Dòng điện một chiều

Dòng điện một chiều (Đặc điểm, ứng dụng)

Trong video trước, chúng tôi đã giải thích ý nghĩa của từ “tín hiệu” trong ngữ cảnh kỹ thuật điện và chúng tôi đã giới thiệu hai danh mục lớn — cụ thể là dòng điện AC và DC — xuất hiện rất thường xuyên trong các cuộc thảo luận về nguồn điện, linh kiện và mạch. Bây giờ đã đến lúc xem xét kỹ hơn các tín hiệu DC.

Tín hiệu DC ngoài đời thực trông như thế nào?

Đặc tính cơ bản của tín hiệu DC là không có sự thay đổi về cực tính. Nếu bạn kết nối tín hiệu điện áp một chiều với điện trở, dòng điện tạo thành sẽ luôn chạy theo cùng một hướng. Cường độ dòng điện có thể thay đổi lớn, nhưng hướng không thay đổi.

Một số điện áp DC phổ biến nhất là điện áp nguồn được tạo ra bởi các mạch điều chỉnh, và do đó, một số người có thể liên kết thuật ngữ “DC” với điện áp hoặc dòng điện hoàn toàn ổn định và không đổi. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp.

Trước hết, điện áp không bao giờ hoàn toàn không đổi, ngay cả khi chúng ta muốn như vậy, bởi vì tất cả các tín hiệu đều bao gồm nhiễu. Thứ hai, một số tín hiệu DC bao phủ một dải biên độ rộng (mặc dù đơn cực) vì chúng bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài rất thay đổi. Hãy cùng khám phá hai khía cạnh này của tín hiệu DC một cách kỹ lưỡng hơn.

Nhiễu điện

Chúng tôi sử dụng từ “nhiễu” để xác định các biến thể không mong muốn (và thường là nhỏ) về điện áp và dòng điện. Tất cả các tín hiệu DC (và AC) đều chứa nhiễu vì nó được tạo ra bởi các quá trình vật lý không thể tránh khỏi. Khi chúng ta nói rằng tín hiệu DC có biên độ 5 V, chúng ta thực sự muốn nói rằng biên độ trung bình hoặc biên độ mong muốn là 5 V. Nếu bạn đo cẩn thận tín hiệu này, bạn sẽ thấy rằng biên độ liên tục di chuyển trên và dưới 5 V .

Hình ảnh này cho thấy hai tín hiệu được đo với các đặc tính nhiễu khác nhau.

Không có gì đáng ngạc nhiên khi biết rằng các kỹ sư thích tín hiệu có lượng nhiễu nhỏ hơn. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải hiểu rằng bản thân biên độ tiếng ồn ít quan trọng hơn biên độ của tiếng ồn so với biên độ của tín hiệu. Đây là lý do tại sao chúng ta thường biểu thị chất lượng của tín hiệu bằng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu , viết tắt là SNR.

Các kỹ sư điện phải luôn lưu ý đến sự hiện diện và ảnh hưởng tiềm ẩn của nhiễu, ngay cả trong điện áp nguồn và tín hiệu DC thay đổi chậm. Để biết thêm thông tin về chủ đề thú vị này, vui lòng tham khảo bài viết của AAC về bản chất và nguồn gốc của độ ồn điện .

Gợn sóng

Một loại nhiễu rất phổ biến được tìm thấy trong điện áp một chiều là gợn tạo ra bởi bộ điều chỉnh chế độ chuyển đổi. Từ “gợn sóng” đề cập đến các biến thể nhỏ, định kỳ liên quan đến hành động bật / tắt của cơ quan quản lý. Hình ảnh dưới đây là một tín hiệu đo được cho thấy gợn chuyển mạch cũng như hai loại nhiễu khác.

Tín hiệu cảm biến DC

Chúng ta thường gặp tín hiệu DC khi chúng ta đang làm việc với các cảm biến . Các thành phần này tạo ra tín hiệu điện áp hoặc dòng điện cho phép chúng ta theo dõi, phân tích và ghi lại các điều kiện vật lý và các khía cạnh của môi trường xung quanh. Các điều kiện như độ ẩm, cường độ ánh sáng và nhiệt độ tuyệt đối rất thay đổi nhưng đơn cực (ví dụ: cường độ ánh sáng không thể thấp hơn 0) và do đó, điện áp hoặc dòng điện do cảm biến tạo ra là tín hiệu DC.

Các ứng dụng của điện áp và dòng điện một chiều

Chúng ta đã thấy rằng điện áp DC được sử dụng để cung cấp năng lượng điện cho mạch điện tử và để biểu diễn những thay đổi trong các biến vật lý. Các đại lượng DC cũng xuất hiện trong các ứng dụng sau:

• Dòng điện một chiều được giới hạn bởi một điện trở khiến điốt phát quang (đèn LED) tạo ra ánh sáng.
• Các công tắc cơ học và điện tử có thể cung cấp một lượng lớn dòng điện điều khiển DC đến động cơ, ống dẫn điện và bộ sưởi điện trở.
• Dòng điện và điện áp DC thiết lập các điều kiện điện cho phép bóng bán dẫn khuếch đại tín hiệu AC.

Mạch chuyển đổi cơ bản tương tự là điều khiển đèn LED cường độ cao (bên trái) và rơ le (bên phải) bằng cách cho phép hoặc ngăn dòng điện một chiều.

Phần kết luận

Tín hiệu DC và điện áp nguồn cung cấp là những khía cạnh thiết yếu của vô số hệ thống điện tử, nhưng các kỹ sư điện cũng phải hiểu rõ về tín hiệu AC và các kỹ thuật được sử dụng để phân tích và thiết kế mạch AC. Chúng ta sẽ nghiên cứu về dòng điện xoay chiều trong video tiếp theo.