находят широкое применение в схемах электросчетчиков, где определенные комбинации последовательных резисторов используются для «деления» напряжения на точные пропорции как часть устройства измерения напряжения.

Потенциометры как элементы деления напряжения

Одним устройством, часто используемым в качестве компонента деления напряжения, является потенциометр , который представляет собой резистор с подвижным элементом, перемещаемым ручкой или рычагом. Подвижный элемент, обычно называемый скребком , контактирует с резистивной полосой материала (обычно называемой скользящей проволокой , если она сделана из резистивной металлической проволоки) в любой точке, выбранной ручным управлением:

Контакт стеклоочистителя — это обращенная влево стрелка, нарисованная в центре вертикального резисторного элемента.При перемещении вверх он контактирует с резистивной полосой ближе к клемме 1 и дальше от клеммы 2, уменьшая сопротивление клеммы 1 и повышая сопротивление клеммы 2. При перемещении вниз возникает противоположный эффект. Сопротивление, измеренное между клеммами 1 и 2, постоянно для любого положения стеклоочистителя.

Поворотные и линейные потенциометры

Здесь показаны внутренние иллюстрации двух типов потенциометров: поворотного и линейного.

Потенциометры линейные

Некоторые линейные потенциометры приводятся в действие прямолинейным движением рычага или ползунковой кнопки.Другие, подобные изображенному на предыдущем рисунке, приводятся в действие поворотным винтом для возможности точной регулировки. Последние единицы иногда называют подстроечными элементами , потому что они хорошо работают в приложениях, требующих «подгонки» переменного сопротивления до некоторого точного значения.

Следует отметить, что не все линейные потенциометры имеют такое же назначение клемм, как показано на этом рисунке. У некоторых клемма стеклоочистителя находится посередине между двумя концевыми клеммами.

Поворотный потенциометр

На изображении ниже показана конструкция корпуса поворотного потенциометра.

На следующей фотографии показан реальный поворотный потенциометр с открытым стеклоочистителем и проводом для удобного просмотра. Вал, который перемещает скребок, повернут почти полностью по часовой стрелке, так что скребок почти касается левого конечного конца скользящей проволоки:

Вот тот же потенциометр с валом стеклоочистителя, перемещенным почти до упора против часовой стрелки, так что стеклоочиститель находится около другого крайнего конца хода:

Эффекты регулировки потенциометра в цепи

Если постоянное напряжение приложено между внешними клеммами (по длине скользящей проволоки), положение стеклоочистителя будет отводить часть приложенного напряжения, измеряемого между контактом стеклоочистителя и любой из двух других клемм.Дробное значение полностью зависит от физического положения дворника:

Важность применения потенциометра

Так же, как и фиксированный делитель напряжения, коэффициент деления напряжения потенциометра строго зависит от сопротивления, а не от величины приложенного напряжения. Другими словами, если ручка потенциометра или рычаг перемещается в положение 50 процентов (точное центральное положение), падение напряжения между дворником и любой внешней клеммой будет ровно 1/2 от приложенного напряжения, независимо от того, с чем это напряжение происходит. быть, или каково сквозное сопротивление потенциометра.Другими словами, потенциометр функционирует как регулируемый делитель напряжения, где коэффициент деления напряжения устанавливается положением стеклоочистителя.

Это применение потенциометра является очень полезным средством получения переменного напряжения от источника постоянного напряжения, такого как аккумулятор. Если для схемы, которую вы строите, требуется определенное количество напряжения, которое меньше значения доступного напряжения батареи, вы можете подключить внешние клеммы потенциометра к этой батарее и «набрать» любое необходимое вам напряжение между потенциометром. стеклоочиститель и один из внешних выводов для использования в вашей цепи:

При таком использовании название потенциометра имеет смысл: они измеряют (контролируют) приложенный к ним потенциал (напряжение) (напряжение), создавая переменное отношение делителя напряжения.Такое использование трехполюсного потенциометра в качестве переменного делителя напряжения очень популярно в схемотехнике.

