Onko induktorista mitään hyötyä tässä?

Kyllä! Aivan kuten kondensaattori vastustaa jännitteen muutoksia, induktori vastustaa virran muutoksia. Koska kirkkaus on virran funktio, jos vaihdat virtaa hitaasti, muutat kirkkautta hitaasti. Voit tehdä tämän:

^{simuloi tätä virtapiiriä - Kaavio luotu CircuitLab sup >}

Tässä R1 on vain tavallinen virtaa rajoittava vastus, joka lasketaan samalla tavalla kuin tavallisesti. D2 on välttämätön, jotta kun SW1 avataan, virralla on vielä polku, jotta LED voi häivyttää.

Nyt ihanteellisen kelan määrittelevä toiminto on:

$$ v (t) = L \ frac {\ mathrm di} {\ mathrm dt} $$

Englanniksi induktorin jännite on yhtä suuri kuin virran muutosnopeus (in ampeeria sekunnissa) kertaa induktanssi (henrys).

Oletetaan nyt, että halusimme LEDin siirtyvän päälle tai pois päältä (tai sammumaan päälle) yli sekunnin ajan. Voisimme ratkaista tuon differentiaaliyhtälön, mutta se on vähän tuskaa, koska L1: n läpi kulkevan virran kasvaessa kasvaa myös R1: n kautta kulkeva virta. Ohmin lain mukaan tämä tarkoittaa, että myös jännite R1: n yli kasvaa, ja koska D1: n, R1: n ja L1: n koko jännitteen on oltava 9 V, enemmän jännitettä R1: n yli tarkoittaa vähemmän jännitettä L1: n yli.

Onneksi vain kuten vastus-kondensaattoripiireillä, vastus-induktoripiireillä on aikavakio. Tämä on aika, joka kuluu virran saavuttamiseen 63%: iin lopullisesta arvostaan ​​(jonka asettaa R1, jonka olet todennäköisesti valinnut tekemään lopulliseksi virraksi alle 20 mA, LED: nne mukaan).

Aikavakio on yksinkertaisesti induktanssi kertaa vastus. Jonkin tarkkuuden kustannuksella aiomme jättää diodin huomiotta asioiden yksinkertaistamiseksi. Joten sanotaan, että haluamme, että LED vie jotain noin 1 sekunnin ajan siirtymiseksi. Se tarkoittaa, että tarvitsemme jotain seuraavassa järjestyksessä:

$$ L_1 \ cdot R_1 = 1 \: \ mathrm s $$

Joten jos haluamme LEDillemme 15 mA: n, R1: n on oltava (jälleen likiarvot, joissa D1 jätetään huomioimatta) järjestyksessä \ $ 9 \: \ mathrm V / 0.015 \: \ mathrm A = 600 \: \ Omega \ $. Pyöristetään seuraavaan vakioarvoon: 680Ω. Joten:

$$ L_1 \ cdot 680 \: \ Omega = 1 \: \ mathrm s \\ L_1 = 1.47 \: \ mathrm {mH} $$

Tämä on täysin mahdollista, mutta hyvä insinööri tietää, että induktanssi tällä induktanssilla, joka ei kyllästy 15 mA: n virralla, on iso ja kallis. Induktorit ovat vain yleensä kipua perseeseen. On hienoa, että tämä piiri on yksinkertainen täysin passiivinen komponentti, mutta vaikka sisällytämme joitain aktiivisia komponentteja, lopputulos on todennäköisesti halvempi, jos se tarkoittaa, että voimme käyttää kondensaattoreita.

Esittelyssä: gyrator. Tämä on siisti konsepti, joka voi tehdä paljon asioita, mutta hyvin yleinen sovellus ja toteutus on simuloitu induktori. Se vie kondensaattorin ja tekee siitä näyttävän induktorilta, kuten näin:

Laskimme jo, että haluamme \ $ R_L = 680 \: \ Omega \ $ ja \ $ L = 1.47 \: \ mathrm {mH} \ $, joten voimme ratkaista \ $ RC \ $:

$$ 1.47 \: \ mathrm {mH} = (680 \: \ Omega ) RC \\ RC = 2.16 \ cdot 10 ^ {- 6} $$

Voimme valita minkä tahansa vastuksen ja minkä tahansa kondensaattorin siten, että niiden aikavakio on \ $ 2.16 \ cdot 10 ^ {- 6} \ $. Se antaa meille paljon joustavuutta. Se tarkoittaa myös sitä, että emme tarvitse edes suurta elektrolyyttikondensaattoria. Voimme käyttää halpaa keraamista kondensaattoria.

Sanotaan vain, koska meillä on paljon niitä osien laatikossa, haluamme \ $ R = 10 \: \ Omega \ $. Sitten:

$$ (10 \: \ Omega) C = 2,16 \ cdot 10 ^ {- 6} \\ C = 216 \: \ mathrm {nF} $$

Pyöristetään se lähimpään vakioarvoon 220 nF. Joten viimeinen piiri näyttää tältä:

^{simuloi tätä virtapiiriä}

Jos sinulla on ihanteellinen op-amp, tämä piiri toimii samalla tavalla kuin yllä oleva induktoriversio. Suurin ongelma, joka sinulla on todellisen op-amp: n kanssa, on se, että heidän lähdönsä eivät voi mennä kokonaan syöttökiskoihin. Joten valitse kisko-kisko-lajike, joka voi päästä ainakin riittävän lähelle positiivista kiskoa sammuttamaan LED: n. Jos se tekee op-amp-valintasi helpommaksi, voit myös siirtää LED-valon olemaan op-amp-ulostulossa, sitten op-amp: n on päästävä lähelle negatiivista kiskoa sammuttaakseen led-valon.

Tämä ei todellakaan ole ihanteellinen ratkaisu, mutta toivottavasti se on ainakin opettavainen. Voit tietysti saavuttaa jotain tämän simuloidun kelan kaltaisella melkein kaikella, jolla on vahvistus, kuten yksi BJT. Itse asiassa sillä voi olla joitain etuja: se voi olla yksinkertaisempaa, etkä saa törmätä rautateiden välisiin kysymyksiin. Tämä piiri antaa jonkinlaisen käsityksen siitä, kuinka aktiivinen laite voi tehdä kondensaattorista näyttävän induktorilta palautteen avulla. Itse asiassa, jos tarkastelet joitain muita BJT-ratkaisuja muissa vastauksissa, niillä voi olla samanlaisia ​​palautekokoonpanoja.

Yksinkertaisen RC-aikavakion avulla LED-valo voi syttyä hitaasti lataamalla suuren kondensaattorin.

Vähiten komponentteja käytettäessä virtakytkin olisi yksinkertaisesti, jos 9 V: n akku olisi kiinnitetty vai ei. aikavakio lasketaan R * C: llä. Joten esimerkissäni se vie noin:

$$ 710 \: \ Omega \ cdot 47 \: \ mathrm {\ mu F} = 33.4 \: \ mathrm {ms} $$

Jos haluat hallita enemmän aikavakiota, voit käyttää BJT: tä ja tehdä jotain vastaavaa:

Nyt voit vapaasti käyttää suurempaa R: tä sen sijaan, että se kaksinkertaistuisi LED-virranrajoittimena. Nostamalla BJT-perusvirtaa hitaasti, kollektorivirta kytkeytyy hitaasti, noin 1 s tässä esimerkissä.