Выкл проходной схема: Как правильно подключить проходной выключатель | Схема подключения переключателя

Схема подключения проходных выключателей — инструкция по монтажу

Собрать схему подключения проходного переключателя способен каждый желающий.

Для этого необходимо разобраться в устройстве этого выключателя, возможных схемах подсоединения и способах монтажа. Проходной переключатель имеет третий контакт и механизм переключения.

Двухклавишный выключатель имеет таких контактов шесть и работает он, как пара независимых проходных переключателей. Еще такие выключатели иногда называют дублирующими. Проходные выключатели предназначены для переключения электрической цепи с разных мест.

Для примера можно взять длинный темный коридор, который оборудован проходными переключателями, расположенными в разных его концах. Войдя в такое помещение, вы можете при помощи одного выключателя зажечь свет, а с помощью другого потушить и вам не нужно возвращаться к первому, чтобы опять его включить или выключить.

Оба выключателя могут как включать, так и выключать свет.

Место применения

1. Проходные переключатели часто используют на лестницах двухэтажных домов. Они дают возможность на нижнем этаже включить свет, а на верхнем его выключить;
2. Такие выключатели часто устанавливают в спальных комнатах. Один из них монтируется около двери и один или два переключателя непосредственно возле кровати, чтобы легко погасить свет, не вставая с нее;
3. Очень комфортно использовать их в длинных коридорах. В одном конце помещения можно включить свет, а в другом выключить;
4. Выключатели часто применяют в схемах подсветки тропинок на загородных участках. Конечно, этот список далеко не полный и есть еще много разных вариантов использования проходных переключателей.

Способы подключения

Управление с двух точек. Это самая простая схема. Чтобы ее собрать понадобится два одноклавишных переключателя, которые необходимо установить в разных точках.

Управление с трех точек. Для сбора этой схемы необходимо приобрести два выключателя для двух мест и один перекрестный переключатель на третью точку. Перекрестным называют такой прибор, который способен соединять и разъединять цепь освещения из трех и более точек. Он оснащен четырьмя контактами. Его можно приобрести в специализированном магазине или изготовить самостоятельно из двухклавишного переключателя. Достаточно добавить в его конструкцию пару медных перемычек и при помощи клея сделать из двух клавиш одну.

Управление с четырех и более точек. В отличие от предыдущей схемы в этой используется дополнительный перекрестный переключатель. Включать в цепь дополнительные выключатели можно до бесконечности, увеличивая количество мест с которых ими можно управлять освещением.

Монтаж

Начнем сборку электрической цепи с установки распределительной коробки. Именно в ней производится объединение всех проводов.

Подводить электричество к распределительной коробке следует через устройство защиты, работу которого могут выполнять пара автоматических выключателей.

Не забывайте, что любые провода, находящиеся под напряжением обязаны иметь защиту от перенапряжений и коротких замыканий. В каждой квартире или доме уже имеется такое устройство.

Устройство защиты уже подключено к сети, поэтому подводить ток к распределительной коробке мы будем от него. Для этого следует проложить проводку от автомата до коробки.

Обрезая провода, не забывайте оставлять небольшой запас для удобной скрутки. Установку проходных выключателей следует выполнять с использованием подрозетника, поэтому для сбора простой схемы из двух выключателей их потребуется два.

К подразетникам так же необходимо протянуть провода от распределительной коробки. Осталось подсоединить элементы освещения, которые будут включаться, и выключаться с помощью проходных переключателей, установленных в разных точках.

Для проверки работоспособности схемы можно использовать обыкновенный патрон с вкрученной в него лампой. Прокладываем проводку до места расположения источника света.

Сборка схемы

Перед началом проведения работ полностью отключите квартиру от электричества. Сделать это просто необходимо, так как придется работать с оголенными проводами и контактами, которые могут находиться под напряжением.  Только после того, как вы убедитесь в полном отсутствии напряжения во всей квартире, можно начинать работу.

Чтобы наша схема заработала необходимо выполнить правильное соединение нескольких элементов: автоматического выключателя, двух проходных переключателей и патрона с лампой.

Обратите внимание на имеющиеся провода. Они разного цвета. Синий – это ноль, белый – это фаза. Еще может быть третий провод желтого цвета с зеленой полоской – заземление. В нашей схеме он пока не будет принимать участие. Его необходимо заизолировать и убрать в сторону.

