Bir indüktör burada herhangi bir işe yarayabilir mi?
Evet! Bir kondansatörün voltajdaki değişikliklere direndiği gibi, bir indüktör de akımdaki değişikliklere direnir. Parlaklık akımın bir fonksiyonu olduğu için akımı yavaşça değiştirirseniz parlaklığı yavaşça değiştirirsiniz. Bunu yapabilirsiniz:
bu devreyi simüle edin - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şema sup >
Burada R1, her zamanki gibi hesaplanan olağan akım sınırlayıcı dirençtir. D2, SW1 açıldığında, akımın akması için hala bir yol olması ve böylece LED'in sönebilmesi için gereklidir.
Şimdi, ideal bir indüktörün tanımlayıcı işlevi:
$$ v (t) = L \ frac {\ mathrm di} {\ mathrm dt} $$
İngilizcede, indüktör üzerindeki voltaj, akımın değişim oranına eşittir ( Saniyede amper) indüktansın (henrys cinsinden) katıdır.
Şimdi, diyelim ki LED'in 1 saniye gibi bir süre boyunca açıktan kapalıya (veya kapalıya) geçmesini istiyoruz. Bu diferansiyel denklemi çözebiliriz, ama bu biraz acı çünkü L1'den geçen akım arttıkça, R1'den geçen akım da artar. Ohm yasasına göre bu, R1'deki voltajın da arttığı anlamına gelir ve D1, R1 ve L1'deki voltajın toplamda 9V olması gerektiğinden, R1 boyunca daha fazla voltaj, L1 boyunca daha az voltaj anlamına gelir.
Neyse ki, sadece Direnç-kapasitör devrelerinde olduğu gibi, direnç-indüktör devrelerinde de bir zaman sabiti vardır. Bu, akımın nihai değerinin% 63'üne ulaşması için geçen süredir (LED'inizin özelliklerine göre muhtemelen son akımı 20 mA'nın altında yapmak için seçmiş olduğunuz R1 tarafından belirlenir).
Zaman sabiti basitçe endüktans çarpı direncidir. Biraz doğruluk pahasına, işleri basitleştirmek için diyotu görmezden geleceğiz. Diyelim ki LED'in geçiş için 1 saniye civarında bir şey almasını istiyoruz. Bu şu sırayla bir şeye ihtiyacımız olduğu anlamına gelir:
$$ L_1 \ cdot R_1 = 1 \: \ mathrm s $$
Öyleyse LED'imizde 15mA istiyorsak, R1 \ $ 9 \: \ mathrm V / 0.015 \: \ mathrm A = 600 \: \ Omega \ $ sırasına göre (yine D1'i yok sayan yaklaşımlar) olmalıdır. Sonraki standart değere yuvarlayın: 680Ω. Yani:
$$ L_1 \ cdot 680 \: \ Omega = 1 \: \ mathrm s \\ L_1 = 1.47 \: \ mathrm {mH} $$
Bu tamamen uygulanabilir, ancak iyi bir mühendis, 15mA akımda doymayan bu endüktansa sahip bir indüktörün büyük ve pahalı olduğunu bilir. İndüktörler genellikle baş belasıdır. Bu devrenin basit, tamamen pasif bileşenler olması güzel, ancak bazı aktif bileşenleri dahil etsek bile, bunun yerine kapasitörler kullanabileceğimiz anlamına geliyorsa, sonuç muhtemelen daha ucuz olacaktır.
Tanıtımı: gyrator. Bu, pek çok şeyi yapabilen düzgün bir kavramdır, ancak çok yaygın bir uygulama ve uygulama simüle edilmiş indüktördür. Bir kondansatör alır ve bunun bir indüktör gibi görünmesini sağlar:
\ $ R_L = 680 \: \ Omega \ $ istediğimizi zaten hesapladık ve \ $ L = 1.47 \: \ mathrm {mH} \ $, böylece \ $ RC \ $:
$$ 1.47 \: \ mathrm {mH} = (680 \: \ Omega için çözebiliriz ) RC \\ RC = 2.16 \ cdot 10 ^ {- 6} $$
Herhangi bir direnci ve herhangi bir kondansatörü, zaman sabiti \ $ 2,16 \ cdot 10 ^ {- 6} \ olacak şekilde seçebiliriz $. Bu bize çok fazla esneklik sağlıyor. Aynı zamanda büyük bir elektrolitik kapasitör ihtiyacımız olmadığı anlamına gelir. Ucuz bir seramik kondansatör kullanabiliriz.
Diyelim ki parça çekmecemizde bunlardan çok var, \ $ R = 10 \: \ Omega \ $ istiyoruz. Ardından:
$$ (10 \: \ Omega) C = 2.16 \ cdot 10 ^ {- 6} \\ C = 216 \: \ mathrm {nF} $$
Bunu en yakın standart değer olan 220nF'ye yuvarlayalım. Dolayısıyla, son devre şuna benzer:
bu devreyi simüle edin
İdeal bir op-amp'iniz varsa, bu devre yukarıdaki indüktör versiyonu ile aynı şekilde çalışacaktır. Gerçek bir op-amp ile yaşayacağınız en büyük sorun, çıkışlarının besleme raylarına kadar gidememesidir. Bu nedenle, LED'i kapatmak için en azından pozitif raya yeterince yaklaşabilen bir raydan raya çeşidi seçin. Op-amp seçiminizi kolaylaştırırsa, LED'i op-amp çıkışında olacak şekilde de hareket ettirebilirsiniz, ardından op-amp, LED'i kapatmak için negatif raya yaklaşmalıdır.
Gerçekten, bu ideal bir çözüm değil, ancak umarım en azından eğiticidir. Elbette bu simüle edilmiş indüktör gibi bir şeyi, tek bir BJT gibi kazançla hemen hemen her şeyle başarabilirsiniz. Aslında bunu yapmanın bazı avantajları olabilir: daha basit olabilir ve demiryolundan raya sorunuyla karşılaşmayabilirsiniz. Bu devre, aktif bir cihazın bir kapasitörün geri besleme yoluyla bir indüktör gibi görünmesini nasıl sağlayabileceği konusunda biraz fikir verir. Aslında, diğer BJT çözümlerinden bazılarını diğer yanıtlarda incelerseniz, benzer geri bildirim yapılandırmalarına sahip olabilirler.
