PCBTok's complete gids over DC-spanning

Dit artikel kan u helpen vertrouwd te raken met de basisinformatie over de gelijkstroom (DC) spanning. U zult weten hoe u deze spanning kunt meten. U zult leren waarom DC spanning de voorkeur lijkt te hebben boven de traditionele AC spanning. We zullen uitgebreider ingaan op de toepassing van DC spanning in de elektronica.

Wat is DC-spanning?

Gelijkstroom wordt omschreven als een elektrische stroom die in één richting vloeit. Er is slechts één type spanningsbron. Een circuit met gelijkstroom bevat spanningsbronnen en weerstanden om een constante spanning en stroom te regelen. Componenten zoals condensatoren of spoelen veranderen het type circuit dat wordt toegepast.

Symbool van DC en DC-spanning

Het symbool dat wordt gebruikt voor gelijkstroom is heel eenvoudig en duidelijk. Het bestaat uit een horizontale rechte lijn met een stippellijn eronder. Voor gelijkspanning wordt het aangeduid met de letter "V" met een doorlopende lijn erboven en een stippellijn. Het unicode-teken is "⎓". Deze symbolen helpen u om DC en DC-spanning in circuitdiagrammen eenvoudig te onderscheiden.

DC-draadkleurcodes

Nu is het tijd om de DC-draadkleurcodes te behandelen en te verwijzen naar normen zoals de IEC en de Amerikaanse NEC. Dit is om de juiste bedradingspraktijken in DC-elektrische systemen te beschermen.

IEC-normen

Als de geleider die de blootgestelde metalen delen van de elektrische installatie van de verbruiker verbindt, de beschermingsgeleider wordt genoemd, is de kleur van deze geleider groen-geel.
Als de ene draad de uitgaande draad is (positieve draad) en de andere de retourdraad (negatieve draad), dan is de positieve draad bruin en de negatieve draad grijs.
Als het 2-draads DC-voedingssysteem voor bedrading van het pand en werkend op een spanning van niet minder dan 60 volt maar niet meer dan 300 volt en geaard is, is het positief-negatief geaarde circuit bruin, het negatief-negatief geaarde circuit blauw. Het positief-positief geaarde circuit is ook blauw en het negatief-positief circuit is grijs.
Waar het DC-systeem twee buitenste geleiders heeft en een middendraad die is geneutraliseerd bij het onderstation. De positieve draad is bruin gekleurd. De middelste draad is blauw. De negatieve draad is grijs gekleurd.

Amerikaanse nationale elektrische code

Een beschermend aardingssysteem dat bedoeld is om werknemers te beschermen tegen gevaarlijke spanning als gevolg van het opnieuw onder spanning zetten van de lijn, blikseminslag of geïnduceerde spanning, moet gebruikmaken van blanke, groene of groen-gele draden.
Voor het twee-draads ongeaarde DC-systeem is er geen kleurcodering voor de positieve draad (L+), maar kan deze rood of een andere kleur zijn. De negatieve draad (L-) is zwart van kleur.
Er is ook een draadcode voor een tweedraads geaard DC-systeem. Voor negatief geaard is de positieve draad rood, de negatieve draad is wit. Voor positief geaard is de positieve draad wit, de negatieve draad is zwart.
De kabelkleurcode voor een driedraads aarding DC-systeem is; de positieve draad (L+) is rood van kleur. De neutrale draad (N) is wit en de negatieve draad (L-) is zwart van kleur.

Kenmerken van DC-spanning

Laten we nu eens kijken wat gelijkspanning is, of preciezer, wat de specifieke kenmerken van deze spanningsvorm zijn, de eigenschappen die deze spanning onderscheiden van andere soorten elektrische spanning.

Voordelen

Hieronder worden de voordelen van gelijkspanning (DC) uiteengezet om het essentiële belang ervan in moderne elektrische circuits te benadrukken. Ontdek waarom dit cruciaal is voor diverse elektronische apparaten, met name consumentenelektronica en toepassingen die een stabiele spanning vereisen.