Подключение проходных выключателей выполняем следующим образом. Сначала делаем зачистку проводов. Для того чтобы соединить провода с контактами выключателя, жилы следует зачистить не менее чем на 1 см. Чтобы ничего не перепутать с обратной стороны выключателя находиться схема правильного подключения. Стрелка вверху указывает на контакт для подключения фазы, а стрелки внизу показывают на контакты переключения.

Подключаем белый провод к верхнему контакту, а синий и желтый к нижним контактам.  После того как выключатель подсоединим к проводам, устанавливаем его в подрозетник. Другой проходной выключатель устанавливается точно так же. Осталось подключить электрическую лампочку.

Производим очистку проводов от изоляции и подсоединяем их к патрону. Жилу заземления, желтого цвета с зеленой полосой следует также заизолировать и убрать. При желании кабель заземления можно подсоединить к корпусу светильника. Все элементы схемы подключены, осталось собрать саму схему и подать к ней напряжение.

Вернемся к распределительной коробке и посмотрим на 4 провода, которые в ней находятся. Это провод, идущий к лампочке, питающий провод и два провода от проходных выключателей. Сначала убираем изоляцию с питающего кабеля и ведущего к патрону с лампой. Все провода желтого цвета с зеленой полосой нам не требуются, поэтому изолируем их и прячем в коробке. С жил каждого кабеля следует снимать изоляцию с концов на расстоянии 5 см.

Два синих электропровода объединяем скруткой. Потом берем фазный кабель питания, он белого цвета и скручиваем с одним из белых проводов, идущих от выключателей.  Выбирать можно любой из двух переключателей. Осталось соединить жилы переключения. Объединяем два желтых электропровода. Все имеющиеся скрутки проводов нужно тщательно заизолировать. Подключение проходных выключателей выполнено. Осталось проверить работу, подав напряжение.

Если вы все сделали правильно, оба выключателя будут включать и отключать лампы

Ну вот, в принципе, и все. Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Проходной выключатель — схема подключения. Подробная инструкция подключения двухклавишных и трехклавишных проходных выключателей. Видео

Содержание:

• Зачем необходим проходной выключатель?
• Немного теории о проходных выключателях
  • Пример функционирования проходного выключателя
• Виды проходных выключателей
• Схема подключения проходных выключателей — Видео инструкция
• Как подключить проходной выключатель

Зачем необходим проходной выключатель?

   Вопрос экономии электроэнергии сегодня стоит остро и в этом помощь может оказать проходной выключатель. Как? Мы заходим в подъезд, включаем свет, а на своем этаже гасим освещение другим выключателем. И наоборот. Выходя из дома на улицу, у себя на площадке свет включается, а внизу убирается. В таких случаях используют проходной выключатель, выполняющий функции переключателя.

Подключение проходного выключателя двухклавишного и трехклавишного — Фото

   Схема подключения проходного выключателя выбирается исходя из числа точек управления. А их может быть несколько:

• на каждой площадке многоэтажного дома,
• в длинном коридоре на выходе из нескольких комнат.

Как подключить проходной выключатель, мы и расскажем сегодня в этой статье.

   Простой выключатель содержит всего две контактные клеммы с двумя подводимыми проводами.

   Проходной выключатель — называемый переключателем цепей — имеет три клеммы и к нему подходят три провода. Чтобы включать и выключать свет из большего числа мест, нужны так называемые перекрестные выключатели, имеющие четыре контакта и четыре подходящих провода. Надо сказать, что так подключаются не только лампы (накаливания, люминесцентные, энергосберегающие), но и любые электрические приборы, требующие управления из разных мест.

Немного теории о проходных выключателях

   Назначение проходного выключателя состоит в переключении электрических цепей. Сравним устройство обычного двойного выключателя, используемого в простом подключении и одноклавишного проходного выключателя.

Схема подключения проходного выключателя с двумя точками управления — Фото

   В обоих случаях мы имеем по три контакта и три подходящих провода, и происходит простое переключение контактов. Но в первом случае электрические цепи при нажатии или соединяются, или разъединяются. В проходном же выключателе одновременно размыкается одна и замыкается другая цепь. 

Пример функционирования проходного выключателя

   Возьмем электрическую цепь, состоящую из лампочки и двух одноклавишных проходных выключателей.

   Лампочка не горит, то есть две цепи разорваны. Нажимаем один из выключателей, одна из цепей соединяется и лампочка загорается. Переходя ко второму выключателю, при нажатии мы, разрывая цепь, гасим лампу и одновременно подготавливаем другую линию, для включения с первого выключателя.

