Keseluruhan komponen elektronik boleh dimasukkan ke dalam dua kategori luas, satu komponen aktif dan yang lain sebagai komponen Pasif. Komponen Pasif merangkumi Perintang (R), Kapasitor (C) dan Induktor (L). Ini adalah tiga komponen yang paling banyak digunakan dalam litar elektronik dan anda akan menjumpainya di hampir setiap litar aplikasi. Ketiga-tiga komponen ini bersama-sama dalam kombinasi yang berbeza akan membentuk litar RC, RL dan RLC dan mereka mempunyai banyak aplikasi seperti dari litar penapisan, choke light Tube, multivibrator dll. Oleh itu, dalam tutorial ini kita akan mempelajari asas litar ini, teori di sebalik mereka dan cara menggunakannya di litar kami.
Sebelum kita memasuki topik utama mari kita fahami apa yang dilakukan R, L dan C dalam litar.
Resistor: Resistor dilambangkan dengan huruf "R". Perintang adalah unsur yang membuang tenaga kebanyakannya dalam bentuk haba. Ia akan mengalami penurunan Voltan di atasnya yang tetap tetap untuk nilai tetap arus yang mengalir melaluinya.
Kapasitor: Kapasitor dilambangkan dengan huruf "C". Kapasitor adalah elemen yang menyimpan tenaga (sementara) dalam bentuk medan elektrik. Kapasitor menahan perubahan voltan. Terdapat banyak jenis kapasitor, yang mana kebanyakannya digunakan kapasitor seramik dan kapasitor elektrolitik. Mereka mengecas dalam satu arah dan melepaskan pada arah yang bertentangan
Induktor: Induktor dilambangkan dengan huruf "L". Induktor juga serupa dengan kapasitor, ia juga menyimpan tenaga tetapi disimpan dalam bentuk medan magnet. Induktor menentang perubahan arus. Induktor biasanya merupakan wayar luka gegelung dan jarang digunakan jika dibandingkan dengan dua komponen sebelumnya.
Apabila Resistor, Kapasitor dan Induktor ini disatukan, kita dapat membentuk litar seperti rangkaian RC, RL dan RLC yang menunjukkan tindak balas bergantung pada masa dan frekuensi yang akan berguna dalam banyak aplikasi AC seperti yang telah disebutkan sebelumnya. A RC / RL / RLC litar boleh digunakan sebagai penapis, pengayun dan banyak lagi ia tidak mungkin untuk merangkumi setiap aspek dalam tutorial ini, jadi kita akan belajar tingkah laku asas mereka dalam tutorial ini.
Prinsip asas litar RC / RL dan RLC:
Sebelum kita memulakan dengan setiap topik, mari kita fahami bagaimana Perintang, Kapasitor dan Induktor berkelakuan dalam litar elektronik. Untuk tujuan pemahaman mari kita mempertimbangkan litar sederhana yang terdiri daripada kapasitor dan perintang secara bersiri dengan bekalan kuasa (5V). Dalam kes ini apabila bekalan kuasa disambungkan ke pasangan RC, voltan merintangi Perintang (Vr) meningkat ke nilai maksimumnya sementara voltan merentasi kapasitor (Vc) tetap pada sifar, kemudian perlahan-lahan kapasitor mula membina muatan dan dengan demikian voltan merintangi perintang akan menurun dan voltan merentasi kapasitor akan meningkat sehingga voltan perintang (Vr) telah mencapai Zero dan Kapasitor voltan (Vc) telah mencapai nilai maksimumnya. Litar dan bentuk gelombang dapat dilihat dalam GIF di bawah
Mari kita menganalisis bentuk gelombang pada gambar di atas untuk memahami apa sebenarnya yang berlaku di litar. Bentuk gelombang yang digambarkan dengan baik ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Apabila suis dihidupkan voltan melintasi perintang (gelombang merah) mencapai maksimum dan voltan merentasi kapasitor (gelombang biru) kekal pada sifar. Kemudian kapasitor mengecas dan Vr menjadi sifar dan Vc menjadi maksimum. Begitu juga apabila suis dimatikan kapasitor melepaskan dan oleh itu voltan negatif muncul di seluruh Perintang dan ketika kapasitor melepaskan kapasitor dan voltan perintang menjadi sifar seperti yang ditunjukkan di atas.
