Cálculos importantes em eletrônica: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Este Instructable tem a intenção de listar alguns dos cálculos importantes que os engenheiros / fabricantes eletrônicos precisam estar cientes. Francamente, existem muitas fórmulas que podem se enquadrar nessa categoria. Portanto, eu limitei este Instructable apenas a fórmulas básicas.

Para a maioria das fórmulas listadas, também adicionei um link para calculadoras on-line que podem ajudá-lo a realizar esses cálculos com facilidade quando se tornarem incômodos e demorados.

Etapa 1: Calculadora de vida útil da bateria

Ao alimentar projetos com baterias, é essencial que saibamos por quanto tempo uma bateria pode alimentar seu circuito / dispositivo. Isso é importante para estender a vida útil da bateria e evitar falhas inesperadas de seu projeto. Existem duas fórmulas importantes associadas a isso.

Duração máxima que uma bateria pode alimentar uma carga

Vida útil da bateria = Capacidade da bateria (mAh ou Ah) / Corrente de carga (mA ou A)

Taxa em que a carga extrai corrente da bateria

Taxa de descarga C = Corrente de carga (mA ou A) / Capacidade da bateria (mAh ou Ah)

A taxa de descarga é um parâmetro importante que decide quanta corrente um circuito pode consumir com segurança de uma bateria. Isso geralmente é marcado na bateria ou será fornecido em sua folha de dados.

Exemplo:

Capacidade da bateria = 2000mAh, corrente de carga = 500mA

Vida útil da bateria = 2000mAh / 500mA = 4 horas

Taxa de descarga C = 500mA / 2000mAh = 0,25 C

Aqui está uma calculadora online da duração da bateria.

Etapa 2: Dissipação de energia do regulador linear

Os reguladores lineares são usados quando precisamos de uma tensão fixa para alimentar um circuito ou dispositivo. Alguns dos reguladores de tensão linear populares são da série 78xx (7805, 7809, 7812 e assim por diante). Este regulador linear funciona diminuindo a tensão de entrada e fornece uma tensão de saída estável na saída. A dissipação de energia nesses reguladores lineares costuma ser esquecida. Saber a potência dissipada é muito importante para que os projetistas possam usar dissipadores de calor para compensar a alta dissipação de potência. Isso pode ser calculado usando a fórmula abaixo

A dissipação de potência é dada pela fórmula

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Para calcular a corrente de saída

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Exemplo:

Tensão de entrada - 9V, tensão de saída - 5V, saída de corrente -1A Resultado

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4Watts

Calculadora online para dissipação de potência do regulador linear.

Etapa 3: Calculadora do divisor de tensão

Divisores de tensão são usados para dividir as tensões de entrada nos níveis de tensão desejados. Isso é muito útil para produzir tensões de referência em circuitos. O divisor de tensão geralmente é construído usando pelo menos dois resistores. Saiba mais sobre como funcionam os divisores de tensão. A fórmula usada com divisores de tensão são

Para determinar a tensão de saída 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 a tensão de entrada Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Exemplo:

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

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

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

=0.118

= 0,12 V

Etapa 4: Calculadora de tempo RC

Os circuitos RC são usados para gerar atrasos em muitos circuitos. Isso se deve à ação do resistor influenciando a corrente de carga que flui para o capacitor. Quanto maiores a resistência e a capacitância, mais tempo leva para o capacitor carregar e isso será exibido como atraso. Isso pode ser calculado usando a fórmula.

Para determinar o tempo em segundos

T = RC

Para determinar R

R = T / C

Para determinar C

C = T / R

Exemplo:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10 ^ -6

T = 0,1ms

Experimente esta calculadora online de constante de tempo RC.

Etapa 5: Resistor de LED

Os LEDs são bastante comuns em circuitos eletrônicos. Além disso, os LEDs serão frequentemente usados com o resistor em série de limitação de corrente para evitar danos ao fluxo de corrente excessivo. Esta é a fórmula usada para calcular o valor do resistor em série usado com LED

R = (Vs - Vf) / Se

Exemplo

Se você estiver usando LED com Vf = 2,5V, If = 30mA e tensão de entrada Vs = 5V. Então o resistor será

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

= 2,5V / 30mA

= 83 ohm

Etapa 6: Multivibrador astável e monoestável usando IC 555

O 555 IC é um chip versátil que possui uma ampla gama de aplicações. Desde a geração de ondas quadradas, modulação, atrasos de tempo, ativação de dispositivos, o 555 pode fazer tudo. Astable e Monostable são dois modos comumente usados quando se trata de 555.

Multivibrador astável - Produz pulso de onda quadrada como saída com frequência fixa. Essa frequência é decidida por resistores e capacitores usados com ela.

Com determinados valores de RA, RC e C. A frequência e o ciclo de trabalho podem ser calculados usando a fórmula abaixo

Frequência = 1,44 / ((RA + 2RB) C)

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

Usando os valores RA, RC e F, a capacitância pode ser calculada usando a fórmula abaixo

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

Exemplo:

Resistência RA = 10 kohm, Resistência RB = 15 kohm, Capacitância C = 100 microfarads

Frequência = 1,44 / ((RA + 2RB) * c)

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

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

= 0,36 Hz

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

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

= (25k) / (40k)

=62.5 %

Multivibrador monoestável

Neste modo, o IC 555 produzirá um sinal alto por um certo período de tempo quando a entrada do acionador for baixa. É usado para gerar atrasos de tempo.

Com R e C dados, podemos calcular o atraso de tempo usando a fórmula abaixo

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)

Exemplo:

R = 100k, C = 10uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100k x10uF

= 0,11 seg

Aqui está a calculadora online para multivibrador Astable e multivibrador monoestável

Etapa 7: Resistência, Tensão, Corrente e Potência (RVCP)

Começaremos do básico. Se você for apresentado à eletrônica, deve saber o fato de que resistência, tensão, corrente e potência estão inter-relacionados. Alterar um dos itens acima irá alterar outros valores. A fórmula para este cálculo é

Para determinar a tensão V = IR

Para determinar a corrente I = V / R

Para determinar a resistência R = V / I

Para calcular a potência P = VI

Exemplo:

Vamos considerar os valores abaixo

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10 ^ -3

= 1,6 V

Então o poder será

P = V x I

= 1,6 x 32 x 10 ^ -3

= 0,0512Watts

Aqui está uma calculadora online de lei de Ohms para calcular resistência, tensão, corrente e potência.

Vou atualizar este Instructable com mais fórmulas.

Deixe seus comentários e sugestões abaixo e me ajude a adicionar mais fórmulas a este Instructable.