   Сущность функционирования такого выключателя состоит в перекидывании контактов — один замыкается, другой размыкается. Проходной выключатель, если не использовать один из контактов, может работать как обычный. Но из финансовых соображений лучше отказаться от этого: обойдется дороже.

Виды проходных выключателей

   Выпускаются выключатели проходные с различным числом клавиш. Одноклавишные мы уже рассмотрели. Проходной выключатель двухклавишный используется для подключения/отключения двух ламп, находящихся в разных точках.

   Такая схема будет состоять из двух выключателей с двумя клавишами и двух осветительных приборов. Лампы могут находиться и в одной люстре, тогда можно менять освещенность помещения.

   Трехклавишный выключатель, по аналогии с двухклавишным, предназначен для включения трех ламп.

Подключение трехклавишного проходного выключателя — схема — Фото

   Схема подключения проходного выключателя позволяет включать лампочки из трех точек. Нужно будет взять два одноклавишных и один перекрестный выключатели, который, в простейшем случае, представляет два переключателя одноклавишных с внутренними перемычками. Применяя два перекрестных выключателя, собирают управление из четырех мест.

   Здесь нужно помнить одно. Чем больше точек управления, тем сильнее усложняется схема подключения проходного выключателя. Загруженность проводами может создать в дальнейшем непреодолимые трудности. При ремонтах обслуживающий электрик может просто не разобраться в схеме, найдя выход в ее упрощении. В результате включать освещение придется всего лишь из одного места.

Схема подключения проходных выключателей — Видео инструкция

Еще Видео материалы

Как подключить проходной выключатель

   Если вы решили создать для себя более комфортные бытовые условия, устанавливая проходные выключатели, то приготовьтесь к большой работе. Сначала необходимо подробно узнать, как подключить проходной выключатель, существующие схемы управления и методы монтажа. Это теоретическая часть. Далее запастись необходимыми инструментами и материалами.

   Из инструментов понадобится перфоратор с коронкой для сверления посадочных мест под выключатели. Этим же перфоратором пробиваются штробы, в которых будут укладываться новые провода. Приобретите плоскогубцы, кусачки, бокорезы, различные отвертки. После прокладки проводов необходимо будет провести штукатурные работы — понадобится алебастр или цемент с песком.

   

   Обратите внимание на то, как правильно штробить стены под проводку.

   В статье подробно описан процесс штробления, а также подбора инструментов и материалов.

  Имеется видео инструкция

   Основные материалы — это, конечно же, провода, выключатели, соединительные коробки.

   В зависимости от вашей схемы управления осветительными приборами, провода могут быть с различным числом жил.

В простейшем случае понадобится трехжильный медный провод. Если же схема более сложная, то без пятижильного провода не обойтись. При отсутствии такого — используйте два трехжильных.

Распределительная коробка проходного выключателя, скрутка проводов — Фото

   Сечение жил зависит от электрической нагрузки. Чем больше будет включаться ламп, тем больше требуется нагрузочная способность проводниковых материалов. Сечение жилы в 2,5 квадрата определенно подойдет.

• Сперва размечаем трассу для прокладки штроб. Линия прохождения должна быть строго параллельна потолку и полу. Отводы вниз делаются под прямым углом.
• Перфоратором высверливаем гнезда для выключателей и пробиваем штробы для укладки проводов.
• В соединительных коробках производится скручивание жил в соответствии с разработанной схемой.
• Далее подключается проходной выключатель.
• Собрав всю схему, необходимо ее проверить перед подачей напряжения.

   Главная задача — не допустить короткого замыкания. Можно воспользоваться мультиметром и при выкрученных лампочках «прозвонить» цепь. Только после этого можно проверять работоспособность новой системы освещения.

• При положительных результатах штукатурим и красим необходимые места.

   Конечно, такая работа представляет определенные трудности. Незнакомому с электротехникой человеку ее не выполнить. Здесь необходима помощь специалистов-электриков. Только они смогут сделать эту работу согласно правилам безопасности.

Passive Low Pass Filter

Это руководство посвящено Passive Low Pass Filter , широко используемому термину в электронике. Вы будете слышать или использовать этот «технический» термин почти каждый раз во время учебы или в своей профессиональной карьере. Давайте рассмотрим, что особенного в этом техническом термине.

 

Что это, Схема, формулы, кривая?

Начнем с названия. Вы знаете, что такое пассивный ? Что такое низкий ? Что такое мимо и что такое Фильтр ? Если вы понимаете значения этих четырех слов « Passive Low Pass Filter », вы поймете 50% « Passive Low Pass Filter », остальные 50% мы рассмотрим далее.