Perkara yang sama dapat dilihat untuk induktor juga. Ganti kapasitor dengan induktor dan bentuk gelombang akan dicerminkan, iaitu voltan merintangi perintang (Vr) akan menjadi sifar apabila suis dihidupkan kerana keseluruhan voltan akan muncul di seberang Induktor (Vl). Oleh kerana induktor mengecas voltan melintasi (Vl) ia akan mencapai sifar dan voltan melintang perintang (Vr) akan mencapai voltan maksimum.
Litar RC:
The RC litar (Perintang Kapasitor Circuit) akan terdiri daripada kapasitor dan perintang disambungkan sama ada dalam siri atau selari kepada voltan atau sumber semasa. Jenis litar ini juga disebut sebagai penapis RC atau rangkaian RC kerana paling sering digunakan dalam aplikasi penyaringan. Litar RC dapat digunakan untuk membuat beberapa penapis kasar seperti saringan lulus rendah, lulus tinggi dan Jalur Lintas. A litar tertib pertama RC akan terdiri daripada hanya satu perintang dan satu kapasitor dan kami akan menganalisis sama dalam tutorial ini
Untuk memahami litar RC mari kita membuat litar Asas pada proteus dan menghubungkan beban di seluruh ruang lingkup untuk menganalisis bagaimana ia berkelakuan. Litar bersama dengan bentuk gelombang diberikan di bawah
Kami telah menghubungkan beban (bola lampu) rintangan yang diketahui 1k Ohm secara bersiri dengan kapasitor 470uF untuk membentuk litar RC. Litar dikuasakan oleh bateri 12V dan suis digunakan untuk menutup dan membuka litar. Bentuk gelombang diukur melintasi mentol beban dan ditunjukkan dengan warna kuning pada gambar di atas.
Pada mulanya apabila suis terbuka voltan maksimum (12V) muncul melintasi beban mentol resistif (Vr) dan voltan merentasi kapasitor akan menjadi sifar. Apabila suis ditutup voltan melintasi perintang akan turun ke sifar dan kemudian sebagai kapasitor mengecas voltan akan mencapai kembali maksimum seperti yang ditunjukkan dalam grafik.
Masa yang diperlukan untuk kapasitor dicas diberikan oleh formula T = 5Ƭ, di mana “Ƭ” mewakili tou (Pemalar masa).
Mari kita mengira masa yang diperlukan untuk kapasitor kita diisi dalam litar.
RC = RC = (1000 * (470 * 10 ^ -6)) = 0.47 saat T = 5Ƭ = (5 * 0.47) T = 2.35 saat.
Kami telah mengira bahawa masa yang diperlukan untuk kapasitor untuk mengisi adalah 2.35 saat, yang sama juga dapat disahkan dari grafik di atas. Masa yang diperlukan untuk Vr mencapai dari 0V hingga 12V adalah sama dengan masa yang diperlukan untuk kapasitor untuk mengisi dari 0V hingga voltan maksimum. Grafik digambarkan menggunakan kursor pada gambar di bawah.
Begitu juga kita dapat mengira voltan merentasi kapasitor pada waktu tertentu dan arus melalui kapasitor pada waktu tertentu dengan menggunakan formula di bawah
V (t) = V B (1 - e -t / RC) I (t) = I o (1 - e -t / RC)
Di mana, V B adalah voltan bateri dan I o adalah arus keluaran litar. Nilai t adalah masa (dalam beberapa saat) di mana nilai voltan atau arus kapasitor harus dikira.
