Qu'est-ce qu'un circuit et pourquoi avons-nous besoin de construire un circuit?

Avant d'entrer dans les détails sur la conception d'un circuit, dites-nous d'abord ce qu'est un circuit et pourquoi avons-nous besoin de construire un circuit.

Un circuit est une boucle à travers laquelle la matière est transportée. Pour un circuit électronique, la matière transportée est la charge par l'électronique et la source de ces électrons est la borne positive de la source de tension. Lorsque cette charge s'écoule de la borne positive, à travers la boucle, et atteint la borne négative, on dit que le circuit est terminé. Cependant, ce circuit se compose de plusieurs composants qui affectent le flux de charge de plusieurs manières. Certains peuvent constituer un obstacle à l'écoulement de la charge, un simple stockage ou dissiper la charge. Certains nécessitent une source d'énergie externe, certains fournissent de l'énergie.

Il peut y avoir de nombreuses raisons pour lesquelles nous devons construire un circuit. Parfois, nous pouvons avoir besoin d'allumer une lampe, de faire fonctionner un moteur, etc. Tous ces appareils - une lampe, un moteur, une LED sont ce que nous appelons des charges. Chaque charge nécessite un certain courant ou tension pour démarrer son fonctionnement. Cette tension peut être une tension continue constante ou une tension alternative. Cependant, il n'est pas possible de construire un circuit uniquement avec une source et une charge. Nous avons besoin de quelques composants supplémentaires qui aident au bon flux de charge et traitent la charge fournie par la source de telle sorte qu'une quantité appropriée de charge s'écoule vers la charge.

Un exemple de base - Alimentation CC régulée pour faire fonctionner une LED

Laissez-nous un exemple de base et les règles étape par étape dans la construction du circuit.

Énoncé du problème : Concevez une alimentation CC régulée de 5 V qui peut être utilisée pour faire fonctionner une LED, en utilisant une tension alternative comme entrée.

Solution : Vous devez tous être conscients de l'alimentation CC régulée. Sinon, laissez-moi vous donner une brève idée. La plupart des circuits ou appareils électroniques nécessitent une tension continue pour leur fonctionnement. Nous pouvons utiliser des batteries simples pour fournir la tension, mais le problème majeur avec les batteries est leur durée de vie limitée. Pour cette raison, la seule façon dont nous disposons est de convertir l'alimentation en tension alternative de nos maisons à la tension continue requise.

Tout ce dont nous avons besoin est de convertir cette tension alternative en tension continue. Mais ce n'est pas aussi simple qu'il y paraît. Alors, ayons une brève idée théorique sur la façon dont la tension alternative est convertie en tension continue régulée.

Schéma fonctionnel par ElProCus

La théorie derrière le circuit

La tension alternative de l'alimentation à 230 V est d'abord abaissée en basse tension alternative à l'aide d'un transformateur abaisseur. Un transformateur est un appareil à deux enroulements - primaire et secondaire, dans lequel la tension appliquée aux bornes de l'enroulement primaire apparaît aux bornes de l'enroulement secondaire en raison du couplage inductif. Étant donné que la bobine secondaire a un nombre de tours moindre, la tension aux bornes du secondaire est inférieure à la tension aux bornes du primaire pour un transformateur abaisseur.
Cette faible tension alternative est convertie en tension continue pulsée à l'aide d'un pont redresseur. Un pont redresseur est un agencement de 4 diodes placées sous forme pontée, de sorte que l'anode d'une diode et la cathode d'une autre diode sont connectées à la borne positive de la source de tension et de la même manière l'anode et la cathode de deux autres diodes sont connecté à la borne négative de la source de tension. De plus, les cathodes de deux diodes sont connectées à la polarité positive de la tension et l'anode de deux diodes est connectée à la polarité négative de la tension de sortie. Pour chaque demi-cycle, la paire opposée de diodes conductrices et une tension continue pulsée sont obtenues à travers les redresseurs en pont.
La tension continue pulsée ainsi obtenue contient des ondulations sous forme de tension alternative. Pour supprimer ces ondulations, un filtre est nécessaire pour filtrer les ondulations de la tension continue. Un condensateur est placé en parallèle à la sortie de sorte que le condensateur (en raison de son impédance) permette aux signaux CA haute fréquence de passer à travers d'être contournés vers la terre et le signal basse fréquence ou CC est bloqué. Ainsi, le condensateur agit comme un filtre passe-bas.
La sortie produite par un filtre à condensateur est la tension continue non régulée. Pour produire une tension continue régulée, un régulateur est utilisé qui développe une tension continue constante.

