Bir devreyi simüle ederken neden bir toprağa ihtiyacım var? Gerilimin iki düğüm arasında göreceli olduğunu düşündüm!

18

Elektronik benim için çok yeni.

Aklıma gelen en temel devreyi aldım: 1V'luk bir voltaj kaynağı ve 1 Ohm'luk direnç

Anladığım kadarıyla anlıyorum (1 = V / R) 1 Amper akım almalıyım. Ama simülasyon bir çözüm getirmiyor ve topraklamam gerektiğini söyledi.

İki tarafından potansiyel farklar veren bir voltaj kaynağım varsa neden topraklamam gerekiyor?

Devreyi takıyorum:

https://www.circuitlab.com/circuit/839aaj6y5a6t/simplest-circuit/

circuit-analysis circuit-design

— user135172
kaynak

6

GND, keyfi olarak 0V atadığınız noktadır. Eğer sahip değilseniz, o noktaya karşı herhangi bir potansiyeli ölçemez.

— PlazmaHH

Gerilim tanımı gereği uzayda iki noktayı içeren fiziksel bir ölçümdür. Bu nedenle ölçümünüzün devredeki iki noktayı (diferansiyel) tanımlaması veya konumlardan birini referans (toprak) olarak kabul etmesi gerekir.

— vicatcu

2

Başkalarına eklemek için. voltaj beslemesi dahili voltaj referans noktasına sahip olabilir, ancak tasarımda daha fazla esneklik sağlamak için yapılmaz.

— R.Joshi

1

Simülatörler genellikle bağlı devre grafikleri gerektirir (bir zorunluluk değil, büyük bir kolaylık). Simülatörün neredeyse her zaman bir toprak düğümü vardır. Yukarıdaki devre yüzen bir bileşene ve sadece toprak düğümünden oluşan bir bileşene sahip olacaktır.

— bakır.

Voltaj görecelidir, ancak simülatörün onu nereye göre yapacağını bilmesi gerekir.

— user253751

26

Kesinlikle doğru: Gerilim sadece iki düğüm arasında tanımlanır.

Birçok elektronik devrede, devrenin birçok parçasına bağlanan sabit voltajlı * bir güç kaynağı vardır. Kural olarak, güç kaynağının daha pozitif terminali "V +" veya "Vcc" veya ...

Kural olarak, güç kaynağının daha negatif terminaline "toprak" denir.

Kural olarak , devre şemalarında genellikle V + ağını veya toprak ağını çizmiyoruz. Bunun yerine, şeyleri bir V + sembolüne veya bir toprak sembolüne bağlarız.

Ve son olarak, Kongre tarafından biz gerilimin söz ne zaman, en devredeki herhangi bir noktasında, biz örtülü o noktaya ve yer net arasındaki gerilimi bahsediyoruz.

Simülasyon aracınız son konvansiyonu onurlandırıyor. Bu nedenle toprak adı verilen bir referans ağı gerektirir.

* veya bazı tahminleri

— Süleyman Yavaş
kaynak

3

Bu cevap, simülatörlerin iç matematiksel mekanizmalarını gerçekten görmezden geliyor.

— Massimo Ortolano

1

@MassimoOrtolano Bunlar ne olurdu?

— Pedro A

8

@Hamsterrific Kısaca, bir devredeki akımlar sadece potansiyel farklılıklara bağlı olduğundan ve sadece potansiyellere bağlı olmadığından, bir düğümün potansiyelini düzeltmezseniz, bir devreden, benzersiz bir şekilde çözülemeyen bir denklem sistemi elde edersiniz , yani , gerilimlerin bir sabitle farklı olduğu her zaman sonsuz bir çözüm vardır. Denklem sisteminin sayısal çözümlerine yönelik çoğu yöntem, yalnızca denklem sistemlerinin benzersiz bir çözümü varsa çalışır, aksi takdirde başarısız olurlar. Zemini sabitleyerek, çözümün benzersiz olmasını sağlarsınız (devre iyi tanımlanmışsa).

— Massimo Ortolano

1

Ayrıca, sistem çalışma noktasını seçse bile, kayan nokta sayısı gösterimi , mutlak ofseti 0'a göre değişken bir hassasiyete sahiptir.

— Connor Wolf

2

@Massimo Ortolano: Demek istediğim, sadece mümkün olmakla kalmayıp aynı zamanda bir GND referans düğümü ile ilgili potansiyelleri kullanmadan denklem sistemini kurmak daha da kolay olacak. Bunun yapılmamasının nedeni, matematik yüzünden değil, insan sözleşmesinden kaynaklanmaktadır.

— Lor

22

sorunun özellikleri:

Bildiğim kadarıyla anlıyorum (1 = V / R) 1 Amper. Ama uyarım bir çözüm sağlamaz ve sais olmalı.

İki tarafından potansiyel farklar veren bir voltaj kaynağım varsa neden topraklamam gerekiyor?