« Пассив » — В словаре это означает разрешение или принятие того, что происходит или что делают другие, без активного ответа.

« Фильтр нижних частот » — это означает прохождение того, что low , это также означает блокировку того, что высокий . Он действует так же, как и традиционный фильтр для воды, который есть у нас дома/офисе, который блокирует примеси и пропускает только чистую воду.

Низкочастотный фильтр пропускает низкие частоты и блокирует более высокие . Частота пропускания традиционного фильтра нижних частот находится в диапазоне от 30 до 300 кГц (низкая частота) и блокируется выше этой частоты, если он используется в аудиоприложении.

Есть много вещей, связанных с фильтром низких частот. Как было описано ранее, он будет отфильтровывать нежелательные вещи (сигнал) синусоидальный сигнал (AC) .

В качестве пассивных средств мы, как правило, не применяем никаких внешних источников для вывода отфильтрованного сигнала, это можно сделать с помощью пассивных компонентов, которые не требуют мощности, поэтому отфильтрованный сигнал не усиливается, амплитуда выходного сигнала не увеличивается ни при каких затратах.

Фильтры нижних частот изготовлены с использованием комбинации резистора и конденсатора (RC) для фильтрации до 100 кГц, но для остальных 100–300 кГц используются резистор, конденсатор и индуктор (RLC).

 

Схема на этом изображении:

Это RC-фильтр. Как правило, входной сигнал подается на эту комбинацию резистора серии и неполярного конденсатора серии . Это фильтр первого порядка, так как в схеме есть только один реактивный компонент — конденсатор. Отфильтрованный выход будет доступен через конденсатор.

То, что на самом деле происходит внутри схемы, довольно интересно.

На низких частотах реактивное сопротивление конденсатора будет намного больше, чем сопротивление резисторов. Таким образом, потенциал напряжения сигнала на конденсаторе будет намного больше, чем падение напряжения на резисторе.

На более высоких частотах произойдет прямо противоположное. Сопротивление резистора увеличивается, и за счет этого с учетом реактивного сопротивления конденсатора напряжение на конденсаторе становится меньше.

 

Вот кривая, как она выглядит на выходе конденсатора:-

 

Частотная характеристика и частота среза

Давайте разберемся с этой кривой дальше

ф _c — частота среза фильтра. Линия сигнала от 0 дБ/118 Гц до 100 кГц почти плоская.

Формула расчета усиления:

Усиление = 20log (Vout/Vin)
 

Если мы поместим эти значения, мы увидим результат усиления, пока частота среза не станет почти 1. 1 единица усиления или 1-кратное усиление называется единичным усилением .

После сигнала отсечки отклик схемы постепенно уменьшается до 0 (ноль), и это уменьшение происходит со скоростью -20 дБ/декада . Если мы посчитаем уменьшение на октаву, оно будет -6 дБ. В технической терминологии он называется « roll-off ».

На низких частотах высокое реактивное сопротивление конденсатора останавливает протекание тока через конденсатор.

Если мы применяем высокие частоты выше предела отсечки, реактивное сопротивление конденсатора уменьшается пропорционально при увеличении частоты сигнала, что приводит к более низкому реактивному сопротивлению, выходной сигнал будет равен 0 из-за короткого замыкания на конденсаторе.

Это фильтр нижних частот. Выбрав правильный резистор и правильный конденсатор, мы могли бы остановить частоту, ограничить сигнал, не влияя на сигнал, поскольку нет активного отклика.

На изображении выше есть слово Bandwidth . Это означает, к чему будет применено единичное усиление и сигнал будет заблокирован. Так что, если это фильтр нижних частот 150 кГц, тогда полоса пропускания будет 150 кГц. После этой полосы пропускания сигнал ослабнет и перестанет проходить через схему.

Также есть -3дБ, это важно, на граничной частоте мы получим усиление -3дБ где сигнал затухает до 70,7% и емкостное сопротивление равно R= Xc.

 

Какова формула частоты среза?

  f 
  c   = 1/2πRC 

Итак, R — сопротивление, а C — емкость. Если мы поставим значение, мы будем знать частоту среза.

 

Расчет выходного напряжения

Давайте посмотрим на первое изображение схемы, в которой 1 резистор и один конденсатор используются для формирования фильтра нижних частот или RC-цепи.

При подаче сигнала постоянного тока на цепь сопротивление цепи создает падение при протекании тока, а в случае сигнала переменного тока это полное сопротивление, которое также измеряется в Омах.