Образцы малых потенциометров

Здесь показаны несколько небольших потенциометров, которые обычно используются в бытовом электронном оборудовании, а также любителями и студентами при конструировании схем:

Меньшие блоки слева и справа предназначены для подключения к макетной плате без пайки или для пайки в печатную плату.Средние блоки предназначены для установки на плоской панели с проводами, припаянными к каждой из трех клемм. Вот еще три потенциометра, более специализированных, чем только что показанный набор:

Большой блок «Helipot» представляет собой лабораторный потенциометр, предназначенный для быстрого и легкого подключения к цепи. Блок в нижнем левом углу фотографии представляет собой потенциометр того же типа, только без корпуса и без 10-поворотного счетного диска. Оба этих потенциометра представляют собой прецизионные устройства, в которых используются многооборотные спиралевидные резистивные полоски и стеклоочистители для выполнения небольших регулировок.Блок в правом нижнем углу представляет собой потенциометр для монтажа на панели, предназначенный для работы в тяжелых промышленных условиях.

ОБЗОР:

• Пропорция последовательных цепей, или деление , общее напряжение питания между отдельными падениями напряжения, пропорции строго зависят от сопротивлений: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
• Потенциометр — это компонент переменного сопротивления с тремя точками подключения, часто используемый в качестве регулируемого делителя напряжения.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Делители напряжения — схемы, уравнения и приложения

Делитель напряжения, также известный как делитель потенциала, представляет собой очень распространенную простую схему, которая используется для преобразования большого напряжения в небольшое. Из этой статьи вы узнаете о:

• Что такое делитель напряжения?
• Схемы делителя напряжения
• Уравнение / формула делителя напряжения
• Применение делителей напряжения

Что такое делитель напряжения?

• Пассивная линейная цепь, вырабатывающая выходное напряжение, составляющее часть входного напряжения.
• Он уменьшает входное напряжение до меньшего напряжения в зависимости от соотношения двух резисторов путем распределения входного напряжения между компонентами делителя.
• Часто используется для подачи напряжения, отличного от имеющегося в наличии аккумулятора или источника питания.
• Выходное напряжение делителя напряжения зависит от сопротивления входящей нагрузки.

Цепь делителя напряжения

Схема делителя напряжения обычно выглядит так в схеме с последовательностью из 2 резисторов.

• R1 = Резистор, ближайший к входному напряжению (Vin)
• R2 = Резистор, ближайший к земле
• В _дюйм = Входное напряжение
• В _{на выходе} = Выходное напряжение на R2, которое является разделенным напряжением (1/4 от входное напряжение)

Формула / уравнение делителя напряжения

Уравнение для определения выходного напряжения цепи делителя:

R2 / R1 + R2 = Ratio определяет масштабный коэффициент уменьшенного напряжения.

Например,
В _в = 100, ₁ = 20, ₂ = 10

С помощью калькулятора получите:

Правило делителя напряжения

• Правило деления напряжения гласит: Напряжение, разделенное между двумя последовательными резисторами, прямо пропорционально их сопротивлению
• Это означает, что ваша схема может иметь более 2 резисторов!
• Формула правила делителя напряжения:

Пример уравнения правила делителя напряжения:

Закон Ома

Теперь мы можем использовать закон Ома для расчета напряжения, протекающего через каждый резистор:

• Уравнение для закона Ома = E = IR
  • E = Ток на каждом резисторе
  • I = Ток цепи
  • R = Сопротивление

Таким образом, ток на каждом резисторе составляет 5 В, 10 В и 15 В соответственно!

Упрощенные уравнения

• Если вы решаете для R1,

• Если вы решаете R2,

Применение делителей напряжения

очень распространены и используются во многих приложениях.Вот несколько примеров того, где находится схема делителя напряжения:

Потенциометр

• Потенциометр — это пассивный электронный компонент с функцией скольжения или вращения, который действует как регулируемый делитель напряжения.
• Входное напряжение подается по всей длине потенциометра, а выходное напряжение (падение напряжения) регулируется с помощью фиксированного и скользящего контакта потенциометра.
• Существует два типа потенциометров.
  • Поворотные потенциометры (поворотная ручка)
  • Линейный потенциометр (ползунок)
• Компания Seeed предлагает оба типа!

