De Power supply
De ene kant van een transformator levert een
bepaalde spanning en aan de andere kant (de aansluiting van de laptop,
bijvoorbeeld) levert de transformator een omlaaggetransformeerde
uitgangsspanning. Om te zien hoe een transformator dat zo precies doet, moeten
we eerst even kijken naar het principe van inductie.
De middenaftakking is nodig om balanced power te
kunnen realiseren zodat common mode storing in tegenfase op de twee aders kan
opheffen. Om van beide secundaire aansluitingen 1 DC uitgang te krijgen
wordt er gebruik gemaakt van de middenaftakking.
Inductie
Het principe van inductie is eigenlijk heel simpel:
wanneer een elektrische geleider (zoals een stuk draad) zich in een veranderend
magnetisch veld bevindt, gaat er in die geleider een stroom lopen. Dit principe
werkt niet als het elektrische veld stilstaat. Pas als het elektrische veld
beweegt (bijvoorbeeld doordat de magneet die het opwekt ronddraait), gaat er
een stroom lopen.
Het
werkingsprincipe van de transformator. De rode pijlen geven de magnetische
veldlijnen aan. De secundaire spoel heeft hier maarhalf zo veel windingen als
de primaire. De uitgangsspanning is dus tweekeer zo klein ofs zelfs kleiner
bijvoorbeeld 12V.
In een transformator wordt mooi gebruik gemaakt van
beide principes. Zoals in het figuur te zien is, loopt de stroom aan de
primaire zijde (dat is dus de 'ingang') door een spoel met een bepaald aantal
windingen om een stuk metaal (de kern) heen. De stroom door die spoel wekt een
magnetisch veld op. De kern raakt daardoor zelf gemagnetiseerd en leidt zo de
veldlijnen door een tweede spoel aan de secundaire zijde (de 'uitgang'). Door
inductie wordt er in deze tweede spoel weer een stroom opgewekt. Op die manier
wordt de stroom dus van de ingang naar de uitgang doorgegeven, zonder dat er
een rechtstreekse elektrische verbinding is.
Wisselstroom
Zoals eerder al gezegd werd: stroom wordt alleen opgewekt door een
veranderend magnetisch veld. Een transformator kan dus alleen werken met
wisselstroom, oftewel stroom die voortdurend van richting wisselt (de stroom
uit het stopcontact wisselt 50 keer per seconde van richting). Daardoor
verandert het magnetische veld ook steeds van richting en blijft zo dus een
stroom opwekken.
Maar hoe verandert de spanning dan? Dat is heel simpel: als het
aantal windingen van de secundaire spoel kleiner is dan dat van de primaire
spoel, is de spanning daar ook lager. Dat is ook logisch: door elke winding van
de primaire spoel loopt dezelfde hoeveelheid stroom, zodat elke winding
evenveel bijdraagt aan het magnetische veld. Hoe meer windingen, des te sterker
is het magnetische veld. In de secundaire spoel wordt de energie van dat veld
‘verdeeld’ over minder windingen, zodat er in elke winding juist méér stroom
opgewekt kan worden dan in een winding van de primaire spoel. Tegelijkertijd
kost het voor een elektron minder moeite om door de spoel heen te bewegen,
zodat de spanning daalt.
Bij middel van een oscilloscoop zien we een en ander. De eerste
golfvorm vertoont de primaire of secundaire spanning van de transformator. Over
de belasting zien we een andere soort spanning staan.
Sinusvormige
uitgangsspanning van de transformator
Vermogen
In een transformator met minder windingen in de
secundaire spoel is de uitgangsspanning dus lager dan de ingangsspanning,
terwijl de stroomsterkte aan de uitgang juist hoger is. Sterker nog:
Als het aantal
windingen twee keer zo klein is, wordt de spanning ook twee keer zo klein,
terwijl de stroomsterkte twee keer zo groot wordt. Het product van
stroomsterkte en spanning, oftewel het vermogen, verandert dus niet bij een
transformator.
§
1.2 Het power supply project
Als opdracht voor ons groep kregen wij het maken van een power
supply met als input 127V uit het net en als output van 5V DC. Deze power
supply werd gebouwd van oude componenten van oude chips en apparaten. Daaruit
werden een transformator, diodes, transistors, een koelplaat en een housing.