В RC-цепочке две резистивные вещи . Один — сопротивление, а другой — емкостное реактивное сопротивление конденсатора. Итак, нам нужно сначала измерить емкостное реактивное сопротивление конденсатора, так как это потребуется для расчета импеданса схемы.

Первая резистивная оппозиция — это емкостная реактивность , формула:- 

Xc = 1 / 2π  f    c   

Выход формулы будет в Омах, поскольку Ом является единицей емкостного реактивного сопротивления, потому что это оппозиция означает сопротивление.

 

Второй оппозицией является сам резистор . Значение резистора также является сопротивлением.

Итак, объединив эти две оппозиции, мы получим общее сопротивление , которое представляет собой импеданс в цепи RC (входной сигнал переменного тока).

Полное сопротивление обозначается как Z.

Резистивно-емкостной фильтр действует как « частота делитель напряжения с зависимой переменной ».

Выходное напряжение этого делителя равно

Vвых = Vin * (R2 / R1+R2)
R1 + R2 = R  T  

R1 + R2 — полное сопротивление цепи, то же самое, что импеданс.

 

Таким образом, объединив это общее уравнение, мы получим

. Решив приведенную выше формулу, мы получим окончательное: —

Vout = Vin * (Xc / Z) 

 

Пример с расчетом

Поскольку мы уже знаем, что на самом деле происходит внутри схемы и как узнать значение. Выберем практические значения .

Возьмем наиболее распространенные значения резистора и конденсатора, 4,7 кОм и 47 нФ. Мы выбрали значение, так как оно широко доступно и его легче рассчитать. Посмотрим что будет частота среза и выходное напряжение .

Частота среза будет:-

При решении этого уравнения частота среза составит 720 Гц.

Посмотрим, правда это или нет…

Это схема. Как описано выше, частотная характеристика на частоте среза дБ будет -3 дБ, независимо от частот. Мы будем искать -3 дБ в выходном сигнале и смотреть, 720 Гц это или нет. Вот частотная характеристика: —

 

Как вы можете видеть частотную характеристику (также называемую диаграммой Боде ), мы устанавливаем курсор на -3 дБ (красная стрелка) и получаем угол 720 Гц (зеленая стрелка) или полосу частот .

Если мы подаем сигнал 500 Гц, то емкостное сопротивление будет

Тогда Vout при подаче 5 В Vin на частоте 500 Гц:-

 

Фазовый сдвиг

9 0251 Поскольку с фильтром нижних частот связан один конденсатор, и это сигнал переменного тока, фазовый угол, обозначаемый как φ (Phi) на выходе, составляет -45 не по фазе на -3 дБ или частоте среза.

Почему?

Когда входное напряжение изменяет время заряда конденсатора и из-за этого сценария выходное напряжение отстает от входного сигнала или имеет синусоидальную форму.

Связь следующая:-
Увеличение входной частоты = увеличение запаса по противофазе . Все эти два пропорциональны друг другу.

Формула фазового сдвига:

Фазовый сдвиг φ = -arctan (2πfRC) 

Посмотрим фазовый сдвиг схемы

Это кривая фазового сдвига. Устанавливаем курсор на -45 (красная стрелка) и получаем в результате частоту среза 720 Гц (зеленая стрелка).

 

Постоянная времени

Как мы уже узнали о фазовом сдвиге и частотной характеристике, конденсатор заряжается и разряжается в зависимости от частот входного сигнала. Этот эффект зарядки и разрядки Постоянная времени обозначается как τ (Тау). Это также связано с частотой среза.

Как?

 τ = RC = 1 / 2π  f    c   

Иногда нам нужно знать частоту среза, когда у нас есть значение постоянной времени, в таком случае, изменяя формулу, мы можем легко получить это: —

  f  c   = 1/2πRC
Где RC = τ
  f  c   = 1 / 2πτ 

Из-за этого Постоянная времени RC-фильтр производит пилообразную волну, треугольную волну, если мы изменим входной сигнал с синусоидальной волны на прямоугольную. это называется Цепь интегратора.

 

Фильтр нижних частот второго порядка: формулы, расчеты и частотные кривые

Когда две каскадные RC-цепи нижних частот первого порядка соединены вместе, это называется фильтром второго порядка, поскольку имеется две цепи RC-каскадов.

Вот схема:

Это фильтр нижних частот второго порядка. R1 C1 — первого порядка, а R2 C2 — второго порядка. Каскадируя вместе, они образуют фильтр нижних частот второго порядка.