Simülatörlerin nasıl çalıştığıyla ilgili. Simülatörler bir referans noktası gerektirir ve bu referans noktası GND sembolü ile gösterilir. dahili olarak, motor sistem denklemini ve bu referansa karşı yanıtları belirleyecektir.

Bu sınırlama gerçek dünyada fizikten dolayı mevcut değildir.

— JonRB
kaynak

1

Kesinlikle. Devre ile ilgili yanlış bir şey yok. Sorun, simülatördeki bir sınırlamanın sonucudur.

— Pete Becker

6

@PeteBecker Kabul etmiyorum. Bir simülatör gibi karmaşık bir araç, muhtemelen bir referans olarak rastgele bir düğüm seçebilir ve daha sonra bu referansa karşı tüm hesaplamaları gerçekleştirebilir, ancak kullanıcıya gizleyebilir ve yalnızca kullanıcı için voltaj farklarını gösterebilir. Bu kullanıcı deneyimi için kötü olurdu, ama hepsi bu. Bu nedenle , tasarım yoluyla , kullanıcıya yardımcı olmak için simülatörler kullanıcının zemini seçmesini gerektirir. Bu sadece bir kongre.

— Pedro A

Ama yine de bir düğüm seçiyor olacak ... Mesele, referans olması gereken bir şey. Eğer keyfi olarak bir düğüm seçerse, simülasyonların nasıl ve nerede ve arasında "sondalar" koyarsınız. Her yolculuk probu farklı olmalı (

— MATLAB'ın

@Hamsterrific - belki de "sınırlama" kullanımını sert olarak gördünüz. Bu devrenin simülatörde çalışmamasının nedeni, simülatörün gerçek dünya devrelerinde bulunmayan gereksinimleri eklemesidir. Çizimdeki devre, simülatörün hoşlanmamasına rağmen gayet iyi çalışıyor.

— Pete Becker

1

Şahsen simülasyon araçlarından nefret ediyorum ... sık sık simülatörleri mutlu etmek için "bir şeyler eklemek" zorundasınız ve karmaşık bir araç için o kadar akıllı değiller ... Sonra cct'nin ne olduğu hakkında hiçbir fikri olmayan kötü mühendisleriniz var körü körüne sonuçlara güvenerek 1. sırada todo demekti

— JonRB

5

Normalde, güç tedarikçisinin eksi (-) tarafının 0V olduğu varsayılır, bu nedenle zemini eksi tarafa bağlarsanız, bu 0 V olacaktır ve artı (+) tarafın 1V (GND + fark = 0 + 1 = 1) V.

Zemini artı tarafa koyarsanız, eksi taraf -1V olacaktır.

— Michel Keijzers
kaynak

2

Aslında. Bu devrede iki düğüm vardır. GND'yi sırayla takın ve simülasyonun ne yaptığını görün; çok uzun sürmeyecek.

— Brian Drummond

4

Tamamen haklısın. "Çıkış" düğümü, diğer nokta ile karşılaştırılması söylenmedikçe bir voltajı ölçemez. "Zemin" noktasının tek amacı budur.

Bir voltajın ölçülmesini istemezseniz, en azından bir düğümdeki akımı ölçebileceğini düşünebilirsiniz. Ancak SW'nin akımları hesaplamak için voltajları hesaplaması gerekir, bu nedenle kendi hesaplamaları için bir toprak referans noktasına ihtiyacı vardır.

— Merlin3189
kaynak

2

İki tarafından potansiyel farklar veren bir voltaj kaynağım varsa neden topraklamam gerekiyor?

Bunun nedeni devreyi nasıl tanımladığınızdır. Haklısın. tüm voltaj 2 noktadadır. "IN noktasındaki voltaj nedir" diye bir şey yoktur, sadece "IN ve OUT arasındaki voltajın ne olduğunu" söyleyebilirsiniz.

Bu nedenle, bir devre hakkında konuşmayı (ve düşünmeyi) basitleştirmek için, devrede bir şeyi "bu sıfır" olarak ilan etmek ve ona "toprak" olarak adlandırmak yaygın bir uygulamadır. Yani "IN'deki voltaj 1V" diyebilirsiniz, ama aslında " Toprak ile IN arasındaki voltaj 1V'dir" demek istersiniz .

Bir simülatörün sadece bakarak bakarak yersiz çalışmaması beklenir. "Noktalar arasında" değil, "noktalar arasında" gerilimler gösterir. Zemin noktasını ayarlamadan, sonuçları bu şekilde sunmak mümkün değildir, bu nedenle simülasyonu hiç çalıştırmak anlamsızdır.

İşe yarayacak bazı simülatörler olduğundan şüpheleniyorum. Bu teknik bir sorun değil, sonuçların nasıl sunulduğu sorunudur .

— Agent_L
kaynak

1

Aslında, bir “zemine” ihtiyacınız yok. İhtiyacınız olan şey, direncin tabanı ile voltaj kaynağının alt (negatif) terminali arasındaki bağlantıdır. Bir simülatörde bu bir bağlantı listesi ile yapılır. Bu ikisi bir su borusuna, bir Tesla bobininin tepesine, 220 volt AC gücüne, bir Van De Graf jeneratörünün tepesine veya Ben Franklin'in uçurtmasına bağlanırsa, simülatör tarafından hesaplanan dirençteki akım aynı olacaktır. .

Simülatörünüze geri dönün ve voltaj kaynağı üzerindeki İKİ FARKLI noktaya ve direnç üzerindeki iki farklı noktaya bağlantı olduğundan emin olun.

Unutmayın: direnç boştur!

— richard1941
kaynak

0

Sorunuzu kesinlikle matematik anlamda cevaplamaya çalışacağım .. Simülatör adı verilen zavallı adamın neden burada bir çözüm bulamadığını anlayacaksınız.

Devreniz aşağıdaki gibidir

Şekilde gösterildiği gibi üst terminali A ve alt olanı B arayalım.

Şimdi voltaj kaynağınız için biliyoruz $V_A - V_B = 1V$

Direnç tarafından da biliyoruz ki

$I = (V_A - V_B) / R$ $I= 1$

Şimdi size sonsuz sayıda verebilirim. $V_A$ $V_B$ $V_A - V_B = 1$

$V_A=5$ $V_B=4$ $V_A-V_B=1$

$V_A$ $V_B$

Tüm voltaj farkları ve akımları hala tanımlanmıştır .. Ancak mutlak voltajlar tanımlanmamıştır.

Mutlak voltajın tanımlanması için (ve ur simülatörünün bir çözüm atması için). Bir referansa ihtiyacınız var. Bu referans genellikle toprak olarak seçilir.

$V_A$ $V_B$

$V_B=0$

$V_A=1$ $V_B$

Daha basit bir durum düşünün:

20 katlı bir bina olduğunu söyleyelim (her katın yüksekliği 10ft'dir). ve diyelim ki binanın 12. katında duruyorsunuz.

Birisi size hangi yükseklikte durduğunuzu sorarsa ..

Cevabınız ne olurdu?

120ft? Emin misiniz ?

Binanın Everest Dağı'nda (deniz seviyesinden yaklaşık 29000ft) olması durumunda ne olur?

Her ne kadar 0. kattan size söyleyebilirim .. fark 120ft. Her ne kadar 1. kattan size söyleyebiliriz .. fark 110ft olduğunu.
Nerede ölçtüğünüzü bilmiyorsanız, mutlak boyunuzu tanımlayamazsınız.

Eğer binanız Everest Dağı üzerindedir ve referansınız Deniz seviyesindedir. o zaman ayakta durduğunuz yükseklik 29000ft + 120ft'dir.

Bununla birlikte, referansınız 0. kat ise, yükseklik 120ft'dir.

Umarım simülatörün karşılaştığı zorlukları anlarsınız.

Aşağıdaki iki Devreyi simüle edin ve neden bahsettiğimi anlayacaksınız.

Sıfır kat referans olarak:
Deniz seviyesi referans:

Herşey gönlünce olsun !!

— Sharanaprasad Melkundi
kaynak

1

Editör araç çubuğundaki CircuitLab düğmesini kullandığınızda, düzenlenebilir şemalarınız gönderinize gömülür. CircuitLab hesabı gerekmez. Ekran görüntüsü yok. Yükleme yok. Arka plan ızgarası yok.

— Transistör

-4

Aslında iki sebep var.

İlk olarak bir simülasyon. Gerçek dünyada, 1 Ohm'luk bir dirence 1 V'luk bir güç kaynağı (yüksek akım kapasitesine sahip (ortak bir AA tipi pil değil güçlü bir voltaj kaynağı anlamına gelir) bağlarsanız, kesinlikle topraklama olmadan 1 A alırsınız.

Fakat..

İkincisi, gerçek dünyada negatif voltajlar oluşturmak için de kullanılır. Ve simulateor hangisini yapmaya çalıştığını bilmek istiyor. Güç kaynağının negatif tarafını topraklarsanız, devre topraklamadığınız gibi eşittir (neredeyse eşittir) Ancak, devrenin işlevi devre üzerindeki ölçümleri değiştirmese de güç kaynağının pozitif tarafını topraklarsanız irade ve bu bir fark yaratacaktır.

İlk örnekte, alt kısmı (- uç) 1 V ve 0 volt (toprak) toprakladığınızda, fark 1 V ve akım 1 A'dır. Ancak ikinci örnekte, topraklama (+ uç) altta -1 V ve üstte 0 volt var, fark 1 V ve akım 1 Amper. Her iki devre de aynı şekilde çalışır, ancak ölçümler 0 ila -1'e karşı +1 ila 0'dır. Ve bu şekilde farklılar. Yani simülatör hangisini bulid etmek istediğinize dair bir karar ister.

— mnu
kaynak

Güçlü bir 1 volt kaynağın pozitif tarafını bir ohm direncinin bir tarafına bağladım, ancak akım sıfırdı. Daha güçlü bir voltaj kaynağına ihtiyacım var mı?

— richard1941