Directe circuitrespons – Het levert stroom zodra de circuits dit nodig hebben voor een snelle aan/uit-schakelaar.
Geef geen extra vermogen – geen concept van reactief vermogen zoals in het geval van AC.
Kan energie opslaan- kunnen eenvoudig in batterijen worden opgeslagen.
Werkt goed met elektronica – elektronische gadgets werken hier goed mee.
Betere controle over de spanning – stabiele output.
Efficiënt bij het uitvoeren – zorgt ervoor dat er geen energie verloren gaat tijdens de transmissie.
Vereist minder isolatie– heb niet veel nodig isolatie. Vereenvoudigde bedrading.

Nadelen

Er zijn enkele nadelen aan de DC-spanning. Van problemen met het schakelen van de belasting in de circuits tot problemen met spanningstransformatie om betere beslissingen te kunnen nemen over elektrische apparaten.

Moeilijk om de stroom te stoppen – het stoppen van de stroom in een DC is moeilijk. Vereist gespecialiseerde apparatuur.
Moeilijk te veranderen spanning - complexe en kostbare converters.
Sterk corrosie-effect - corrosie in materialen veroorzaken.
Dure apparaten - hebben hogere initiële kosten.
Gecompliceerde bedradingsopstelling- vereist zorgvuldige planning.
Ingestelde spanningsingang - kan niet eenvoudig worden aangepast.

Verschil tussen wisselspanning en gelijkspanning

Nu we de basisbeginselen van gelijkspanning kennen, gaan we kijken hoe deze verschilt van wisselspanning.

Waveform

Gelijkspanning (DC) heeft geen golfvorm ; het is altijd een constante spanning. Het is een eenrichtingsproces en kan niet in de tegenovergestelde richting worden omgekeerd. Wisselspanning (AC) daarentegen heeft wel een golfvorm, maar de polariteit verandert voortdurend . Deze heen-en-weergaande stroom wordt opgewekt door wisselstroomgeneratoren in energiecentrales. Wisselspanning is niet eenrichtingsverkeer, omdat het gemakkelijk grote afstanden kan overbruggen.

Variatie

DC-spanning kan worden ingedeeld in twee typen: pulserend en zuivere DC. Pulserende DC fluctueert een beetje, terwijl zuivere DC constant is. Toch is de AC-spanning nuttiger dan de DC-spanning. Kan een sinusgolfvorm of een vierkante golfvorm hebben. Kan ook een driehoekige golfvorm hebben.

Polariteit

Gelijkspanning (DC) is positief ten opzichte van de negatieve pool van de bron. Vloeistoffen die door een pijp stromen, creëren een magnetisch veld en magnetische polariteit, waardoor er een noord- en een zuidpool zijn. Verrassend genoeg bewegen de elektronen in een richting die precies tegengesteld is aan de stroomrichting. Wisselspanning (AC) heeft echter geen polariteit. AC-elektroden geven, in combinatie met DC, over het algemeen de beste resultaten met één specifieke polariteit van de elektroden.

Frequentie

DC-spanning heeft 0 Hz. De stroomrichting is eenrichtingsverkeer. Het produceert geen golfvorm. Geen beweging in één richting. De frequentie van AC-spanning beïnvloedt ook hoe snel de richting ervan omkeert. De normale AC-frequentie is 60 Hz, dit betekent dat de stroom binnen een seconde zestig keer van richting verandert. Een verandering van richting vijfenvijftig keer per seconde als de frequentie van DC 55 Hz is.

Elektronenbeweging

De elektrische ladingen van gelijkspanningen bewegen in één richting. Wisselspanning zorgt ervoor dat de elektronen in een cirkelvormige beweging bewegen.

Power Factor

Voor DC is dit altijd 1. Voor AC varieert de spanning van 0 tot 1.

Type belasting

Resistieve belastingen kunnen alleen worden gevoed door DC. Maakt het mogelijk om effectief te werken met apparaten die de stroom beperken. Mogelijk om AC-spanning toe te passen om te werken met capacitieve, inductieve en resistieve belastingen. AC-stroom kan een aantal apparaten tegelijk opladen.

gevaarlijk

DC-spanning veroorzaakt consequent meer schade dan AC-spanning bij dezelfde waarde. Een kleine hoeveelheid DC kan gevaarlijk zijn.

Efficiëntie

DC-spanning genereert efficiënt vermogen. Het genereert minimale verliezen. AC heeft een lagere efficiëntie vergeleken met DC. De reden hiervoor is energieverlies in de transmissie.