Alors passons maintenant à la conception d'un simple circuit d'alimentation régulé AC-DC pour piloter une LED.

Étapes de la construction du circuit

Étape 1: Conception de circuits

Pour concevoir un circuit, nous devons avoir une idée des valeurs de chaque composant requis dans le circuit. Voyons maintenant comment nous concevons un circuit d'alimentation CC régulé.

“symbole de l'intensité du champ électrique ”

1. Décidez du régulateur à utiliser et de sa tension d'entrée.

Ici, nous avons besoin d'avoir une tension constante de 5V à 20mA avec la polarité positive de la tension de sortie. Pour cette raison, nous avons besoin d'un régulateur qui fournirait une sortie 5V. Un choix idéal et efficace serait le régulateur IC LM7805. Notre prochaine exigence est de calculer la tension d'entrée requise pour le régulateur. Pour un régulateur, la tension d'entrée minimale doit être la tension de sortie ajoutée par une valeur de trois. Dans ce cas, ici pour avoir une tension de 5V, nous avons besoin d'une tension d'entrée minimale de 8V. Installons-nous pour une entrée de 12V.

7805 régulateur par Flickr

2. Décidez du transformateur à utiliser

Maintenant, la tension non régulée produite est une tension de 12V. Il s'agit de la valeur RMS de la tension secondaire requise pour un transformateur. Puisque la tension primaire est de 230V RMS, en calculant le rapport de rotation, nous obtenons une valeur de 19. Nous devons donc obtenir un transformateur de 230V / 12V, c'est-à-dire un transformateur 12V, 20mA.

“convertisseur tension-fréquence ic ”

Abaissez le transformateur par Wiki

3. Décidez de la valeur du condensateur de filtrage

La valeur du condensateur de filtrage dépend de la quantité de courant consommé par la charge, du courant de repos (courant idéal) du régulateur, de la quantité d'ondulation admissible dans la sortie CC et de la période.

Pour que la tension de crête aux bornes du primaire du transformateur soit de 17 V (12 * sqrt2) et que la chute totale entre les diodes soit de (2 * 0,7 V) 1,4 V, la tension de crête aux bornes du condensateur est d'environ 15 V environ. Nous pouvons calculer la quantité d'ondulation autorisée par la formule ci-dessous:

∆V = VpeakCap- Vmin

Tel que calculé, Vpeakcap = 15V et Vmin est l'entrée de tension minimale pour le régulateur. Ainsi, ∆V est (15-7) = 8V.

Maintenant, la capacité, C = (I * ∆t) / ∆V,

Maintenant, je suis la somme du courant de charge plus le courant de repos du régulateur et I = 24mA (le courant de repos est d'environ 4mA et le courant de charge est de 20mA). Aussi ∆t = 1 / 100Hz = 10ms. La valeur de ∆t dépend de la fréquence du signal d'entrée et ici la fréquence d'entrée est de 50 Hz.

En substituant ainsi toutes les valeurs, la valeur de C arrive à environ 30microFarad. Alors, sélectionnons une valeur de 20microFarad.

Un condensateur électrolyte par Wiki

4. Décidez du PIV (tension inverse de crête) des diodes à utiliser.

Étant donné que la tension de crête aux bornes du secondaire du transformateur est de 17 V, le PIV total du pont de diodes est d'environ (4 * 17), soit 68 V. Nous devons donc nous contenter de diodes avec un PIV de 100V chacune. N'oubliez pas que PIV est la tension maximale qui peut être appliquée à la diode dans sa condition de polarisation inverse, sans provoquer de panne.

Diode de jonction PN par Nojavanha

Étape 2. Dessin et simulation de circuits

Maintenant que vous avez l'idée des valeurs de chaque composant et du schéma de circuit entier, commençons à dessiner le circuit à l'aide d'un logiciel de création de circuits et simulons-le.

