So konfigurieren Sie Widerstände, Kondensatoren und Transistoren in elektronischen Schaltkreisen

In diesem Beitrag versuchen wir zu bewerten, wie elektronische Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren mit elektronischen Schaltkreisen durch korrekte Berechnung konfiguriert oder verbunden werden

Bitte lesen Sie meinen vorherigen Beitrag in Bezug auf Was ist Spannung und Strom , um die unten erläuterten grundlegenden elektronischen Fakten effektiver zu erfassen.

Was ist ein Widerstand?

- Es ist eine elektronische Komponente, die verwendet wird, um dem Elektronenfluss oder dem Strom zu widerstehen. Es wird zum Schutz elektronischer Komponenten verwendet, indem der Stromfluss bei steigender Spannung eingeschränkt wird. LEDs erfordern aus demselben Grund Widerstände in Reihe, damit sie bei Spannungen betrieben werden können, die über der angegebenen Nennleistung liegen. Andere aktive Komponenten wie Transistoren, Mosfets, Triacs und SCRs enthalten aus den gleichen Gründen ebenfalls Widerstände.

Was ist ein Kondensator?

Es handelt sich um eine elektronische Komponente, die eine bestimmte Menge elektrischer Ladung oder einfach die angelegte Spannung / den angelegten Strom speichert, wenn ihre Leitungen über die entsprechenden Versorgungspunkte angeschlossen werden. Die Komponente ist grundsätzlich mit einigen Einheiten, Mikrofarad und Spannung bewertet. Der Mikrofarad entscheidet, wie viel Strom er speichern kann, und die Spannung definiert, wie viel maximale Spannung an ihn angelegt oder darin gespeichert werden darf. Die Nennspannung ist kritisch. Wenn sie die Markierung überschreitet, explodiert der Kondensator einfach.

Die Speicherfähigkeit dieser Komponenten bedeutet, dass die gespeicherte Energie nutzbar wird. Daher werden diese als Filter verwendet, bei denen die gespeicherte Spannung zum Füllen der Leerstellen oder Spannungssenkungen in der Quellenversorgung verwendet wird, wodurch die Gräben in der Leitung aufgefüllt oder geglättet werden.

Die gespeicherte Energie wird auch anwendbar, wenn sie langsam durch eine einschränkende Komponente wie einen Widerstand freigesetzt wird. Hier wird die Zeit, die der Kondensator benötigt, um vollständig zu laden oder vollständig zu entladen, ideal für Zeitgeberanwendungen, bei denen der Kondensatorwert den Zeitbereich der Einheit bestimmt. Daher werden diese in Timern, Oszillatoren usw. verwendet.

Ein weiteres Merkmal ist, dass ein Kondensator, sobald er vollständig aufgeladen ist, sich weigert, mehr Strom / Spannung durchzulassen, und den Stromfluss über seine Leitungen stoppt, was bedeutet, dass der angelegte Strom nur während des Ladevorgangs über seine Leitungen fließt und nach dem Laden blockiert wird Prozess ist abgeschlossen.

Diese Funktion wird genutzt, um das kurzzeitige Umschalten einer bestimmten aktiven Komponente zu ermöglichen. Wenn beispielsweise eine Auslösespannung über einen Kondensator an die Basis eines Transistors angelegt wird, wird diese nur für einen bestimmten Zeitraum aktiviert, bis der Kondensator vollständig aufgeladen ist. Danach hört der Transistor auf zu leiten. Dasselbe kann mit einer LED beobachtet werden, wenn sie über einen Kondensator mit Strom versorgt wird, der für den Bruchteil einer Sekunde aufleuchtet und dann abschaltet.

Was ist ein Transistor?

Es ist eine Halbleiterkomponente mit drei Leitungen oder Beinen. Die Beine können so verdrahtet werden, dass ein Bein zu einem gemeinsamen Ausgang für die an die anderen beiden Beine angelegten Spannungen wird. Das gemeinsame Bein wird als Emitter bezeichnet, während die anderen beiden Beine als Basis und Kollektor bezeichnet werden. Die Basis empfängt den Schalttrigger in Bezug auf den Emitter und dies ermöglicht eine relativ große Spannung und einen relativ großen Strom für den Übergang vom Kollektor zum Emitter.

Durch diese Anordnung funktioniert es wie ein Schalter. Daher kann jede am Kollektor angeschlossene Last mit relativ kleinen Potentialen an der Basis des Geräts ein- oder ausgeschaltet werden.