Grove — Потенциометр скольжения

• Как это работает?
  • Ручной стеклоочиститель, который перемещается, касается резистивной полосы материала.Когда он перемещается ближе к клемме 1 и дальше от клеммы 2, сопротивление уменьшается до клеммы 1, в то время как сопротивление увеличивается на клемме 2, и наоборот.
• Потенциометр полезен для получения переменного напряжения от источника постоянного напряжения. Он может подключать внешние клеммы потенциометра к источнику напряжения и контролировать необходимое напряжение между потенциометром и одной из внешних клемм вашей цепи.
• Потенциометр Grove — Slide включает линейный переменный резистор с максимальным сопротивлением 10 кОм.При перемещении ползунка выходное напряжение будет варьироваться от 0 В до применяемого вами Vcc.
• Он подключается к другим модулям Grove через стандартный 4-контактный кабель Grove.
• Ниже приведено изображение принципиальной схемы потенциометра:

• Он имеет множество целей, например, он может быть регулируемым резистором, автономным, делителем напряжения с Arduino или даже устройством интерфейса человека (HID), что означает, что его можно использовать для управления автомобилем!
• Некоторые проекты, которые вы можете выполнять с помощью потенциометра Grove — Slide, похожи на создание собственного Beatbox или Boombox с Arduino!

Grove — Датчик угла поворота (P)

• Датчик угла поворота Grove-Rotary (P) может выдавать аналоговый выходной сигнал от 0 до Vcc (5 В постоянного тока с Seeeduino) на разъеме D1.
• Со значением сопротивления 10 кОм идеально подходит для использования с Arduino.
• Он поддерживается на всех платформах MCU, таких как Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone, Wio, а также LinkIt ONE.
• Один из проектов, который вы можете реализовать с помощью этого потенциометра, — использовать его для управления яркостью светодиодов.

Grove — Делитель напряжения

• Grove — Делитель напряжения предоставляет интерфейс для измерения внешнего напряжения, который устраняет необходимость подключения сопротивления к входному интерфейсу.
• С помощью дискового переключателя вы можете легко выбрать коэффициент усиления напряжения, что упрощает его использование.

Чтение резистивных датчиков

• Большинство датчиков представляют собой простые резистивные устройства, такие как наш Grove — инфракрасный датчик отражения. Однако большинство из них могут считывать только напряжение, но не сопротивление.
• Добавив в схему еще один резистор, мы можем создать делитель напряжения вместе с датчиком.
• Поскольку мы можем проверить выход делителя напряжения, теперь мы можем рассчитать величину сопротивления датчика.
• Пример схемы показан ниже, где R2 — резистивный датчик:

• Например, резистивный датчик представляет собой датчик температуры Grove, который представляет собой термистор с сопротивлением комнатной температуры 350 Ом, где сопротивление R1 фиксировано на 350 Ом
• Использование уравнения делителя напряжения:

Переключатели уровня

• Что происходит, когда датчик и микроконтроллер встречаются с двумя разными напряжениями? Без выравнивания напряжения, например, напрямую связав микроконтроллер с логическим выходом 5 В с микроконтроллером 3.Входной датчик 3 В может вызвать повреждение цепи 3,3 В.
• Вот где главный герой: делитель напряжения спасает положение, действуя как переключатель уровня, который соединяет две цепи, использующие разные рабочие напряжения.
• Делитель напряжения может помочь снизить напряжение с микроконтроллера (например, с 5 В до 3,3 В), чтобы избежать повреждения датчика, что делает его безопасным для обращения с датчиком.
• Обратите внимание, что делитель напряжения может работать только в одном направлении: понижать напряжение, но не повышать его.
• Вот таблица комбинаций резисторов для понижения часто встречающихся напряжений:

• Обратите внимание, что не рекомендуется использовать делитель напряжения для понижения уровня большой нагрузки, такой как 12В. до 5 В, поскольку они не предназначены для подачи такого питания на нагрузку, как с такой нагрузкой, это может расплавить резистор.(Вместо этого вы можете использовать регуляторы напряжения, такие как наш регулируемый преобразователь постоянного и постоянного тока (1,25 В — 35 В и 3 А)

Резюме

Обладая всеми знаниями делителя напряжения в ваших руках, вы можете превратить любое напряжение в меньшее, как фокусник! Хотите проверить свои навыки, создав свой собственный проект делителя напряжения? Вот несколько идей проектов, которые помогут вам начать использовать потенциометр и Arduino для создания битбокса или бумбокса на нашей вики-странице: Grove — Slide Potentiometer Wiki

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

Формула правила делителя напряжения, список и полное объяснение

Правило делителя напряжения — одна из наиболее распространенных концепций в проектировании электронных схем.Итак, сегодня мы подробно обсудили формулу делителя напряжения, откуда она взята, а также некоторые практические примеры. Мы также объяснили, как спроектировать схему делителя напряжения для требуемого выхода.