Фильтр второго порядка имеет роль наклона 2 x -20 дБ/декада или -40 дБ (-12 дБ/октава).

Вот кривая отклика:-

Курсор, показывающий точку отсечки -3 дБ в зеленом сигнале, который находится в первом порядке (R1 C1), крутизна на этом была замечена ранее -20 дБ/декада, а красный — на конечном выходе, который имеет крутизну -40 дБ/декада.

Формулы:

Усиление при

 

Частота среза:-

На практике крутизна спада увеличивается в соответствии с добавлением каскада фильтра, точка -3 дБ и частота полосы пропускания изменяются от фактического расчетного значения выше на определенную величину.

Эта определенная величина рассчитывается по следующему уравнению:

Не очень хорошо каскадировать два пассивных фильтра, так как динамический импеданс каждого порядка фильтров влияет на другую сеть в той же схеме.

 

Применение

Фильтр нижних частот широко используется в электронике.

Вот несколько приложений:

1. Аудиоресивер и эквалайзер
2. Фильтр камеры
3. Осциллограф
4. Система управления музыкой и частотная модуляция басов
5. Генератор функций
6. Источник питания

Цепи пассивных фильтров нижних частот первого и второго порядка

В этом уроке мы узнаем о пассивных низкочастотных RC-фильтрах. Как следует из названия, это фильтр нижних частот, разработанный с использованием пассивных компонентов. В следующих разделах вы можете узнать об основной схеме пассивных RC-фильтров нижних частот, их частотной характеристике, выходном напряжении, приложениях и многом другом.

Чтобы получить информацию о пассивных RC-фильтрах верхних частот, прочитайте руководство « Пассивные RC-фильтры верхних частот ».

Схема

Переключатель

Введение

Фильтр — это схема, которая используется для фильтрации сигналов, т. е. пропускания только необходимых сигналов и исключения нежелательных сигналов. Как правило, фильтры состоят либо из пассивных, либо из активных компонентов.

• К пассивным компонентам относятся резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.
• Активными компонентами являются транзисторы, полевые транзисторы и операционные усилители.

Фильтр нижних частот — это фильтр, пропускающий только низкочастотные сигналы и ослабляющий или останавливающий высокочастотные сигналы. Это позволяет сигналам только от 0 Гц срезать частоту «fc». Это значение частоты среза будет зависеть от стоимости компонентов, используемых в цепи.

Как правило, эти фильтры предпочтительнее использовать на частотах ниже 100 кГц. Частота среза также называется частотой прерывания или частотой переключения.

Пассивный фильтр нижних частот

Схема фильтра нижних частот, состоящая из пассивных компонентов, называется пассивным фильтром нижних частот.

На следующем рисунке показана простая схема RC-фильтра нижних частот.

Простое последовательное соединение резистора «R» с конденсатором «C» дает RC-фильтр нижних частот. Его можно просто назвать фильтром нижних частот (ФНЧ). Резистор не зависит от изменений применяемых частот в цепи, но конденсатор является чувствительным компонентом, что означает, что он реагирует на изменения в цепи.

Так как она имеет только один реактивный компонент, эту схему также можно назвать «однополюсным фильтром» или «фильтром первого порядка». Входное напряжение «Vin» прикладывается последовательно к резистору, а выходное напряжение снимается только через конденсатор.

Поскольку конденсатор является чувствительным компонентом, основная концентрация, которую следует наблюдать, касается «емкостного реактивного сопротивления». Емкостное реактивное сопротивление — это противодействие, создаваемое конденсатором в цепи.

Чтобы сохранить емкость конденсатора, конденсатор будет противодействовать небольшому току, протекающему в цепи. Это противодействие протеканию тока в цепи называется импедансом. Таким образом, емкостное сопротивление уменьшается с увеличением встречного тока.

Таким образом, мы можем сказать, что емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте, приложенной к цепи. Значение сопротивления резистора стабильно, тогда как значение емкостного сопротивления изменяется. Падение напряжения на конденсаторе очень меньше по сравнению с потенциалом напряжения конденсатора.

Это означает, что на низких частотах падение напряжения небольшое, а потенциал напряжения большой, но на высоких частотах падение напряжения очень велико, а потенциал напряжения меньше. По этому явлению мы можем сказать, что приведенная выше схема может действовать как схема «частотно-регулируемого делителя напряжения».

