Guida completa di PCBTok sulla tensione CC

Introduzione

Questo articolo può aiutarti a familiarizzare con le informazioni di base sulla tensione in corrente continua (DC). Saprai come misurare questa tensione. Imparerai perché la tensione DC sembra essere preferibile alla tradizionale tensione AC. Descriveremo in dettaglio l'applicazione della tensione DC nell'elettronica.

Cos'è la tensione continua?

Descritto come la corrente elettrica che scorre in 1 direzione. Ha solo un tipo di sorgente di tensione. Il circuito con tensione CC utilizzato contiene sorgenti e resistenze per controllare tensione e corrente costanti. Componenti come condensatori o induttori cambiano il tipo di circuito applicato.

Simbolo di CC e tensione CC

Il simbolo utilizzato per le correnti dirette è molto semplice e ovvio. Consiste in una linea retta orizzontale con una linea tratteggiata sotto. Per la tensione CC è designato dalla lettera "V" con una linea continua sopra e una linea tratteggiata. Il suo carattere unicode è "⎓". Questi simboli ti aiutano a distinguere facilmente la tensione CC e CC negli schemi elettrici.

Codici colore dei fili CC

Ora è il momento di esaminare i codici colore dei fili DC e di fare riferimento a standard quali IEC e US NEC. Questo per proteggere le pratiche di cablaggio appropriate nei sistemi elettrici DC.

Standard IEC

• Se il conduttore che collega le parti metalliche esposte dell'impianto elettrico del consumatore è chiamato conduttore di protezione, il colore di questo conduttore è verde-giallo.
• Se uno è il filo in uscita, detto anche filo positivo, e l'altro è il filo di ritorno, detto anche filo negativo, il positivo è marrone e il negativo è grigio.
• Se il sistema di alimentazione CC a 2 fili per il cablaggio dei locali e il funzionamento a una tensione non inferiore a 60 volt ma non superiore a 300 volt e collegato a terra, il circuito positivo-negativo collegato a terra è marrone, il circuito negativo-negativo collegato a terra è blu. Anche il circuito positivo-positivo collegato a terra è blu e il circuito negativo-positivo è grigio.
• Dove il sistema DC ha due conduttori esterni e un filo intermedio che è neutralizzato nella sottostazione. Il conduttore positivo è di colore marrone. Il conduttore intermedio è blu. Il conduttore negativo è di colore grigio.

Codice elettrico nazionale degli Stati Uniti

• Un sistema di messa a terra di protezione concepito per proteggere i lavoratori da tensioni pericolose derivanti dalla riattivazione della linea, dai fulmini o dalla tensione indotta deve utilizzare fili scoperti o di colore verde o giallo-verde.
• Per il sistema CC a due fili senza messa a terra, non esiste una codifica a colori per il filo positivo (L+), ma può essere rosso o di qualsiasi altro colore, mentre il filo negativo (L-) è di colore nero.
• Esiste anche un codice di filo per un sistema DC a due fili con messa a terra. Per la messa a terra negativa, il filo positivo è rosso, il filo negativo è bianco. Per la messa a terra positiva, il filo positivo è bianco, il filo negativo è nero.
• Il codice colore del cavo per un sistema di messa a terra a tre fili in corrente continua è: il filo positivo (L+) è di colore rosso. Il filo neutro (N) è bianco e il filo negativo (L-) è di colore nero.

Caratteristiche della tensione CC

Ora esaminiamo cos'è la tensione continua o, più precisamente, quali sono le caratteristiche specifiche di questa forma di tensione, le proprietà che la differenziano dagli altri tipi di tensione elettrica.

Vantaggi

Di seguito sono riportati i meriti della tensione DC per dare enfasi alla sua essenza vitale nel circuito elettrico moderno. Scopri perché questo è cruciale in varie forme di dispositivi elettronici e in modo particolare in elettronica di consumo e nelle applicazioni che richiedono una tensione stabile.

