Różne aplikacje diodowe

Przydatne aplikacje na telefon: UŁATWIANIE ŻYCIA ☕️ Andrzej Tucholski (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Różne aplikacje diodowe

Dyskretne urządzenia półprzewodnikowe i obwody


Pytanie 1

Nie siedź tam! Zbuduj coś !!

Nauka matematycznego analizowania obwodów wymaga dużo nauki i praktyki. Zazwyczaj uczniowie ćwiczą poprzez pracę z wieloma problemami i sprawdzanie swoich odpowiedzi w porównaniu z tymi dostarczonymi przez podręcznik lub instruktora. Chociaż jest to dobre, istnieje o wiele lepszy sposób.

Dowiesz się o wiele więcej, budując i analizując rzeczywiste obwody, pozwalając swojemu sprzętowi testowemu dostarczać "odpowiedzi" zamiast książki lub innej osoby. Aby odnieść sukces w budowaniu obwodów, wykonaj następujące kroki:

  1. Dokładnie zmierz i zanotuj wszystkie wartości składowe przed budową obwodu, wybierając wartości rezystorów wystarczająco wysokie, aby uszkodzić jakiekolwiek aktywne komponenty, które są mało prawdopodobne.
  2. Narysuj schemat obwodu, który będzie analizowany.
  3. Ostrożnie zbuduj ten obwód na płytce protezowej lub innym dogodnym podłożu.
  4. Sprawdź dokładność konstrukcji obwodu, po każdym przewodzie do każdego punktu połączenia i sprawdzaj te elementy jeden po drugim na schemacie.
  5. Matematycznie przeanalizuj obwód, rozwiązując wszystkie wartości napięcia i prądu.
  6. Dokładnie zmierz wszystkie napięcia i prądy, aby zweryfikować dokładność analizy.
  7. Jeśli wystąpią jakiekolwiek istotne błędy (większe niż kilka procent), dokładnie sprawdź konstrukcję obwodu względem diagramu, a następnie dokładnie oblicz ponownie wartości i ponownie zmierz pomiar.

Kiedy uczniowie najpierw zapoznają się z urządzeniami półprzewodnikowymi i najprawdopodobniej ich uszkodzą poprzez niewłaściwe połączenia w swoich obwodach, polecam eksperymentować z dużymi komponentami o dużej mocy (diody prostownicze 1N4001, tranzystory mocy TO-220 lub TO-3) itp.), a zamiast tego korzysta się z zasilanych bateriami suchych ogniw. Zmniejsza to prawdopodobieństwo uszkodzenia podzespołów.

Jak zwykle, unikaj bardzo wysokich i bardzo niskich wartości rezystorów, aby uniknąć błędów pomiarowych spowodowanych przez "ładowanie" licznika (na wyższym końcu) i uniknąć wypalenia tranzystora (na niskim końcu). Polecam rezystory od 1 kΩ do 100 kΩ.

Jednym ze sposobów zaoszczędzenia czasu i zmniejszenia prawdopodobieństwa błędu jest rozpoczęcie od bardzo prostego obwodu i stopniowe dodawanie składników w celu zwiększenia jego złożoności po każdej analizie, zamiast budowania zupełnie nowego obwodu dla każdego problemu praktycznego. Inną techniką oszczędzającą czas jest ponowne użycie tych samych komponentów w różnych konfiguracjach obwodów. W ten sposób nie będziesz musiał zmierzyć wartości żadnego składnika więcej niż jeden raz.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwól, by elektrony same udzieliły odpowiedzi na twoje własne "problemy praktyczne"!

Uwagi:

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​studenci potrzebują wielu ćwiczeń z analizą obwodów, aby stać się biegły. W tym celu instruktorzy zwykle zapewniają swoim uczniom wiele problemów związanych z praktyką i udzielają odpowiedzi uczniom, którzy mogą sprawdzić swoją pracę. Takie podejście sprawia, że ​​uczniowie biegle posługują się teorią obwodów, ale nie potrafią ich w pełni wykształcić.

Uczniowie nie potrzebują jedynie praktyki matematycznej. Potrzebują także prawdziwych, praktycznych ćwiczeń w budowaniu obwodów i korzystaniu z urządzeń testowych. Sugeruję następujące alternatywne podejście: uczniowie powinni budować własne "problemy praktyczne" z rzeczywistymi komponentami i próbować matematycznie przewidywać różne wartości napięcia i prądu. W ten sposób teoria matematyczna "ożywa", a uczniowie zyskują praktyczną biegłość, której nie zyskaliby jedynie przez rozwiązywanie równań.

Innym powodem zastosowania tej metody jest nauczenie studentów metody naukowej : proces testowania hipotezy (w tym przypadku matematycznych przewidywań) poprzez przeprowadzenie prawdziwego eksperymentu. Uczniowie będą również rozwijać prawdziwe umiejętności rozwiązywania problemów, ponieważ czasami popełniają błędy konstrukcyjne obwodu.