Емкостное сопротивление можно сформулировать следующим образом:

Расчет выходного напряжения

Чтобы получить уравнение делителя потенциала, мы должны учитывать импеданс, емкостное сопротивление, входное напряжение и выходное напряжение. Используя эти термины, мы можем сформулировать уравнение для делителя потенциала RC следующим образом:

Используя это уравнение, мы можем рассчитать значение выходного сигнала на любой применяемой частоте.

Фильтр нижних частот Пример

Давайте рассмотрим эти значения выходного напряжения и значения емкостного реактивного сопротивления, рассмотрев значения резистора и конденсатора. Пусть номинал резистора R равен 4,7 кОм, а конденсатор номиналом 47 нФ. Входное напряжение переменного тока составляет 10 В. Значения частоты, для которых мы собираемся рассчитать, составляют 1 кГц и 10 кГц.

Таким образом, мы можем ясно сказать, что при увеличении частоты емкостное сопротивление уменьшается. Уменьшается не только емкостное сопротивление, но и выходное напряжение.

Из приведенного выше примера видно, что емкостное сопротивление уменьшилось с 3386,27 Ом до 338,62 Ом, а выходное напряжение уменьшилось с 5,84 В до 0,718 В при увеличении частоты с 1 кГц до 10 кГц.

Частотная характеристика фильтра нижних частот

Из введения в фильтры мы уже видели, что величина |H(jω)| фильтра принимается за коэффициент усиления схемы. Это усиление измеряется как 20 log (V _из / V _в ), и для любой RC-цепи угол наклона «спада» составляет -20 дБ/декаду.

Полоса частот ниже области среза называется «полосой пропускания», а полоса частот после частоты среза называется «полосой заграждения». Из графика видно, что полоса пропускания — это ширина полосы пропускания фильтра.

Из этого графика видно, что до частоты среза коэффициент усиления остается постоянным, поскольку выходное напряжение пропорционально значению частоты на низких частотах. Это связано с емкостным реактивным сопротивлением, которое действует как разомкнутая цепь на низких частотах и ​​пропускает максимальный ток через цепь на высоких частотах. Значение емкостного сопротивления очень велико на низких частотах, поэтому оно имеет большую способность блокировать ток, протекающий по цепи.

При достижении значения частоты среза выходное напряжение постепенно уменьшается и достигает нуля. Коэффициент усиления также уменьшается вместе с выходным напряжением. После частоты среза характеристика наклона схемы достигает точки спада, которая возникает при -20 дБ/декада.

В основном это происходит из-за увеличения частоты, когда частота увеличивается, значение емкостного реактивного сопротивления уменьшается и, таким образом, снижается способность блокировать ток через конденсатор. Когда ток в цепи увеличивается и из-за ограниченной емкости конденсатора цепь действует как короткое замыкание. Таким образом, выходное напряжение фильтра равно нулю на высоких частотах.

Единственный способ избежать этой проблемы — выбрать диапазоны частот, до которых эти резистор и конденсатор могут выдержать. Значения конденсатора и резистора играют основную роль, потому что от этих значений будет зависеть только частота среза «fc». Если диапазоны частот находятся в пределах диапазона частот среза, мы можем решить проблему короткого замыкания.

Эта точка отсечки возникает, когда значение сопротивления и значение емкостного реактивного сопротивления совпадают, что означает, что векторная сумма сопротивления и реактивной емкости равна. То есть, когда R = X _c  , и в этой ситуации входной сигнал ослабляется на -3 дБ/декаду.

Это затухание составляет примерно 70,7 % входного сигнала. Время, необходимое для зарядки и разрядки пластин конденсатора, зависит от синусоидальной волны. Из-за этого фазовый угол (ø) выходного сигнала отстает от входного сигнала после частоты среза. На частоте среза выходной сигнал сдвинут по фазе на -45°.

Если входная частота фильтра увеличивается, угол запаздывания выходного сигнала схемы увеличивается. Просто для большего значения частоты схема больше не совпадает по фазе.

У конденсатора больше времени для зарядки и разрядки пластин на низких частотах, потому что время переключения синусоиды больше. Но с увеличением частоты время переключения на следующий импульс постепенно уменьшается. За счет этого возникают временные вариации, приводящие к фазовому сдвигу выходной волны.

Частота среза пассивного фильтра нижних частот в основном зависит от значений резистора и конденсатора, используемых в цепи фильтра. Эта частота среза обратно пропорциональна значениям резистора и конденсатора. Частота среза пассивного фильтра нижних частот равна

f _C = 1/(2πRC)

Фазовый сдвиг пассивного фильтра нижних частот задается как 0007

Как мы уже видели, время, необходимое конденсатору для зарядки и разрядки пластин по отношению к входной синусоидальной волне, приводит к разности фаз. Резистор и конденсатор в последовательном соединении будут производить этот эффект зарядки и разрядки.

