Cálculos importantes en electrónica: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Este Instructable tiene la intención de enumerar algunos de los cálculos importantes que los ingenieros / fabricantes electrónicos deben tener en cuenta. Francamente, hay muchas fórmulas que pueden encajar en esta categoría. Así que he limitado este Instructable solo a fórmulas básicas.

Para la mayoría de las fórmulas enumeradas, también agregué un enlace a calculadoras en línea que pueden ayudarlo a realizar estos cálculos con facilidad cuando se vuelve engorroso y requiere mucho tiempo.

Paso 1: Calculadora de duración de la batería

Al alimentar proyectos con baterías, es esencial que sepamos la duración esperada de que una batería puede alimentar su circuito / dispositivo. Esto es importante para extender la vida útil de la batería y evitar fallas inesperadas en su proyecto. Hay dos fórmulas importantes asociadas con esto.

Duración máxima que una batería puede alimentar a una carga

Duración de la batería = capacidad de la batería (mAh o Ah) / corriente de carga (mA o A)

Tasa a la que la carga extrae corriente de la batería

Tasa de descarga C = Corriente de carga (mA o A) / Capacidad de la batería (mAh o Ah)

La tasa de descarga es un parámetro importante que decide cuánta corriente puede extraer un circuito de forma segura de una batería. Esto generalmente está marcado en la batería o se proporcionará en su hoja de datos.

Ejemplo:

Capacidad de la batería = 2000 mAh, corriente de carga = 500 mA

Duración de la batería = 2000 mAh / 500 mA = 4 horas

Tasa de descarga C = 500mA / 2000mAh = 0.25 C

Aquí hay una calculadora en línea de duración de la batería.

Paso 2: Disipación de energía del regulador lineal

Los reguladores lineales se utilizan cuando necesitamos un voltaje fijo para alimentar un circuito o dispositivo. Algunos de los reguladores de voltaje lineal más populares son la serie 78xx (7805, 7809, 7812, etc.). Estos reguladores lineales funcionan disminuyendo el voltaje de entrada y proporcionan un voltaje de salida constante en la salida. La disipación de potencia en estos reguladores lineales a menudo se pasa por alto. Conocer la potencia disipada es muy importante para que los diseñadores puedan usar disipadores de calor para compensar la alta disipación de potencia. Esto se puede calcular usando la siguiente fórmula

La disipación de potencia viene dada por la fórmula

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Para calcular la corriente de salida

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Ejemplo:

Voltaje de entrada - 9 V, voltaje de salida - 5 V, salida de corriente -1A Resultado

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 vatios

Calculadora en línea para la disipación de potencia del regulador lineal.

Paso 3: Calculadora de divisor de voltaje

Los divisores de voltaje se utilizan para dividir los voltajes entrantes a los niveles de voltaje deseados. Esto es muy útil para producir voltajes de referencia en circuitos. El divisor de voltaje generalmente se construye usando al menos dos resistencias. Obtenga más información sobre cómo funcionan los divisores de voltaje. La fórmula utilizada con los divisores de voltaje es

Para determinar el voltaje de salida Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Para determinar R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

Para determinar R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

Para determinar el voltaje de entrada Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Ejemplo:

Vin = 12 V, R1 = 200k, R2 = 2k

Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Vout = (2k x 12) / (200k + 2k)

=0.118

= 0,12 V

Paso 4: Calculadora de tiempo RC

Los circuitos RC se utilizan para generar retardos de tiempo en muchos circuitos. Esto se debe a la acción de la resistencia que influye en la corriente de carga que fluye al condensador. Cuanto mayor sea la resistencia y la capacitancia, más tiempo tardará el capacitor en cargarse y esto se mostrará como retraso. Esto se puede calcular mediante la fórmula.

Para determinar el tiempo en segundos

T = RC

Para determinar R

R = T / C

Para determinar C

C = T / R

Ejemplo:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10 ^ -6

T = 0,1 ms

Pruebe esta calculadora en línea de constante de tiempo RC.

Paso 5: Resistencia LED

Los LED son bastante comunes en los circuitos electrónicos. Además, los LED se utilizarán a menudo con resistencias en serie de limitación de corriente para evitar daños por exceso de flujo de corriente. Esta es la fórmula utilizada para calcular el valor de resistencia en serie utilizado con LED

R = (Vs - Vf) / Si

Ejemplo

Si está usando LED con Vf = 2.5V, If = 30mA y voltaje de entrada Vs = 5V. Entonces la resistencia será

R = (5 - 2,5 V) / 30 mA

= 2,5 V / 30 mA

= 83 ohmios

Paso 6: Multivibrador monoestable y estable con IC 555

555 IC es un chip versátil que tiene una amplia gama de aplicaciones. Desde generar ondas cuadradas, modulación, retrasos de tiempo, activación de dispositivos, 555 puede hacerlo todo. Astable y Monoestable son dos modos de uso común cuando se trata de 555.

Multivibrador estable: produce un pulso de onda cuadrada como salida con frecuencia fija. Esta frecuencia la deciden las resistencias y los condensadores que se utilizan con ella.

Con valores de RA, RC y C dados. La frecuencia y el ciclo de trabajo se pueden calcular utilizando la siguiente fórmula

Frecuencia = 1,44 / ((RA + 2RB) C)

Ciclo de trabajo = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Usando valores RA, RC y F, la capacitancia se puede calcular usando la siguiente fórmula

Condensador = 1,44 / ((RA + 2RB) F)

Ejemplo:

Resistencia RA = 10 kohm, Resistencia RB = 15 kohm, Capacitancia C = 100 microfaradios

Frecuencia = 1,44 / ((RA + 2RB) * c)

= 1,44 / ((10k + 2 * 15k) * 100 * 10 ^ -6)

= 1,44 / ((40 KB) * 10 ^ -4)

= 0,36 Hz

Ciclo de trabajo = (RA + RB) / (RA + 2RB)

= (10k + 15k) / (10k + 2 * 15k)

= (25k) / (40k)

=62.5 %

Multivibrador monoestable

En este modo, el IC 555 producirá una señal alta durante un cierto período de tiempo cuando la entrada del disparador sea baja. Se utiliza para generar retrasos de tiempo.

Con R y C dados, podemos calcular el retardo de tiempo usando la siguiente fórmula

T = 1,1 x R x C

Para determinar R

R = T / (C x 1,1)

Para determinar C

C = T / (1,1 x R)

Ejemplo:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100 k x 10 uF

= 0,11 segundos

Aquí está la calculadora en línea para multivibrador Astable y multivibrador monoestable

Paso 7: Resistencia, voltaje, corriente y potencia (RVCP)

Empezaremos por lo básico. Si conoce la electrónica, es posible que haya sabido el hecho de que la resistencia, el voltaje, la corriente y la potencia están interrelacionados. Cambiar uno de los anteriores alterará otros valores. La fórmula para este cálculo es

Para determinar el voltaje V = IR

Para determinar la corriente I = V / R

Para determinar la resistencia R = V / I

Para calcular la potencia P = VI

Ejemplo:

Consideremos los siguientes valores

R = 50 V, I = 32 mA

V = yo x R

= 50 x 32 x 10 ^ -3

= 1,6 V

Entonces el poder sera

P = V x yo

= 1,6 x 32 x10 ^ -3

= 0.0512Watts

Aquí hay una calculadora de la ley de ohmios en línea para calcular la resistencia, el voltaje, la corriente y la potencia.

Actualizaré este Instructable con más fórmulas.

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