• Risposta immediata del circuito – fornisce energia non appena i circuiti ne hanno bisogno per un rapido interruttore On/Off del circuito.
• Non usare potenza extra – nessun concetto di potenza reattiva come nel caso della corrente alternata.
• Può immagazzinare energia- possono essere facilmente immagazzinati nelle batterie.
• Funziona bene con l'elettronica - i gadget elettronici funzionano bene in questo senso.
• Miglior controllo della tensione – uscita stabile.
• Efficiente nella conduzione – non consente sprechi di energia durante la trasmissione.
• Richiede meno isolamento– non serve molto isolamentoCablaggio semplificato.

Svantaggi

Ci sono alcuni svantaggi con la tensione DC. Dai problemi di commutazione del carico nei circuiti, ai problemi di trasformazione della tensione per consentire di prendere decisioni migliori sui dispositivi elettrici.

• Difficile fermare la corrente – fermare la corrente in una DC è difficile. Richiede attrezzature specializzate.
• Difficile cambiare la tensione - convertitori complessi e costosi.
• Forte effetto corrosivo - causare corrosione nei materiali.
• Dispositivi costosi - hanno costi iniziali più elevati.
• Configurazione di cablaggio complicata- richiede un'attenta pianificazione.
• Imposta ingresso tensione - non può essere facilmente regolato.

Differenza tra tensione CA e tensione CC

Ora che conosciamo le basi della tensione continua, vediamo in cosa differisce dalla tensione alternata.

Waveform

La tensione CC non ha della forma d'onda; sarà una tensione costante per tutto il tempo. Un processo unidirezionale. Non può essere invertito nella direzione opposta. D'altra parte, la tensione CA ha la forma d'onda che cambia realmente la sua polaritàQuesto flusso avanti e indietro è prodotto dagli alternatori nelle centrali elettriche che producono corrente alternata. La tensione alternata non è unidirezionale e questo perché può facilmente coprire una grande distanza.

Variazione

La tensione DC può essere classificata in due tipi: pulsata e pura DC. La DC pulsata fluttua un po' mentre la pura DC è costante. Tuttavia, la tensione AC è più utile della tensione DC. Può avere una forma d'onda sinusoidale o quadra. Può anche avere una forma d'onda triangolare.

Polarità

La tensione CC è positiva rispetto al negativo della sorgente. I liquidi che scorrono in un tubo creano un campo magnetico e una polarità magnetica, quindi ci sono nord e sud. Sorprendentemente, il elettroni si muovono in una direzione che è esattamente l'opposto della direzione della corrente. Tuttavia, la tensione CA non ha polarità. Gli elettrodi CA, quando usati con la CC, in genere danno i risultati migliori con una polarità degli elettrodi.

Frequenza  

La tensione DC ha 0 Hz. La sua direzione di flusso è unidirezionale. Non produce forma d'onda. Nessun movimento in una direzione. La frequenza della tensione AC influenza anche la rapidità con cui inverte la direzione. La normale frequenza AC è 60 Hz, il che significa che il flusso di corrente cambierà direzione entro un secondo sessanta volte. Un cambio di direzione cinquantacinque volte in un secondo se la frequenza della DC è 55 Hz.

Moto degli elettroni

Le cariche elettriche delle tensioni DC si muovono in una direzione. La tensione AC fa muovere gli elettroni in un moto circolare.

Fattore di potenza

Per la corrente continua è sempre 1. Per la corrente alternata la tensione varia da 0 a 1.

Tipo di carico

I carichi resistivi possono essere alimentati solo da CC. Rende possibile lavorare efficacemente con dispositivi che limitano il flusso. È possibile applicare tensione CA per lavorare con carichi capacitivi, induttivi e resistivi. La corrente CA può caricare più dispositivi contemporaneamente.

Pericoloso 

La tensione DC causa costantemente più danni della tensione AC allo stesso valore nominale. Una piccola quantità di DC può essere pericolosa.

EFFICIENZA

La tensione DC genererà potenza in modo efficiente. Genererà perdite minime. La CA ha un'efficienza ridotta rispetto alla CC. Il motivo è la perdita di energia durante la trasmissione.