Изучая основы электроники, мы сталкиваемся с множеством проблем, изучая формулы, правила и шаги по их реализации. Приведенные ниже темы охватывают простой метод изучения формул, а также приемы их запоминания.

Что такое правило делителя напряжения?

Правило делителя напряжения также называется правилом делителя потенциала, правилом деления потенциала или правилом деления напряжения.
Короче он назначен как VDR. Правила для делителя напряжения
дают представление о принципиальной схеме, применимой формуле и ее выводе, чтобы помочь с различными требованиями к напряжению при проектировании схемы.

Определение делителя напряжения:

Он определяется как схема, которая используется для уменьшения большого значения напряжения до меньшего значения.

Он дает необходимое выходное напряжение как долю входного напряжения, которой можно управлять с помощью формулы.

Схема делителя напряжения — это схема, которая делит одно значение напряжения на несколько выходных значений.

Тип цепи:

Пассивный по своей природе (так как не имеет активных элементов)
Линейное поведение (выход линейно пропорционален входу)

Схема делителя напряжения:

Рис. (A), Рис ( б) и рис (в) представляют собой принципиальные схемы делителя напряжения. Почему три схемы ниже для одного и того же правила?
Итак, ответ, это всего лишь одна схема с разным расположением и символом источника.Просто упростите их, и вы обнаружите, что они одинаковы в электрических соединениях.

Анализ и формула правила делителя напряжения:

Рисунок, показывающий базовую схему цепи делителя напряжения с двумя резисторами:

Это основная принципиальная схема, которая показывает VDR и его формулу. Это очень прикладная схема, и формула обычно используется для расчета выходного напряжения повсюду при анализе цепей

Вывод делителя напряжения:

Здесь напряжение питания составляет В, подключен последовательно с резистором r1 и r2 .

И ток « i» протекает через них, вызывая падение напряжения на v1 на r1 и падение напряжения на v2 на r2 .
Поскольку это замкнутый контур, текущий ток будет таким же.
Для получения формул выходного напряжения нам необходимо применить закон Ома к каждому резистору и поместить значения в уравнение, полученное с помощью KCL (закон Куррента Кирхгофа), как показано ниже, шаг за шагом:

Согласно закону Ома мы получаем
v1 = i ☓r1 ———- (I)
v2 = i☓r2 ———– (II)

Применение KVL в приведенной выше схеме
V — v1 — v2 = 0
т.е. V = v1 + v2
Положив значение v1 и v2 в приведенном выше уравнении,
получаем,
V = i☓r1 + i☓r2
∴ V = i☓ (r1 + r2)

Следовательно,
i = V / (r1 + r2)

Подставляя значение «i» в (I) и (II)
получаем,
v1 = r1☓ (V / (r1 + r2))
v2 = r2☓ (V / (r1 + r2))

(регулируя переменных)
Кроме того,
v1 = V☓ (r1 / (r1 + r2))
v2 = V☓ (r2 / (r1 + r2)) → (примечание: v2 = Vout) → (III)

(путем настройки переменных для условий, где нам нужно найти номиналы резисторов)
Опять же,
r1 = (v1☓ (r1 + r2)) / V
r2 = (v2☓ (r1 + r2)) / V

Вывод по схеме делителя напряжения:

• Из уравнения → (III) можно сказать, что выход напряжение равно , падение напряжения на выходном резисторе (резистор, через который мы принимаем выходной сигнал)
  (проверьте схему с 3 последовательно включенными резисторами, вы получите точку)
• Значения резистора в знаменателе не что иное, как эквивалент резистора r1 и r2, это может быть r1 + r2 + r3 +… + rn, где n количество резисторов.

Рисунок, показывающий делитель напряжения с 3 резисторами и его эквиваленты:

В этой схеме (согласно приведенному выше выводу из выводов):

→ Как на рис.1 Vout1 — это напряжение на резисторе R2 и R3

∴ взяты эквивалентные последовательные сопротивления R2 и R3 .