Die an der Basis und am Kollektor angelegten Spannungen erreichen schließlich über den Emitter das gemeinsame Ziel. Der Emitter ist für NPN-Typen mit Masse und für PNP-Transistortypen mit Plus verbunden. NPN und PNP sind komplementär zueinander und arbeiten genau auf die gleiche Weise, jedoch unter Verwendung der entgegengesetzten Richtungen oder Polaritäten mit Spannungen und Strömen.

Was ist eine Diode?

Siehe Dieser Beitrag für die komplette Info.

Was ist ein SCR:

Es kann durchaus mit einem Transistor verglichen werden und wird auch als Schalter in elektronischen Schaltungen verwendet. Die drei Leitungen oder Schenkel werden als Gate, Anode und Kathode angegeben. Die Kathode ist der gemeinsame Anschluss, der zum Empfangspfad für die am Gate und an der Anode der Vorrichtung angelegten Spannungen wird. Das Gate ist der Auslösepunkt, der die an die Anode angeschlossene Leistung über den gemeinsamen Kathodenschenkel schaltet.

Im Gegensatz zu Transistoren benötigt das Gate eines SCR jedoch eine höhere Menge an Spannung und Strom, und außerdem kann das Gerät zum Umschalten ausschließlich von Wechselstrom über seine Anode und Kathode verwendet werden. Daher ist es nützlich, Wechselstromlasten als Reaktion auf die an seinem Gate empfangenen Trigger zu schalten, aber das Gate benötigt lediglich ein DC-Potential für die Implementierung der Operationen.

Implementierung der oben genannten Komponenten in eine praktische Schaltung:

Wie konfiguriere ich Widerstände, Kondensatoren und Transistoren in elektronischen Schaltungen?

Die praktische Verwendung und Implementierung elektronischer Teile in elektronischen Schaltkreisen ist das Letzte, was jeder elektronische Bastler lernen und beherrschen möchte. Obwohl dies leichter gesagt als getan ist, helfen Ihnen die folgenden Beispiele zu verstehen, wie Widerstände, Kondensatoren und Transistoren für den Aufbau einer bestimmten Anwendungsschaltung eingerichtet werden können:

Da das Thema zu groß sein kann und Volumen füllen kann, werden wir nur eine einzige Schaltung diskutieren, die Transistor, Kondensator, Widerstände und LED umfasst.

Grundsätzlich steht eine aktive Komponente in einer elektronischen Schaltung im Mittelpunkt, während die passiven Komponenten die unterstützende Rolle spielen.

Nehmen wir an, wir möchten eine Regensensorschaltung erstellen. Da der Transistor die aktive Hauptkomponente ist, muss er im Mittelpunkt stehen. Also platzieren wir es genau in der Mitte des Schaltplans.

Die drei Leitungen der Transistoren sind offen und müssen über die passiven Teile eingerichtet werden.

Wie oben erläutert, ist der Emitter der gemeinsame Ausgang. Da wir einen NPN-Transistor verwenden, muss der Emitter auf Masse gehen, also verbinden wir ihn mit Masse oder der negativen Versorgungsschiene der Schaltung.

Die Basis ist die Haupterfassung oder der auslösende Eingang, daher muss dieser Eingang mit dem Sensorelement verbunden werden. Das Sensorelement ist hier ein Paar Metallklemmen.

Einer der Anschlüsse ist mit der positiven Versorgung verbunden, und der andere Anschluss muss mit der Basis des Transistors verbunden sein.

Der Sensor wird verwendet, um das Vorhandensein von Regenwasser zu erfassen. In dem Moment, in dem der Regen beginnt, überbrücken die Wassertropfen die beiden Terminals. Da Wasser einen niedrigen Widerstand hat, beginnt die positive Spannung an seinen Anschlüssen an die Basis des Transistors zu lecken.

Diese Leckspannung speist die Basis des Transistors und erreicht im Verlauf den Boden durch den Emitter. In dem Moment, in dem dies gemäß der Eigenschaft des Geräts geschieht, werden die Tore zwischen dem Kollektor und dem Emitter geöffnet.

Wenn wir jetzt eine positive Spannungsquelle an den Kollektor anschließen, wird diese sofort über ihren Emitter mit der Erde verbunden.

Deshalb verbinden wir den Kollektor des Transistors mit dem Plus, tun dies jedoch über die Last, damit die Last mit dem Schalten arbeitet, und genau das suchen wir.

Wenn wir den obigen Vorgang schnell simulieren, sehen wir, dass die positive Versorgung durch die Metallanschlüsse des Sensors leckt, die Basis berührt und ihren Verlauf fortsetzt, um schließlich die Erde zu erreichen, wodurch der Basiskreis abgeschlossen wird. Dieser Vorgang zieht jedoch sofort die Kollektorspannung zur Erde über den Emitter die Last einschalten, die hier ein Summer ist. Der Summer ertönt.