Постоянная времени последовательной RC-цепи определяется как время, необходимое конденсатору для зарядки до 63,2 % от конечного значения установившегося состояния, а также как время, необходимое конденсатору для разряда до 36,8 % значения установившегося состояния. Эта постоянная времени представлена ​​символом «τ».

Связь между постоянной времени и частотой отсечки следующая:

Постоянная времени выход фильтра зависит от частот, подаваемых на вход, и от постоянной времени.

Пассивный фильтр нижних частот Пример 2

Рассчитаем частоту среза фильтра нижних частот с сопротивлением 4,7 кОм и емкостью 47 нФ.

Мы знаем, что уравнение для частоты среза: изучали фильтр нижних частот первого порядка, который состоит из последовательного соединения резистора и конденсатора. Однако иногда одного каскада может быть недостаточно для удаления всех нежелательных частот, тогда используется фильтр второго порядка, как показано ниже.

 

RC-фильтр нижних частот второго порядка можно получить, просто добавив еще один каскад к фильтру нижних частот первого порядка. Этот фильтр дает наклон -40 дБ/декаду или -12 дБ/октаву, а фильтр четвертого порядка дает наклон -80 дБ/октаву и так далее.

Пассивный фильтр нижних частот Усиление на частоте среза задается как

A = (1/√2) ⁿ

Где n — порядок или количество ступеней

Частота среза фильтра нижних частот второго порядка задается как

fc = 1/ (2π√(R1C1R2C2))

Фильтр нижних частот второго порядка -3 дБ Частота задается как

f _(-3dB) = fc √ (2 ^(1/n) – 1)

Где 9 0089 fc — частота среза, n — количество ступеней, а ƒ _{-3 дБ} — это частота полосы пропускания -3 дБ.

Краткое описание фильтра нижних частот

Фильтр нижних частот состоит из резистора и конденсатора. Не только конденсатор, но и любой реактивный компонент с резистором дает фильтр нижних частот. Это фильтр, который пропускает только низкие частоты и ослабляет высокие частоты.

Частоты ниже частоты среза называются частотами полосы пропускания, а частоты выше частоты среза называются частотами полосы заграждения. Полоса пропускания — это ширина полосы пропускания фильтра.

Частота среза фильтра будет зависеть от номиналов компонентов, выбранных для схемы. Частоту среза можно рассчитать по приведенной ниже формуле.

f _C = 1/(2πRC)

Усиление фильтра принимается за величину фильтра, и усиление может быть рассчитано по формуле 20 log (V _из / V _из ). Выход фильтра остается постоянным до тех пор, пока уровни частоты не достигнут частоты среза.

На частоте среза выходной сигнал составляет 70,7% от входного сигнала, а после частоты среза выходной сигнал постепенно уменьшается до нуля. Фазовый угол выходного сигнала отстает от входного сигнала после частоты среза.

На частоте среза фазовый сдвиг выходного сигнала составляет 45°.

Если поменять местами резистор и конденсатор в цепи фильтра нижних частот, то схема будет вести себя как фильтр верхних частот.

Для синусоидальных входных волн схема ведет себя как фильтр нижних частот первого порядка. Работу фильтра первого порядка мы уже изучили, но при изменении типа входного сигнала необходимо наблюдать за тем, что происходит с выходом фильтра.

Когда мы меняем тип входного сигнала либо на режим переключения (ВКЛ/ВЫКЛ), либо на прямоугольную волну, схема ведет себя как интегратор, который обсуждается ниже.

Фильтр нижних частот как схема формирования волны

На приведенном выше рисунке показаны характеристики фильтра для квадратного входного сигнала. Когда вход фильтра нижних частот представляет собой прямоугольную волну, полученный выходной сигнал фильтра будет иметь треугольную форму.

Это связано с тем, что конденсатор не может работать как выключатель ON или OFF. На низких частотах, когда вход фильтра прямоугольный, выход также будет только прямоугольным.

При увеличении частоты выходной сигнал фильтра выглядит как треугольная волна. Тем не менее, если мы увеличим частоту, то амплитуда выходного сигнала уменьшится.

Треугольная волна генерируется из-за действия конденсаторов или просто схема зарядки и разрядки конденсатора приводит к треугольной волне.