Regulator
LM7805CT De transformator
de
principe schema van de trafo van input 127V en output 12V en 5V in Multisim
De
praktische meting van de power supply
Eind
resultaat van het power supply “top”
Eind
resultaat van het power supply “side”
De
specificities van de power supply unit
|
meetpunten
|
Spanning
|
stroom
|
notes
|
|
Input
|
127 volt AC
|
0.5A
|
Utility power
|
|
Output 1
|
5V DC
|
1.5A
|
|
|
Common
|
|
|
|
§ 1.2 De
power supply in “C”
Capacitor
calculator
/* program: powersupply */
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <tgmath.h>
main()
{
int var;
int serie();
int parallel();
while (var != 0)
{
var = menu();
if (var == 1)
serie();
if (var == 2)
parallel();
else
printf("Menu
opties 0,1 of 2 \n\n");
}
return 0;
}
menu()
{
int var;
printf("\n\n");
printf("*************************************************\n");
printf("************* Capacitor calculator **************\n");
printf("*************************************************\n");
printf("* 0 -
Beeindig programma
*\n");
printf("* 1 -
Capaciteit en lading in serie berekenen
*\n");
printf("* 2 -
Capaciteit en lading in parallel berekenen*\n");
printf("\nKies
een menu optie: ");
scanf("%1d",
&var);
return(var);
}
serie()
{
/*function componenten
*/
/* --- INVOER VAN DE
GEGEVENS --- */
float Qt,
Q1,
Q2,
Q3,
C1,
C2,
C3,
Ct,
Vt,
V1,
V2,
V3;
printf("\n\n");
printf("CAPACITEIT EN LADING IN SERIE BEREKENEN*\n");
printf("****************************************\n");
printf("V1 IN
HZ: "); scanf("%f", &V1);
printf("V2 IN
HZ: "); scanf("%f",
&V2);
printf("V3 IN
HZ: "); scanf("%f",
&V3);
printf("C1 IN
F: "); scanf("%f",
&C1);
printf("C2 IN
F: "); scanf("%f",
&C2);
printf("C3 IN
F: "); scanf("%f",
&C3);
printf("\n");
/* --- BEREKENING ---
*/
Vt = V1 + V2 + V3;
Ct = ((1/C1) + (1/C2)
+ (1/C3))/1;
Q1 = C1 * V1;
Q2 = C2 * V2;
Q3 = C3 * V3;
Qt = Ct * Vt;
/* --- UITVOER VAN DE
GEGEVENS --- */
printf("TOTALE
LADING Qt IN COULOMB = %.2f C\n", Qt);
printf("Q1 IN Coulomb = %.2f C\n",
Q1);
printf("Q2 IN
Coulomb = %.2f C\n", Q2);
printf("Q3 IN
Coulomb = %.2f C\n", Q3);
printf("TOTALE
CAPACITEIT Ct IN F = %.2f F\n", Ct);
printf("C1 IN F =
%.2f F\n", C1);
printf("C2 IN F =
%.2f F\n", C2);
printf("C3 IN F =
%.2f F\n", C3);
printf("TOTALE
SPANNING Vt IN V = %.2f V\n", Vt);
return 0;
}
parallel()
{
/*function componenten
*/
/* --- INVOER VAN DE
GEGEVENS --- */
float Qt,
Q1,
Q2,
Q3,
C1,
C2,
C3,
Ct,
Vt,
V1,
V2,
V3;
printf("\n\n");
printf("CAPACITEIT EN LADING IN PARALLEL BEREKENEN*\n");
printf("****************************************\n");
printf("V1 IN
HZ: "); scanf("%f",
&V1);
printf("V2 IN
HZ: "); scanf("%f",
&V2);
printf("V3 IN
HZ: "); scanf("%f",
&V3);
printf("C1 IN
F: "); scanf("%f",
&C1);
printf("C2 IN
F: "); scanf("%f",
&C2);
printf("C3 IN
F: "); scanf("%f",
&C3);
printf("\n");
/* --- BEREKENING ---
*/
Qt = Q1 + Q2 + Q3;
Vt = V1 = V2 = V3;
(Ct) = (C1) + (C2) +
(C3);
Q1 = C1 * V1;
Q2 = C2 * V2;
Q3 = C3 * V3;
Qt = Ct * Vt;
/* --- UITVOER VAN DE
GEGEVENS --- */
printf("TOTALE
LADING Qt IN COULOMB = %.2f C\n", Qt);
printf("Q1 IN
Coulomb = %.2f C\n", Q1);
printf("Q2 IN
Coulomb = %.2f C\n", Q2);
printf("Q3 IN
Coulomb = %.2f C\n", Q3);
printf("TOTALE
CAPACITEIT Ct IN F = %.2f F\n", Ct);
printf("C1 IN F =
%.2f F\n", C1);
printf("C2 IN F =
%.2f F\n", C2);
printf("C3 IN F =
%.2f F\n", C3);
printf("TOTALE
SPANNING Vt IN V = %.2f V\n", Vt);
return 0;
}
§ 1.3 De
power supply in Fortran
Capacitor Calculator
! OS
! INTEGRATED COMPUTER SERVICES N.V.
! June 2014
!