Diese Einrichtung ist die Grundeinstellung, erfordert jedoch viele Korrekturen und kann auch auf viele verschiedene Arten geändert werden.

Wenn wir uns den Schaltplan ansehen, stellen wir fest, dass die Schaltung keinen Basiswiderstand enthält, da das Wasser selbst als Widerstand fungiert. Was passiert jedoch, wenn die Sensoranschlüsse versehentlich kurzgeschlossen werden, wird der gesamte Strom an die Basis des Transistors geleitet und dort gebraten sofort.

Aus Sicherheitsgründen fügen wir der Basis des Transistors einen Widerstand hinzu. Der Basiswiderstandswert entscheidet jedoch, wie viel Auslösestrom über die Basis- / Emitterstifte eintreten kann, und beeinflusst daher wiederum den Kollektorstrom. Umgekehrt sollte der Basiswiderstand so sein, dass ausreichend Strom vom Kollektor zum Emitter gezogen werden kann, was ein perfektes Schalten der Kollektorlast ermöglicht.

Für einfachere Berechnungen können wir als Faustregel annehmen, dass der Basiswiderstandswert 40-mal höher ist als der Kollektorlastwiderstand.

Unter der Annahme, dass die Kollektorlast ein Summer ist, messen wir in unserer Schaltung den Widerstand des Summers, der beispielsweise 10 K beträgt. 40 mal 10 K bedeutet, dass der Basiswiderstand irgendwo bei 400 K liegen muss. Wir stellen jedoch fest, dass der Wasserwiderstand bei etwa 50 K liegt. Wenn wir diesen Wert von 400 K abziehen, erhalten wir 350 K, das ist der Basiswiderstandswert, den wir auswählen müssen.

Angenommen, wir möchten anstelle eines Summers eine LED an diese Schaltung anschließen. Wir können die LED nicht direkt an den Kollektor des Transistors anschließen, da LEDs ebenfalls anfällig sind und einen Strombegrenzungswiderstand benötigen, wenn die Betriebsspannung höher als die angegebene Durchlassspannung ist.

Daher verbinden wir eine LED in Reihe mit einem 1K-Widerstand über dem Kollektor und dem Plus der obigen Schaltung und ersetzen den Summer.

Nun kann der Widerstand in Reihe mit der LED als Kollektorlastwiderstand betrachtet werden.

Der Basiswiderstand sollte nun das 40-fache dieses Wertes betragen, was 40 K entspricht. Der Wasserwiderstand selbst beträgt jedoch 150 K, was bedeutet, dass der Basiswiderstand bereits zu hoch ist. Wenn also Regenwasser den Sensor überbrückt, kann der Transistor dies nicht Schalten Sie die LED hell ein, leuchtet sie eher sehr schwach auf.

Wie können wir dieses Problem lösen?

Wir müssen den Transistor empfindlicher machen, also schließen wir einen anderen Transistor an, um den vorhandenen in einer Darlington-Konfiguration zu unterstützen. Mit dieser Anordnung wird das Transistorpaar hochempfindlich, mindestens 25-mal empfindlicher als die vorherige Schaltung.

25-mal höhere Empfindlichkeit bedeutet, dass wir einen Basiswiderstand auswählen können, der 25 + 40 = 65 bis 75-mal so groß wie der Kollektorwiderstand sein kann. Wir erhalten den maximalen Bereich von etwa 75 bis 10 = 750K, sodass dies als Gesamtwert der Basis verwendet werden kann Widerstand.

Wenn wir den Wasserwiderstand von 150 K von 750 K abziehen, erhalten wir 600 K. Dies ist der Basiswiderstandswert, den wir für die vorliegende Konfiguration wählen können. Denken Sie daran, dass der Gehäusewiderstand einen beliebigen Wert haben kann, solange er zwei Bedingungen erfüllt: Er heizt den Transistor nicht auf und hilft, die Kollektorlast zufriedenstellend zu schalten. Das ist es.

Nehmen wir nun an, wir fügen einen Kondensator über der Basis des Transistors und der Masse hinzu. Der Kondensator speichert, wie oben erläutert, zunächst etwas Strom, wenn der Regen durch die Leckagen an den Sensoranschlüssen beginnt.

Jetzt, nachdem der Regen aufgehört hat und die Leckage der Sensorbrücke getrennt wurde, leitet der Transistor immer noch den Summer… wie? Die im Kondensator gespeicherte Spannung speist nun die Transistorbasis und hält sie eingeschaltet, bis sie unter die Basisschaltspannung entladen ist. Dies zeigt, wie ein Kondensator in einer elektronischen Schaltung dienen kann.