untuk disimulasikan.
Sekarang klik 'Simulasikan' lalu pilih 'Jalankan'.
Sekarang Anda dapat melihat LED pada output berkedip, yang ditandai dengan panah berwarna hijau.
Anda dapat memverifikasi apakah Anda mendapatkan nilai tegangan yang benar di setiap komponen dengan menempatkan Voltmeter secara paralel.

Diagram Sirkuit Simulasi lengkap oleh ElProCus

Sekarang Anda memiliki ide tentang merancang catu daya yang diatur untuk beban yang membutuhkan tegangan DC konstan, tetapi bagaimana dengan beban yang membutuhkan tegangan DC variabel. Saya meninggalkan Anda dengan tugas ini. Selanjutnya, pertanyaan tentang konsep ini atau kelistrikan dan proyek elektronik Harap berikan ide Anda di bagian komentar di bawah.

silakan ikuti tautan di bawah ini untuk proyek tanpa solder 5 in 1