Tipo di sweep

Può calcolare il punto di polarizzazione del circuito delle fonti di alimentazione in tensione CC su molti livelli di tensione. Qualsiasi risorsa con una variabile CC può anche utilizzarlo. Le simulazioni di sweep di tensione CA vengono utilizzate per calcolare la risposta a piccolo segnale di un circuito.

Tipo di scansione

I tipi di scansione della tensione CC iniziano a cento millisecondi. Possono arrivare fino a diecimila secondi. Funziona con onde rampa o triangolari. La tensione CA impiega in genere un ciclo di campionamento a velocità.

Applicazioni

Telefoni cellulari, TV a schermo piatto, torce elettriche e veicoli elettrici o ibridi sono a tensione continua. La corrente alternata è utilizzata per elettronica di consumoGli esempi migliori sono i frigoriferi, le lavastoviglie e altro ancora.

Ridurre la tensione CC

Alcune applicazioni hanno bisogno di abbassare la tensione DC. Impariamo ora metodi efficaci per ridurla.

Con diodi

Capire che un diodo conduce solo una volta polarizzato in avanti, sarai meglio equipaggiato per tagliare. Con una connessione, si verifica un calo di tensione ai suoi terminali. Il diodo al silicio subisce una caduta di tensione. È di circa 0.6-0.7 volt. Un diodo al germanio perde circa 0.25-0.3 volt. Puoi mettere più diodi in serie. Utilizzeresti quattro o cinque diodi al silicio per una perdita di 6 V da un batteria che fornisce 9 V a un carico che richiede 3 V.

Con resistori

Puoi abbassarne la tensione usando resistori in una semplice tecnica chiamata partitore di tensione. Visualizza la configurazione di due resistori in piedi uno accanto all'altro. Se entrambi resistenze sono simili, distribuiscono la tensione in modo uniforme, ottenendo la metà di quella iniziale. Se desideri ottenere una tensione specifica, puoi impostare la dimensione di un resistore e poi calcolare quanto deve essere grande l'altro. Avendo una batteria da 5 V e vuoi 3 V, usa un resistore da 10 Ω. Il secondo resistore dovrebbe essere calcolato come 15 Ω.

Tensione CC elevata

Ecco come lo fai.

Con convertitore Boost

È possibile aumentare la quantità di tensione in uscita da DC utilizzando un convertitore boost. Un dispositivo che trasforma la tensione elettrica da una più bassa a una più alta. Interruttori e componenti di accumulo di energia vengono impiegati per modificare la tensione. Manterrà comunque lo stesso livello di potenza. Le quantità aumentano con una tensione maggiore.

Misurare la tensione CC in Tester

Il controllo e la misurazione sono essenziali per le attività elettriche e la risoluzione dei problemi. Semplici passaggi per utilizzare un multimetro siamo:

·    Passaggio 1: preparare il multimetro

È necessario preparare l'attrezzatura. Accendere il multimetro. Selezionare la funzione tensione DC. Questa è una 'V' seguita da una linea orizzontale.

·    Fase 2: Posizionare i cavi in ​​parallelo

Collega i cavi insieme. Dovrebbe essere in formazione parallela. Inizia collegando la sonda nera. Devi collegarla alla porta contrassegnata con 'COM'. Dovresti quindi inserire la sonda rossa nel jack VΩ. Rimuovi le sonde in ordine inverso dopo. Inizia rimuovendo la sonda nera. Dopodiché, passa a quella rossa.

·    Fase 3: Posizionamento del cavo di tensione CC

Ora, collega correttamente le sonde di prova. Posiziona la sonda nera sul punto di prova di polarità negativa. Spesso la messa a terra del circuito. Premi la sonda rossa contro il punto di prova positivo.

·    Fase 4: Regolazione della gamma

Potrebbe essere necessario modificare l'intervallo sul multimetro. Quasi tutti i multimetri digitali (DMM) attuali regolano l'intervallo sul valore selezionato da soli. Premere il pulsante RANGE più volte per ottenerlo.