то же самое для рис. 1 (а)

→ На рис. 1 Vout2 — напряжение только на резисторе R3
∴ взято эквивалентное последовательное сопротивление R3 .

То же, что и на рис. 1 (b)

Практический пример схемы делителя напряжения (VDR) / FAQ:

Разработайте делитель напряжения, чтобы получить выходное напряжение 1,5 В для разработки усилителя смещение. Заданное напряжение источника 5В.

Дано → Vo = 1.5V & Vin = 5V
из уравнения → (III) или упрощенной формулы (ищите 1-е изображение сообщения)

у нас есть, Vo = Vin. (R2 / (R1 + R2))

Допустим, R1 = 1 кОм
поместите все значения в формулу : 1.5 = 5. (R2 / (1K + R2))
Получаем, R2 = 0,428 кОм

Теперь спроектируйте схему, как показано выше !!!

Разработайте делитель напряжения, чтобы выдавать различное выходное напряжение 3 вольт и 6 вольт для компаратора, учитывая, что источник входного напряжения имеет разность потенциалов 9 вольт.

Как одинаковый последовательно включенный резистор обеспечивает одинаковое падение напряжения на каждом резисторе.
∴ в соответствии с вопросом,

Vin = 9 Вольт, Vout1 = 6 Вольт и Vout2 = 3 Вольта

Из этого мы можем сделать вывод, что наименьший выход составляет 3 вольта, а другое требуемое выходное напряжение — 6 вольт.
Затем мы можем использовать три резистора с одинаковыми номиналами. (Скажем, 1 кОм )
∴ R1 = R2 = R3 = 1 кОм Проектирование завершено.

Разработайте делитель напряжения, чтобы выходное напряжение было равным половине входного. Заданное напряжение источника — 12 В.

Дано → Vo = 1 / 2Vin & Vin = 12В

с использованием упрощенной формулы:
мы имеем, Vo = Vin. (R2 / (R1 + R2))

Предположим, R1 = 10 кОм
положим все значения в формуле ∴ 6 = 12. (R2 / (10K + R2))
Получаем, R2 = 10 кОм

Теперь спроектируйте схему с этими компонентами !!

Можно ли применить правило делителя напряжения в параллельных цепях?

Нет, не может применить деление напряжения по правилу в параллельной цепи , поскольку это применимо только к резисторам, включенным последовательно.Только причина того, что VDR — это модификация закона Ома.

Применяется ли правило делителя напряжения только к резисторам?

Нет, его можно применить к любому пассивному элементу, например, конденсатору и катушке индуктивности. Единственное, что вы должны предположить, это их импеданс (Z).
Вместо резистора в правиле делителя напряжения необходимо использовать импеданс вместе с модифицированной формулой уравнений импеданса.
Zr для резистора, Zc для конденсатора, Zl для катушки индуктивности.

Применение правила / схемы делителя напряжения:

1) Он используется в качестве цепи смещения в усилителе BJT.

2) Схема обратной связи в операционном усилителе использует правило делителя напряжения для управления входом и управления усилением напряжения.

3) Это важная схема компаратора в том, что используется для сравнения различных напряжений ли больше или меньше, чем опорное напряжение конкретного напряжения.

4) Логический сдвиг уровня использует формулу делителя напряжения.

Бонусные подсказки:

• Когда резисторы R1 и R2 одинаковые, т.е. того же значения, то выходное напряжение составляет ровно половину (50%) исходного входного.
• Кроме того, эта схема подразумевает, что она полезна там, где у нас нет источника более низкого напряжения.
• Его можно использовать в качестве замены трансформатора (только и только если нагрузка имеет большой резистивный импеданс, мы должны использовать резисторы высокой мощности, например 3 Вт / 5 Вт, он практически не используется, так как он обладает риском поражения электрическим током. )
• Вы заметили тестер электрических линий (тестер проводов под напряжением), это не что иное, как делитель напряжения с резистором R1 и резистором R2, который заменен световым индикатором, потребляющим малый ток с высоким сопротивлением.

Из приведенного выше содержания мы узнали:
Что такое правило делителя напряжения?
Делитель напряжения на 3 резистора.
Вывод правила делителя напряжения.
Пример решения делителя напряжения / решенные проблемы.

Как работает эта простая формула

Делитель напряжения — это схема, которая делит напряжение между двумя резисторами. Вы всегда будете видеть это как в простых, так и в сложных схемах.

Это очень полезно знать!

Если вы знаете, как это работает, гораздо легче увидеть, как работают схемы.И это позволит вам рассчитать напряжения во многих разных точках цепи, что часто необходимо для понимания этого.

Формула делителя напряжения

Должен признать, что я больше использовал свой практический опыт построения схем, чем теорию электроники, которую я изучил в университете. Но эта формула — одна из немногих формул для электроники, которую я использую регулярно.

Используется для определения выходного напряжения, когда у вас есть два резистора, подключенных следующим образом:

Формула для расчета выходного напряжения:

Я рекомендую вам запомнить эту формулу.Часто пригодится.

Где найти делитель напряжения?

Один из примеров схемы делителя напряжения — для аналоговых датчиков. Например, термистор — это датчик температуры. Он меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. Если вы подключите его с резистором известного номинала в схеме делителя напряжения, вы получите напряжение, зависящее от температуры:

Или вы можете объединить известный резистор с фоторезистором . Фоторезистор изменяет сопротивление в зависимости от количества света, которое он обнаруживает.Таким образом, у вас есть схема, которая увеличивает или уменьшает напряжение в зависимости от света.

Вы можете подключить выход любой из этих схем к компаратору, чтобы проверить, что оно выше или ниже определенного напряжения. Тогда сделайте что-нибудь исходя из этого. Например, если температура выше 40 градусов, включите вентилятор.

Или подключитесь к аналоговому выводу Arduino или микроконтроллера и сделайте с ним крутые штуки. Может, включить свет, если фотоэлемент показывает, что темно?

Пример расчета: разные значения резистора

Допустим, у нас есть следующие значения:

Используя формулу выше, мы получаем

Пример расчета: одинаковые значения резисторов

Теперь предположим, что R1 и R2 имеют одинаковое значение.

Используя формулу выше, мы получаем

Это означает, что когда два резистора имеют одинаковое значение, выход всегда равен половине входного.

Можно ли использовать делитель напряжения в качестве источника питания?

Если у вас есть цепь, которая требует 4,5 В, можно ли использовать делитель напряжения с двумя резисторами по 500 Ом, чтобы получить 4,5 В от батареи 9 В?

К сожалению, это не так просто.

Любая цепь, которую вы хотите запитать, будет иметь внутреннее сопротивление.Таким образом, с точки зрения делителя напряжения любую схему, которую вы подключаете к выходу напряжения, можно рассматривать как резистор (R _{НАГРУЗКА} ), подключенный параллельно с R2.

Если внутреннее сопротивление цепи (R _{НАГРУЗКА} ) также составляет 500 Ом, что произойдет?

Теперь R2 из формулы делителя напряжения становится параллельным сопротивлением R2 и R _{НАГРУЗКА} . Это всего 250 Ом. Если вы поместите это в формулу делителя напряжения, вы получите выходное напряжение 3 В вместо 4.5V ты хотел.

Для источника питания вы хотите, чтобы напряжение оставалось на выбранном уровне, независимо от того, имеет ли цепь, которую вы подключаете, высокое или низкое внутреннее сопротивление. Вот почему делитель напряжения обычно не используется в источниках питания.

Вместо этого нужно использовать регулятор напряжения.

Вопросы?

Какие у вас вопросы по делителю напряжения? Дайте мне знать в разделе комментариев ниже.

Что такое делитель напряжения?

Делитель напряжения представляет собой простую схему, которая может понижать напряжение.Он распределяет входное напряжение между компонентами схемы. Лучшим примером делителя напряжения являются два последовательно соединенных резистора, при этом входное напряжение прикладывается к паре резисторов, а выходное напряжение снимается в точке между ними. Он используется для создания разных уровней напряжения от общего источника напряжения, но с одинаковым током для всех компонентов в последовательной цепи.

Падение напряжения и входное напряжение

Падение напряжения на R2 — это выходное напряжение, а также разделенное напряжение в цепи.Делитель напряжения относительно земли создается путем последовательного соединения двух резисторов. Входное напряжение прикладывается к последовательным сопротивлениям R ₁ и R ₂ , а выходное напряжение — через R ₂ . Отсюда следует, что то же самое значение электрического тока, протекающего через каждый резистивный элемент цепи, некуда больше деваться. Таким образом обеспечивается падение напряжения IxR на каждом резистивном элементе.