PROGRAM OS
INTEGER IVAR
REAL QTOT, Q1, Q2, Q3, CTOT, C1, C2, C3,
VTOT, V1, V2, V3
IVAR = 99
CALL SYSTEM('clear')
100 CALL MENU(IVAR)
IF(IVAR .EQ. 0) then
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'THANK YOU'
stop
ELSE IF (IVAR .EQ. 1) then
CALL SERIE
ELSE IF (IVAR .EQ. 2) then
CALL PARALLEL
ELSE
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'MENU OPTIES 0,1,3
OF 4', IVAR
END if
GO TO 100
end
SUBROUTINE MENU(IVAR)
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
WRITE(UNIT=*,
FMT=*)'***************************************************************'
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'******************** CAPACITOR CALCULATOR
*********************'
WRITE(UNIT=*,
FMT=*)'***************************************************************'
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'* 0 - Beeindig
programma *'
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'* 1 - Capaciteit en
lading in serie berekenen *'
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'* 2 - Capaciteit en
lading in parallel berekenen*'
WRITE(*, 200, ADVANCE='NO')' Kies een
menu optie: '
200 FORMAT(A)
READ(UNIT=*, FMT=*) IVAR
return
end
SUBROUTINE SERIE
! --- INVOER VAN DE GEGEVENS ---
210 FORMAT(A)
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'CAPACITEIT EN LADING
IN SERIE BEREKENEN*'
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'*******************************'
WRITE(*, 210, ADVANCE='NO')'V1 IN V: '
READ(UNIT=*, FMT=*) V1
WRITE(*, 210, ADVANCE='NO')'V2 IN V: '
READ(UNIT=*, FMT=*) V2
WRITE(*, 210, ADVANCE='NO')'V3 IN V: '
READ(UNIT=*, FMT=*) V3
WRITE(*, 210, ADVANCE='NO')'C1 IN F: '
READ(UNIT=*, FMT=*) C1
WRITE(*, 210, ADVANCE='NO')'C2 IN F: '
READ(UNIT=*, FMT=*) C2
WRITE(*, 210, ADVANCE='NO')'C3 IN F: '
READ(UNIT=*, FMT=*) C3
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
! --- BEREKENING ---
VTOT = V1 + V2 + V3
CTOT = ((1/C1) + (1/C2) + (1/C3))/1
Q1 = C1 * V1
Q2 = C2 * V2
Q3 = C3 * V3
QTOT = CTOT * VTOT
! --- UITVOER VAN DE GEGEVENS ---
215 FORMAT(A,F12.2,A)
WRITE(*, 215)'TOTALE LADING Qt IN COULOMB
= ',QTOT,'C'
WRITE(*, 215)'Q1 IN Coulomb = ',Q1,'C'
WRITE(*, 215)'Q2 IN Coulomb = ',Q2,'C'
WRITE(*, 215)'Q3 IN Coulomb = ',Q3,'C'
WRITE(*, 215)'TOTALE CAPACITEIT Ct IN F =
',CTOT,'F'
WRITE(*, 215)'C1 IN F = ',C1,'F'
WRITE(*, 215)'C2 IN F = ',C2,'F'
WRITE(*, 215)'C3 IN F = ',C3,'F'
WRITE(*, 215)'TOTALE SPANNING Vt IN V =
',VTOT,'V'
return
end
SUBROUTINE PARALLEL
! --- INVOER VAN DE GEGEVENS ---
220 FORMAT(A)
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
WRITE(UNIT=*, FMT=*)'CAPACITEIT EN LADING
IN SERIE BEREKENEN*'
WRITE(UNIT=*,
FMT=*)'*******************************'
WRITE(*, 220, ADVANCE='NO')'V1 IN V: '
READ(UNIT=*, FMT=*) V1
WRITE(*, 220, ADVANCE='NO')'V2 IN V: '
READ(UNIT=*, FMT=*) V2
WRITE(*, 220, ADVANCE='NO')'V3 IN V: '
READ(UNIT=*, FMT=*) V3
WRITE(*, 220, ADVANCE='NO')'C1 IN F: '
READ(UNIT=*, FMT=*) C1
WRITE(*, 220, ADVANCE='NO')'C2 IN F: '
READ(UNIT=*, FMT=*) C2
WRITE(*, 220, ADVANCE='NO')'C3 IN F: '
READ(UNIT=*, FMT=*) C3
WRITE(UNIT=*, FMT=*)''
! --- BEREKENING ---
QTOT = Q1 + Q2 + Q3
VTOT = V1
VTOT = V2
VTOT = V3
CTOT = (C1) + (C2) + (C3)
Q1 = C1 * V1
Q2 = C2 * V2
Q3 = C3 * V3
QTOT = CTOT * VTOT
! --- UITVOER VAN DE GEGEVENS ---
225 FORMAT(A,F12.2,A)
WRITE(*, 225)'TOTALE LADING Qt IN COULOMB
= ',QTOT,'C'
WRITE(*, 225)'Q1 IN Coulomb = ',Q1,'C'
WRITE(*, 225)'Q2 IN Coulomb = ',Q2,'C'
WRITE(*, 225)'Q3 IN Coulomb = ',Q3,'C'
WRITE(*, 225)'TOTALE CAPACITEIT Ct IN F =
',CTOT,'F'
WRITE(*, 225)'C1 IN F = ',C1,'F'
WRITE(*, 225)'C2 IN F = ',C2,'F'
WRITE(*, 225)'C3 IN F = ',C3,'F'
WRITE(*, 225)'TOTALE SPANNING Vt IN V =
',VTOT,'V'
return
end
Litteratuurlijst
Het internet:
http://www.sciencespace.nl/article/view.do?supportId=4280
verslag:
Electronic Circuit
Analysis
Auteur: dhr. Ricardo L.
Chin
Geen opmerkingen:
Een reactie posten