Applicazioni di tensione CC

Ora che sappiamo cosa dovremmo studiare riguardo alla tensione continua, quali sono i vantaggi e gli svantaggi, ecco le sue applicazioni più comuni.

Dispositivo elettronico

Computer, telefoni e TV utilizzano la tensione CC. Utilizzata per collegare scheda madre e altre parti del gadget. Allo stesso modo, questo è impiegato nella carica della batteria dello smartphone e per fornire energia alle varie operazioni nello smartphone. Anche i televisori si basano su questo. Questo serve a regolare l'uscita di potenza per impedire qualsiasi servizio intermittente.

Motori elettrici

Questo è utile anche per controllare i motori elettrici utilizzati nei veicoli elettrici, nelle macchine e in altri elettrodomestici. Fornisce una potenza costante a questi motori.

Di Energia

Un esempio comune sono i pannelli solari. Trasformano l'energia solare in tensione di corrente continua. Questa potenza viene immessa nelle batterie. Avrai comunque una riserva di energia di notte o sotto la pioggia. Anche le turbine eoliche utilizzano la tensione continua. Immagazzinano continuamente l'energia generata per applicazioni future. I veicoli elettrici caricano le batterie utilizzando questo tipo di tensione.

Fonti di tensione CC

Ora che sai dove è applicabile, potresti essere curioso di sapere dove puoi ottenere questa tensione. Ecco le fonti tra cui puoi scegliere:

• • • Convertitori CC
    • Batterie
    • Inverter
    • Convertitori elettronici di potenza
    • Pannelli solari
    • Termocoppie
    • Filtri di potenza attiva Shunt
    • Ballast elettronici

Domande frequenti sulla tensione CC

·  Perché la tensione continua viene utilizzata nei dispositivi elettronici?

Forse ti starai chiedendo perché i dispositivi elettronici usano questa funzione. Componenti PCB come il transistor, diodi che a Schede IC ne hai bisogno. Questo per assicurarti che abbia corrente continua e tensione. Fornirà una tensione costante ai suoi terminali. Ciò è indipendente dalla quantità di corrente da esso prelevata. È possibile selezionare la polarità della tensione di uscita, in modo che i dispositivi collegati al circuito funzionino in modo efficace. Questa fornitura costante svolge un buon lavoro nel mantenere i tuoi dispositivi elettronici in buone condizioni di funzionamento e per una buona durata.

·  Qual è la tensione tipica di un alimentatore CC?

Quasi tutti i circuiti elettronici richiedono un alimentatore a tensione continua. Probabilmente ne hai uno a casa che puoi usare anche per i tuoi progetti di physical computing. microcontrollori e i processori digitali necessitano di 5 volt e 3.3 volt. Tra i più frequenti ci sono 5 V e 12 V.

·  La tensione CC può essere convertita in CA?

Per convertire la corrente continua in corrente alternata è sufficiente un inverter. invertitore funziona invertendo il flusso di ingresso CC a una velocità molto elevata. Questo movimento di andata e ritorno della corrente fa sì che l'uscita sia in CA. L'inverter quindi prende la CC che scorre senza problemi e la trasforma in una corrente che fluttua nello stesso modo in cui la CA lo fa naturalmente.

·  La tensione continua può causare scosse elettriche?

È possibile ricevere una scossa elettrica da essa. Ma per sentire quella scossa, sono necessarie tensioni molto più elevate rispetto alla corrente alternata. Questo perché il tuo corpo è in grado di gestire una corrente continua più elevata rispetto alla corrente alternata. Le tensioni continue elevate sono pericolose. Fai attenzione quando hai a che fare con qualsiasi elettricità o tensione.

Conclusione

Per riassumere, questo articolo intende definire la tensione DC. Abbiamo discusso le sue caratteristiche. Abbiamo anche affrontato i vantaggi e gli svantaggi. Il contrasto tra tensione DC e tensione AC e descrive le tecniche per il controllo della tensione, presenta esempi di utilizzo nella vita reale e ne definisce le fonti.