Ici, notre choix du logiciel est Multisim.

“c'est quoi un boitier cdi ”

Fenêtre Multisim

Vous trouverez ci-dessous les étapes indiquées pour dessiner un circuit à l'aide de Multisim et le simuler.

Sur votre panneau Windows, cliquez sur le lien suivant: Démarrer >>> Programmes -> National -> Instruments -> Circuit design suite 11.0 -> multisim 11.0.
Une fenêtre du logiciel multisim apparaît avec une barre de menus et un espace vide ressemblant à une maquette pour dessiner le circuit.
Dans la barre de menus, sélectionnez lieu -> composants
Une fenêtre apparaît avec le titre «Sélectionnez les composants»
Sous le titre «Base de données» - sélectionnez «Base de données principale» dans le menu déroulant.
Sous l'en-tête «groupe», sélectionnez le groupe requis. Si vous souhaitez opter pour une source de tension ou de courant ou une masse. Si vous voulez utiliser n'importe quel composant de base comme une résistance, un condensateur, etc. Ici, nous devons d'abord placer la source d'alimentation CA d'entrée, donc sélectionnez Source -> Power Sources -> AC_power. Une fois le composant placé (en cliquant sur le bouton «ok»), définissez la valeur de la tension RMS sur 230 V et la fréquence sur 50 Hz.
Maintenant à nouveau sous la fenêtre des composants, sélectionnez basic, puis transformer, puis sélectionnez TS_ideal. Pour un transformateur idéal, l'inductance des deux bobines est la même, pour atteindre la sortie, nous devons changer l'inductance de la bobine secondaire. Nous savons maintenant que le rapport de l'inductance des bobines du transformateur est égal au carré du rapport des spires. Étant donné que le rapport de spires requis dans ce cas est de 19, nous devons donc régler l'inductance de la bobine secondaire à 0,27 mH. (L'inductance de la bobine primaire est à 100mH).
Dans la fenêtre des composants, sélectionnez de base, puis diodes, puis sélectionnez la diode IN4003. Sélectionnez 4 diodes de ce type et placez-les dans un arrangement de redresseur en pont.
Sous les fenêtres des composants, sélectionnez basic, puis Cap _Electrolytic et sélectionnez la valeur du condensateur à 20microFarad.
Sous la fenêtre des composants, sélectionnez power, puis Voltage_ Regulator, puis sélectionnez «LM7805» dans le menu déroulant.
Sous la fenêtre des composants, sélectionnez les diodes, puis sélectionnez LED et dans le menu déroulant, sélectionnez LED_green.
En utilisant la même procédure, sélectionnez une résistance d'une valeur de 100 Ohms.
Maintenant que nous avons tous les composants et que nous avons une idée du schéma de circuit, commençons à dessiner le schéma de circuit sur la plate-forme multi-sim.
Pour dessiner le circuit, nous devons établir des connexions appropriées entre les composants à l'aide de fils. Pour sélectionner des fils, accédez à Placer, puis câblez. N'oubliez pas de connecter les composants uniquement lorsqu'un point de jonction apparaît. En multisim, les fils de connexion sont indiqués en rouge.
Pour obtenir une indication de la tension aux bornes de la sortie, suivez les étapes indiquées. Accédez à Place, puis à «Composants», puis à «indicateur», puis à «Voltmètre», puis sélectionnez le premier composant.
Votre circuit est maintenant prêt à être simulé.
Cliquez maintenant sur 'Simuler' puis sélectionnez 'Exécuter'.
Vous pouvez maintenant voir le voyant à la sortie clignoter, ce qui est indiqué par les flèches devenant vertes.
Vous pouvez vérifier si vous obtenez la valeur correcte de tension à travers chaque composant en plaçant un voltmètre en parallèle.

Un schéma de circuit simulé complet par ElProCus

Vous avez maintenant une idée de la conception d'une alimentation régulée pour les charges qui nécessitent une tension continue constante, mais qu'en est-il des charges qui nécessitent une tension continue variable. Je vous laisse avec cette tâche. En outre, toute question concernant ce concept ou électrique et projets électroniques Veuillez fournir vos idées dans la section commentaires ci-dessous.

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