Sweep-type

Kan het circuitbiaspunt van de stroombronnen in DC-spanning over een groot aantal spanningsniveaus berekenen. Elke bron met een DC-variabele kan het ook gebruiken. AC-spanningssweepsimulaties worden gebruikt om de kleine-signaalrespons van een circuit te berekenen.

Scan type

DC-spanningsscantypen beginnen bij honderd milliseconden. Het kan oplopen tot tienduizend seconden. Werkt met helling- of driehoeksgolven. AC-spanning gebruikt doorgaans een samplecyclus op snelheid.

Toepassing

Mobiele telefoons, flatscreen-tv's, zaklampen en elektrische of hybride voertuigen werken op gelijkspanning (DC). Wisselspanning (AC) wordt gebruikt voor consumentenelektronica . Goede voorbeelden hiervan zijn koelkasten, vaatwassers en dergelijke.

DC-spanning verlagen

Sommige toepassingen moeten de DC-spanning verlagen. Laten we nu effectieve methoden leren om deze te verlagen.

Met diodes

Door te begrijpen dat een diode alleen geleidt wanneer deze in de voorwaartse richting is geschakeld, kunt u het spanningsverlies beter beperken. Bij een verbinding treedt er een spanningsdip op bij de aansluitingen. Een siliciumdiode ondervindt een spanningsval van ongeveer 0.6 tot 0.7 volt. Een germaniumdiode verliest ongeveer 0.25 tot 0.3 volt. U kunt meerdere diodes in serie schakelen. U zou vier of vijf siliciumdiodes gebruiken om een spanningsverlies van 6V te compenseren, bijvoorbeeld van een batterij die 9V levert aan een belasting die 3V nodig heeft.

Met weerstanden

Je kunt de spanning verlagen door weerstanden te gebruiken in een eenvoudige techniek die een spanningsdeler wordt genoemd. Stel je voor dat twee weerstanden direct naast elkaar staan. Als beide weerstanden gelijk zijn, verdelen ze de spanning gelijkmatig, waardoor je de helft van de oorspronkelijke spanning overhoudt. Als je een specifieke spanning wilt bereiken, kun je de grootte van één weerstand bepalen en vervolgens berekenen hoe groot de andere weerstand moet zijn. Stel dat je een batterij van 5V hebt en je wilt 3V, gebruik dan een weerstand van 10Ω. De tweede weerstand moet dan 15Ω zijn.

DC-spanning verhogen

Hier is hoe je het doet.

Met Boost Converter

U kunt de hoeveelheid spanning die uit DC komt verhogen met behulp van een boost converter. Een apparaat dat elektrische spanning van een lagere naar een hogere omzet. Schakelaars en energieopslagonderdelen worden gebruikt om de spanning te veranderen. Het zal het vermogensniveau hetzelfde houden. De hoeveelheden stijgen met een verhoogde spanning.

Meet DC-spanning in Multimeter

Het controleren en meten hiervan is essentieel voor elektrische werkzaamheden en het oplossen van storingen. De eenvoudige stappen voor het gebruik van een multimeter zijn:

· Stap 1: Bereid uw multimeter voor

Het is noodzakelijk om de apparatuur voor te bereiden. Zet de multimeter aan. Selecteer de DC-spanningsfunctie. Dit is een 'V' gevolgd door een horizontale lijn.

· Stap 2: Plaats de draden parallel

Sluit de draden aan. Het moet parallel zijn. Begin met het bevestigen van de zwarte probe. U moet deze bevestigen aan de poort gemarkeerd met 'COM'. Vervolgens moet u de rode probe in de VΩ-aansluiting steken. Verwijder de probes in omgekeerde volgorde. Begin met het verwijderen van de zwarte probe. Ga daarna naar de rode.

· Stap 3: Plaatsing van de DC-spanningsleiding

Sluit nu de testprobes correct aan. Plaats de zwarte probe op het negatieve polariteitstestpunt. Vaak de circuitmassa. Druk de rode probe tegen het positieve testpunt.

· Stap 4: Het bereik aanpassen

Mogelijk moet u het bereik op uw multimeter wijzigen. Vrijwel elke huidige digitale multimeter (DMM) past het bereik zelf aan de geselecteerde waarde aan. Druk meerdere keren op de RANGE-knop om het te krijgen.