Spędź kilka chwil ze swoją klasą, aby zapoznać się z niektórymi "zasadami" budowania obwodów przed ich rozpoczęciem. Porozmawiaj o tych problemach ze swoimi uczniami w taki sam sposób, w jaki zwykle omawiasz pytania z arkusza roboczego, zamiast po prostu mówić im, czego powinni i czego nie powinni robić. Nigdy nie przestaje mnie dziwić, jak słabo studenci chwytają instrukcje, gdy są prezentowane w typowym wykładzie (monolog instruktorski)!

Uwaga dla instruktorów, którzy mogą narzekać na "zmarnowany" czas wymagany do tego, aby uczniowie zbudowali rzeczywiste obwody zamiast tylko matematycznej analizy obwodów teoretycznych:

Jaki jest cel studentów, którzy biorą udział w kursie "itemsheetpanel panel-default" itemscope>

pytanie 2

Technik tworzy własny zestaw testów dźwiękowych do wykorzystania w rozwiązywaniu problemów z elektronicznym obwodem audio. Zestaw testowy jest w zasadzie czułym wykrywaczem, umożliwiającym słyszenie sygnałów audio o niskiej mocy:

W jakim celu obie diody służą w tym obwodzie "# 2"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Diody służą do ochrony słuchacza przed bardzo głośnymi głośnościami, w razie przypadkowego podłączenia do dużego źródła napięcia.

Pytanie kontrolne: celem transformatora jest zwiększenie efektywnej impedancji słuchawek, od 8 Ω do znacznie większej wartości. Oblicz tę większą wartość, biorąc pod uwagę współczynnik obrotu transformatora wynoszący 22: 1.

Uwagi:

Moje pierwsze spotkanie z tym zastosowaniem diod nastąpiło, gdy byłem dość młody, lutując razem zestaw multimetrem. Byłem bardzo zdezorientowany, dlaczego ruch licznika miał podłączone dwie diody równolegle w ten sposób. W tamtym czasie wiedziałem tylko o diodach, że działały one jako jednokierunkowe zawory na energię elektryczną. Nie rozumiałem, że mają znaczny spadek napięcia w przód, co jest kluczem do zrozumienia, jak działają w takich aplikacjach. Chociaż może to wydawać się dość niekonwencjonalnym zastosowaniem diod, w rzeczywistości jest raczej powszechne.

Nawiasem mówiąc, bardzo polecam studentom zbudowanie takiego zestawu testów audio do własnych celów eksperymentalnych. Nawet bez wzmacniacza, ten instrument jest niezwykle czuły. Niedrogi transformator mocy o napięciu 120 V / 6 V działa dobrze jako transformator dopasowujący impedancję i jest wystarczająco izolowany, aby zapewnić duży margines bezpieczeństwa (izolacja elektryczna) dla większości zastosowań. Stary transformator mikrofalowy nad zasilaniem działa jeszcze lepiej (gdy jest używany w konfiguracji obniżającej), dając kilka tysięcy woltów izolacji między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.

Obwód działa nawet w celu wykrycia sygnałów DC i sygnałów AC z częstotliwościami poza zakresem audio. Poprzez nawiązanie i zerwanie kontaktu z sondą (-ami) testującymi, dźwięki "drapania" będą wytwarzane, jeśli obecny jest sygnał o odpowiedniej wielkości. Z moimi tanimi słuchawkami "Radio Shack" z zamkniętymi kielichami jestem w stanie niezawodnie wykrywać prądy stałe o wartości poniżej 0, 1 μA za pomocą mojego detektora! Twój przebieg może się różnić w zależności od tego, jak dobry jest Twój słuch i jak czułe są twoje słuchawki.

Użyłem własnego detektora dźwięku wiele razy zamiast oscyloskopu, aby wykryć zniekształcenia w obwodach audio (bardzo surowe oceny, uważam, nie precyzję w ogóle), a nawet jako detektor napięcia stałego (wykrywanie napięcia wyjściowego fotowoltaiki zwykłego DOPROWADZIŁO). Może on być używany jako czuły instrument "zerowy" zarówno w obwodach mostkowych AC jak i DC (ponownie detekcja DC wymaga wykonania i przerwania kontaktu z obwodem, słuchania "klikania" lub "drapania" dźwięków w słuchawkach).

Kolejną fajną rzeczą związaną z tym czujnikiem jest podłączenie go do otwartej cewki drutu i "słuchanie" dla pól magnetycznych prądu przemiennego. Umieść taką cewkę w pobliżu działającego dysku twardego komputera i możesz usłyszeć serpentyny odczytu / zapisu w akcji!