Litar RL:
The RL Circuit (Resistor Peraruh Circuit) akan terdiri daripada sebuah peraruh dan perintang lagi disambungkan sama ada dalam siri atau selari. Litar RL siri akan didorong oleh sumber voltan dan litar RL selari akan didorong oleh sumber arus. Litar RL biasanya digunakan sebagai penapis pasif, litar RL pesanan pertama dengan hanya satu induktor dan satu kapasitor ditunjukkan di bawah
Begitu juga dalam rangkaian RL kita harus mengganti Kapasitor dengan Induktor. Mentol lampu dianggap bertindak sebagai beban perintang tulen dan rintangan mentol ditetapkan pada nilai yang diketahui 100 ohm.
Apabila litar terbuka, voltan merentasi beban resistif akan maksimum dan apabila suis ditutup voltan dari bateri dikongsi antara induktor dan beban resistif. Induktor mengecas dengan cepat dan oleh itu penurunan voltan secara tiba-tiba akan dialami oleh beban resistif R.
Masa yang diperlukan untuk induktor untuk mengisi dapat dihitung menggunakan formula T = 5Ƭ, di mana "Ƭ" mewakili tou (Pemalar masa).
Marilah kita mengira masa yang diperlukan untuk induktor kita diisi dalam litar. Di sini kita telah menggunakan induktor nilai 1mH dan perintang nilai 100 Ohm
Ƭ = L / R = (1 * 10 ^ -3) / (100) = 10 ^ -5 saat T = 5Ƭ = (5 * 10 ^ -5) = 50 * 10 ^ -6 T = 50 u saat.
Begitu juga, kita juga dapat mengira voltan melintang Induktor pada waktu tertentu dan arus melalui Induktor pada waktu tertentu dengan menggunakan formula di bawah
V (t) = V B (1 - e -tR / L) I (t) = I o (1 - e -tR / L)
Di mana, V B adalah voltan bateri dan I o adalah arus keluaran litar. Nilai t adalah masa (dalam beberapa saat) di mana nilai voltan atau arus Induktor harus dikira.
Litar RLC:
A litar RLC seperti namanya akan terdiri daripada perintang, kapasitor dan Pengaruh disambung secara siri atau selari. Litar membentuk litar Oscillator yang sangat biasa digunakan pada penerima Radio dan televisyen. Ia juga biasa digunakan sebagai rangkaian peredam dalam aplikasi analog. Harta resonans litar RLC pesanan pertama dibincangkan di bawah
The litar RLC juga dikenali sebagai litar siri resonans, litar berayun atau litar ditala. Litar ini mempunyai kemampuan untuk memberikan isyarat frekuensi resonan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah
Di sini kita mempunyai kapasitor C1 100u dan Induktor L1 10mH siri timah yang disambungkan melalui suis. Oleh kerana wayar yang menghubungkan C dan L akan mempunyai beberapa rintangan dalaman, diasumsikan bahawa terdapat sedikit rintangan kerana wayar.
Pada mulanya, kami memastikan suis 2 tetap terbuka dan menutup suis 1 untuk mengisi kapasitor dari sumber bateri (9V). Kemudian setelah kapasitor diisi suis 1 dibuka dan kemudian suis 2 ditutup.
Sebaik sahaja suis ditutup, cas yang disimpan di dalam kapasitor akan bergerak ke arah induktor dan mengecasnya. Setelah kapasitor dilepaskan sepenuhnya, induktor akan mula melepaskan kembali ke kapasitor dengan cara ini cas akan mengalir ke sana kemari antara induktor dan kapasitor. Tetapi kerana akan ada beberapa kehilangan caj selama proses ini, jumlah caj secara beransur-ansur akan menurun hingga mencapai sifar seperti yang ditunjukkan dalam grafik di atas.
Permohonan:
Resistor, Induktor dan Kapasitor mungkin merupakan komponen normal dan sederhana tetapi apabila digabungkan untuk berkumpul untuk membentuk litar seperti litar RC / RL dan RLC, mereka memperlihatkan tingkah laku yang rumit yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi. Sebilangan kecil daripadanya disenaraikan di bawah
- Sistem komunikasi
- Pemprosesan isyarat
- Voltan / Pembesaran semasa
- Pemancar gelombang radio
- Penguat RF
- Litar LC resonan
- Litar penala berubah
- Litar pengayun
- Litar penapisan