DC-spanningstoepassingen

Nu we weten wat we moeten bestuderen met betrekking tot gelijkspanning, zoals de voor- en nadelen, volgen hier de meest voorkomende toepassingen ervan.

Elektronisch apparaat

Computers, telefoons en tv's gebruiken gelijkspanning (DC). Deze spanning wordt gebruikt om het moederbord en andere onderdelen van het apparaat aan te sluiten. Ook wordt gelijkspanning gebruikt voor het opladen van de batterij van een smartphone en voor de stroomvoorziening van diverse functies. Televisietoestellen zijn er eveneens van afhankelijk. Gelijkspanning zorgt voor een gereguleerde stroomafgifte en voorkomt stroomonderbrekingen.

Elektromotoren

Dit is ook handig voor het regelen van elektromotoren die worden gebruikt in elektrische voertuigen, machines en andere apparaten. Het levert een constante stroom aan deze motoren.

Energy Storage

Een bekend voorbeeld zijn de zonnepanelen. Deze zetten zonlichtenergie om in gelijkstroom. Deze energie wordt in batterijen gestopt. U hebt dan nog steeds een energiereserve 's nachts of in de regen. De windturbines gebruiken ook gelijkspanning. Deze slaan de gegenereerde energie continu op voor toekomstige toepassingen. Elektrische voertuigen laden batterijen op met dit type spanning.

DC-spanningsbronnen

Nu u weet waar het toepasbaar is, bent u misschien benieuwd waar u deze spanning kunt krijgen. Dit zijn de bronnen waaruit u kunt kiezen:

- - DC-converters
  - Batterijen
  - Omvormers
  - Vermogen elektronische converters
  - Zonnepanelen
  - Thermokoppels
  - Shunt actieve vermogensfilters
  - Elektronische voorschakelapparaten

Veelgestelde vragen over DC-spanning

· Waarom wordt DC-spanning gebruikt in elektronische apparaten?

Je vraagt je misschien af waarom elektronische apparaten dit gebruiken. PCB-componenten zoals transistors , diodes en IC-boards hebben het nodig. Dit zorgt voor een constante stroom en spanning. Het levert een stabiele spanning aan de aansluitingen, ongeacht de hoeveelheid stroom die erdoorheen loopt. Het is mogelijk om de polariteit van de uitgangsspanning te selecteren, zodat de op het circuit aangesloten componenten effectief werken. Deze stabiele voeding zorgt ervoor dat je elektronica goed blijft functioneren en lang meegaat.

· Wat is de typische spanning van een DC-voeding?

Vrijwel alle elektronische schakelingen hebben een gelijkspanningsvoeding nodig. De kans is groot dat u er thuis wel een hebt die u ook voor uw fysieke computerprojecten kunt gebruiken. Microcontrollers en digitale processoren hebben 5 volt en 3.3 volt nodig. De meest voorkomende spanningen zijn 5V en 12V.

· Kan DC-spanning worden omgezet naar AC-spanning?

Om gelijkstroom (DC) om te zetten in wisselstroom (AC) heb je alleen een omvormer nodig. Een omvormer werkt door de stroomrichting van de gelijkstroom (DC) zeer snel om te keren. Door deze heen-en-weergaande beweging van de stroom wordt de uitgangsstroom wisselstroom (AC). De omvormer zet de gelijkstroom, die soepel stroomt, om in een stroom die op dezelfde manier fluctueert als wisselstroom.

· Kan gelijkspanning een elektrische schok veroorzaken?

Het is mogelijk om er een elektrische schok van te krijgen. Maar om die schok te voelen, zijn veel hogere voltages nodig dan wisselstroom. Dit komt doordat uw lichaam DC beter aankan dan wisselstroom. Hoge DC-voltages zijn gevaarlijk. Wees voorzichtig bij het omgaan met elektriciteit of voltage.

Conclusie

Samenvattend is dit artikel bedoeld om te definiëren wat DC-spanning is. We hebben de kenmerken ervan besproken. We hebben ook de voor- en nadelen aangepakt. De contrasteert DC met AC-spanning en beschrijft technieken voor spanningsregeling, presenteert voorbeelden uit het echte leven van gebruik en definieert de bronnen ervan.

Introductie