Jeśli nie jest to dla ciebie jasne, jestem bardzo entuzjastycznie nastawiony do potencjału tego obwodu, jeśli chodzi o zaangażowanie i naukę uczniów. . .

pytanie 3

Po uruchomieniu przełącznika przyciskowego w tym obwodzie, elektrozawór włącza się:

Jedynym problemem związanym z tym prostym obwodem jest to, że styki przełączające są narażone na rozległe wyładowania łukowe, za każdym razem, gdy elektromagnes jest odłączony od zasilania. Jednym ze sposobów zwalczania tego łuku elektrycznego jest jednak połączenie zwykłej diody prostowniczej równolegle z solenoidem w następujący sposób:

Wyjaśnij, co powoduje nadmierne wyładowanie łukowe na stykach przełącznika i jak całkowicie eliminuje to obecność diody w obwodzie.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Wyładowanie łukowe jest spowodowane "odbiciem indukcyjnym", a dioda zapobiega temu poprzez zapewnienie pełnego obwodu, aby prąd cewki indukcyjnej mógł się rozładować podczas otwierania przełącznika.

Uwagi:

To pytanie stanowi doskonałą okazję do przeglądu teorii cewki indukcyjnej, szczególnie kierunku prądu i polaryzacji napięcia cewki indukcyjnej podczas ładowania w porównaniu do rozładowania. Analiza tego obwodu zostanie uproszczona poprzez narysowanie schematu.

Pytanie 4

Co zarejestruje amperomierz (o rezystancji wejściowej 0, 5 Ω) po podłączeniu równolegle do diody w tym obwodzie "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00984x01.png" >

Zwykle amperomierze są połączone szeregowo ze składnikiem, którego prąd ma zostać zmierzony. Jednak w tym przypadku dopuszczalne jest połączenie równoległe. Wyjaśnij dlaczego, i określ aktualny odczyt amperomierza w tym obwodzie.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Amperomierz zarejestruje prąd o wartości 4 mA.

Uwagi:

Bardzo ważnym punktem, który należy zadać uczniom, jest to, jak ustalili wskazanie licznika. Jaką technikę analizy obwodu stosowali i dlaczego?

Podkreśl rozwiązanie tego problemu bez użycia kalkulatora do matematyki. Czy twoi uczniowie są w stanie określić wynik przez samą ocenę? Czy współczynnik rezystancji wejściowej znacząco wpływa na obliczenia?

Pytanie 5

Załóżmy, że bardzo ważny element wyposażenia elektronicznego (np. Sterowanie zamykaniem reaktora jądrowego) musi być zasilany nieprzerwaną mocą prądu stałego. Ze względu na niezawodność ten obwód pobiera moc z trzech (redundantnych) źródeł napięcia stałego:

Jedynym problemem związanym z tym scenariuszem jest możliwość wewnętrznego zwarcia w jednym z tych źródeł zasilania. Opisz, co by się stało, gdyby jedno z trzech źródeł zasilania prądu stałego rozwinęło wewnętrzne zwarcie i wyjaśnij, jak można uniknąć tego problemu, umieszczając diody w obwodzie.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pytanie dotyczące wyzwania: byłoby dobrze, gdyby w systemie znajdowały się lampki kontrolne ostrzegające personel obsługi o zwarciu zasilania. Czy jest jakikolwiek sposób na umieszczenie żarówek w tym systemie gdzieś tak, aby się zaświeciło w przypadku awarii zasilania "Notatki ukryte"> Uwagi:

Omów z uczniami zarówno naturę problemu, jak i rozwiązania. Dlaczego proponowane rozwiązanie działa w celu wyeliminowania awarii zasilania w przypadku zwarcia wewnątrz jednego ze źródeł zasilania?

Pytanie 6

Używanie diody komutującej (zwanej czasem diodą wolnobieżną ) w celu wyeliminowania łuku elektrycznego łączeniowego dla obciążeń indukcyjnych w obwodzie prądu stałego działa dobrze, ale ma niefortunny efekt uboczny:

Gdy dioda jest na swoim miejscu, czas uwalniania elektromagnesu wzrasta w sposób wymierny. Innymi słowy, trwa dłużej, aż cewka elektromagnetyczna całkowicie zdeagnesuje po rozwarciu styków przełącznika, niż gdyby w obwodzie nie było diody.

Wyjaśnij, dlaczego tak jest, a także zaproponuj rozwiązanie minimalizujące czas zwolnienia elektromagnesu.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Obecność diody komutującej zwiększa czas zwolnienia elektromagnesu, ponieważ stała czasowa L / R obwodu wyłączającego zasilanie jest znacznie dłuższa niż w przypadku braku diody w miejscu. Rozwiązaniem tego problemu jest zmniejszenie stałej czasowej L / R obwodu rozładowania (pozwolę ci dowiedzieć się, jak!).

Uwagi:

To pytanie jest dobrym przeglądem teorii stałej czasowej cewki indukcyjnej i stawia uczniom wyzwanie polegające na poddaniu ich kontroli obwodom o stałej czasowej L / R poprzez przetestowanie rozwiązania tego problemu.

Po ustaleniu rozwiązania zapytaj uczniów, czy rozwiązanie wprowadza (lub wprowadza ponownie, w zależności od przypadku) jakiekolwiek inne problemy w obwodzie.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →