เครื่องคำนวณค่าคงตัวเวลา RC

เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณค่าคงตัวเวลา RC

เครื่องคำนวณค่าคงที่เวลา RC จะคำนวณค่าคงที่เวลา (τ) สำหรับวงจรตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุ (RC) และแสดงการวิเคราะห์พฤติกรรมการชาร์จหรือการคายประจุอย่างครบถ้วน เพียงป้อนค่าความต้านทานและค่าความจุ พร้อมกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย เพื่อดูค่าคงที่เวลา, กราฟเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า, ตารางค่าคงที่เวลาที่แสดงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 1τ ถึง 5τ, ความถี่คัตออฟ และการคำนวณทีละขั้นตอนพร้อมสูตร MathJax

สรุปภาพรวม

เครื่องคำนวณค่าคงตัวเวลา RC คำนวณค่าคงตัวเวลาของวงจรตัวต้านทาน-ตัวเก็บประจุด้วย tau = R x C พร้อมแสดงพฤติกรรมการชาร์จหรือคายประจุ แรงดัน ณ เวลาที่เลือก และความถี่ตัดของตัวกรอง

เครื่องคำนวณค่าคงตัวเวลา RC: ฟีเจอร์โดยสรุป

ฟีเจอร์	สิ่งที่ได้รับ	เหมาะสำหรับ
ข้อมูลเข้าและหน่วย	ค่าความต้านทานเป็น ohms, kilohms หรือ megohms และค่าความจุเป็น F, mF, uF, nF หรือ pF ป้อนแรงดันจ่าย หรือแรงดันเริ่มต้นของตัวเก็บประจุเมื่อคายประจุ	ค่าชิ้นส่วนที่อ่านจากแผนผังวงจรโดยตรง
การชาร์จหรือคายประจุ	ชาร์จ: V(t) = Vsupply x (1 - e^(-t/tau)) คายประจุ: V(t) = Vinitial x e^(-t/tau)	วงจรจับเวลาและหน่วงเวลา
แรงดัน ณ เวลาหนึ่ง	ป้อนเวลาเป็นวินาทีได้ตามต้องการเพื่อดูแรงดันของตัวเก็บประจุ ณ เวลานั้น	ตรวจสอบแรงดัน ณ จุดเวลาที่ระบุ
ตารางค่าคงตัวเวลา	แสดงแรงดันที่ค่าคงตัวเวลา 1 ถึง 5 หน่วย หลังผ่าน 1 tau ตัวเก็บประจุขณะชาร์จจะมีแรงดันประมาณ 63.2% ของแรงดันจ่าย	ประมาณเวลาที่ตัวเก็บประจุใช้จนเข้าสู่สภาวะคงตัว
ความถี่ตัด	แสดงความถี่ตัดของตัวกรอง fc = 1 / (2 x pi x R x C) ซึ่งเป็นจุด -3 dB ของตัวกรอง RC	ออกแบบตัวกรองความถี่ต่ำผ่านและสูงผ่าน
กราฟและขั้นตอน	กราฟเส้นโค้งแรงดันแบบโต้ตอบและรายละเอียดสูตรทีละขั้นประกอบผลลัพธ์	งานเรียนและตรวจสอบการคำนวณด้วยมือ

ค่าคงที่เวลา RC คืออะไร?

ค่าคงที่เวลา RC แทนด้วยอักษรกรีก τ (tau) คือผลคูณของความต้านทาน (R) และความจุ (C) ในวงจร:

มีหน่วยวัดเป็นวินาทีและเป็นคุณสมบัติพื้นฐานด้านเวลาของวงจร หลังจากผ่านไปหนึ่งค่าคงที่เวลา ตัวเก็บประจุที่กำลังชาร์จจะมีแรงดันไฟฟ้าถึงประมาณ 63.2% ของแรงดันแหล่งจ่าย ในขณะที่ตัวเก็บประจุที่กำลังคายประจุจะมีแรงดันลดลงเหลือประมาณ 36.8% ของแรงดันเริ่มต้น

สูตรการชาร์จและการคายประจุ

การชาร์จ (Charging): เมื่อเชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ากับตัวเก็บประจุที่ไม่มีประจุผ่านตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้าที่ตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้นแบบเอกซ์โพเนนเชียล:

การคายประจุ (Discharging): เมื่อถอดตัวเก็บประจุที่มีประจุออกจากแหล่งจ่ายแรงดันและเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้าจะลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียล:

จุดเวลาที่สำคัญ

• 1τ — ชาร์จแล้ว 63.2% / เหลืออยู่ 36.8%
• 2τ — ชาร์จแล้ว 86.5% / เหลืออยู่ 13.5%
• 3τ — ชาร์จแล้ว 95.0% / เหลืออยู่ 5.0%
• 4τ — ชาร์จแล้ว 98.2% / เหลืออยู่ 1.8%
• 5τ — ชาร์จแล้ว 99.3% / เหลืออยู่ 0.7% (ถือว่าชาร์จเต็ม/คายประจุจนหมด)

ความถี่คัตออฟของฟิลเตอร์ RC

การรวมกันของ R และ C ในรูปแบบเดียวกันนี้สามารถสร้างฟิลเตอร์แบบ low-pass หรือ high-pass พื้นฐานได้ ความถี่คัตออฟ (จุด −3 dB) คือ:

ที่ความถี่นี้ แอมพลิจูดของสัญญาณเอาต์พุตจะลดลงเหลือ 70.7% ของสัญญาณอินพุต

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณนี้

1. ป้อนค่าความต้านทาน — ป้อนค่าความต้านทานและเลือกหน่วยที่เหมาะสม (Ω, kΩ หรือ MΩ)
2. ป้อนค่าความจุ — ป้อนค่าความจุและเลือกหน่วย (F, mF, µF, nF หรือ pF)
3. ป้อนแรงดันไฟฟ้า — ป้อนแรงดันแหล่งจ่าย (สำหรับการชาร์จ) หรือแรงดันเริ่มต้นของตัวเก็บประจุ (สำหรับการคายประจุ)
4. เลือกโหมด — เลือกระหว่างการชาร์จ (Charging) และการคายประจุ (Discharging)
5. ตัวเลือกเสริม: ป้อนจุดเวลา — ป้อนเวลาที่เจาะจง (เป็นวินาที) เพื่อคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำ ณ ขณะนั้น
6. คลิกคำนวณ — ตรวจสอบค่าคงที่เวลา, เส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า, ตารางค่าคงที่เวลา และสูตรทีละขั้นตอน

การประยุกต์ใช้งานจริง

• วงจรตั้งเวลา — การกำหนดเวลาแบบ RC เป็นพื้นฐานของวงจรไอซีไทม์เมอร์ 555 และวงจรหน่วงเวลาต่างๆ
• การออกแบบฟิลเตอร์ — ฟิลเตอร์ RC แบบ low-pass และ high-pass เป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการประมวลผลสัญญาณ
• วงจรลดการกระเพื่อม (Debouncing) — วงจร RC ช่วยปรับการกระเพื่อมของสวิตช์กลไกในอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลให้เรียบขึ้น
• การกรองกระแสไฟเลี้ยง — ตัวเก็บประจุในแหล่งจ่ายไฟใช้การชาร์จ/คายประจุแบบ RC เพื่อลดสัญญาณรบกวน (ripple)
• วงจรเซนเซอร์ — เซนเซอร์หลายชนิด (เช่น เซนเซอร์สัมผัส) อาศัยการวัดค่าคงที่เวลา RC

เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์:

• เครื่องคำนวณกำลังไฟฟ้า 3 เฟส ยอดนิยม
• เครื่องคำนวณไทเมอร์ 555 ใหม่
• เครื่องคำนวณแอมป์เป็นวัตต์ ใหม่
• เครื่องคำนวณความยาวเสาอากาศ ใหม่
• เครื่องคำนวณอายุแบตเตอรี่
• เครื่องคำนวณตัวเก็บประจุ ใหม่
• เครื่องคำนวณการบรรจุท่อร้อยสาย ใหม่
• เครื่องคำนวณเดซิเบล (dB) ใหม่
• เครื่องคำนวณขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ใหม่
• เครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์ ใหม่
• เครื่องคำนวณรีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ ใหม่
• เครื่องคำนวณ kVA ยอดนิยม
• เครื่องคำนวณตัวต้านทาน LED ใหม่
• เครื่องจำลองเกตตรรกะ ใหม่
• ตัวแปลงลูเมนเป็นวัตต์ ใหม่
• เครื่องคำนวณลักซ์เป็นลูเมน ใหม่
• ตัวแปลง mAh เป็น Wh ใหม่
• เครื่องคำนวณกฎของโอห์ม
• เครื่องคำนวณความต้านทานขนาน ใหม่
• เครื่องคำนวณความกว้างลายวงจร PCB
• เครื่องคำนวณตัวประกอบกำลัง ใหม่
• เครื่องคำนวณค่าคงตัวเวลา RC ใหม่
• เครื่องคำนวณรหัสสีตัวต้านทาน
• เครื่องคำนวณตัวต้านทานแบบอนุกรม ใหม่
• เครื่องคำนวณความถี่เรโซแนนซ์ ใหม่
• เครื่องคำนวณแสงสว่างในห้อง ใหม่
• เครื่องคำนวณตัวเก็บประจุแบบอนุกรมและขนาน ใหม่
• เครื่องคำนวณหม้อแปลงไฟฟ้า ใหม่
• เครื่องคำนวณตัวแบ่งแรงดัน ใหม่
• เครื่องคำนวณแรงดันตก
• เครื่องคำนวณวัตต์เป็นแอมป์ ใหม่
• เครื่องคำนวณขนาดสายไฟ ใหม่