Имея напряжение питания, мы можем применить закон Кирхгофа и закон Ома, чтобы найти падение напряжения на каждом резисторе, рассчитанное исходя из общего тока, протекающего через них.

Используя KVL (Закон Кирхгофа о напряжении),

С законом Ома,

Используя два приведенных выше уравнения, вы получите:

Уравнения делителя напряжения

В делителе напряжения выходное напряжение всегда уменьшает входное напряжение и ток, протекающий через последовательную сеть, которые можно рассчитать по закону Ома, I = V / R. Поскольку ток общий для обоих резисторов, ток на них одинаков.Мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе R ₂ , используя следующее уравнение:

Из приведенного выше уравнения вы можете решить падение напряжения на R ₂ :

Аналогично, для резистора R ₁ можно использовать уравнение:

Тогда при решении падения напряжения на R1:

Пример задачи

Рассчитайте падение напряжения, возникающее на каждом резисторе, и сколько тока будет протекать через резистор 30 Ом, подключенный последовательно с резистором 50 Ом, когда напряжение питания на последовательной комбинации составляет 10 вольт постоянного тока.

Расчет сопротивления

Рассчитайте общее сопротивление в цепи и просто сложите все это, поскольку резисторы включены последовательно.

Общее сопротивление позволит вам рассчитать ток, протекающий в резисторах.

Используя приведенные выше уравнения, можно рассчитать падение напряжения на резисторах.

Вы должны знать подаваемое напряжение и сопротивление нагрузки при создании делителя напряжения для конкретной нагрузки.Делитель напряжения должен иметь только 10% тока утечки — ток, непрерывно потребляемый от источника напряжения, чтобы уменьшить влияние изменений нагрузки или обеспечить падение напряжения на резисторе. Это означает, что ток, проходящий через нагрузку, в десять раз больше тока, проходящего через нижнюю часть делителя напряжения на землю.

Например:

Этот делитель напряжения должен обеспечивать напряжение 25 В и ток 910 мА на нагрузку от источника напряжения 100 В.

Расчет R1 и R2

Определите размер резистора, используемого в цепи делителя напряжения, используя 10% эмпирическое правило. Ток в резисторе делителя должен составлять примерно 10% тока нагрузки. Этот ток, который не проходит ни через одно из устройств нагрузки, называется током утечки.

Сначала определите требования к нагрузке и доступный источник напряжения.

Затем найдите утечку тока, применив правило 10%.

После получения тока утечки теперь можно рассчитать сопротивление кровотока на R1.

Затем найдите общий ток, сложив ток нагрузки и утечки.

Теперь по рассчитанным значениям вы можете найти значение R2.

Теперь вы можете перерисовать схему делителя напряжения, следуя правилу 10%.

Обратите внимание, что на первом рисунке значение сопротивления параллельной сети всегда меньше, чем значение наименьшего резистора в сети, поскольку нагрузка, подключенная между точкой B и землей, образует параллельную сеть нагрузки и резистора R1.

Лестница напряжения — это схема, состоящая из нескольких последовательно включенных резисторов, при этом напряжение подается на всю сеть резисторов. На каждом резисторе в сети падение напряжения выше, чем на предыдущем. Поскольку резисторы в лестнице включены последовательно, ток везде одинаковый. Чтобы получить его значение, вам следует разделить общее напряжение на общее сопротивление. Падение напряжения на каждом резисторе можно рассчитать, умножив общий ток на номинал каждого резистора.Напряжение относительно земли в любом узле может быть определено как сумма напряжений, падающих на каждый резистор между этим узлом и землей.

Основное руководство по делителям напряжения

В этом руководстве мы исследуем очень важный и фундаментальный элемент электронных схем, а именно делители напряжения.

Делитель напряжения — это довольно простая пассивная схема, которая играет очень важную роль.Проще говоря, делитель напряжения преобразует большое напряжение в меньшее.

Базовая схема делителя напряжения состоит из двух последовательно соединенных резисторов, которые создают выходное напряжение, составляющее лишь часть входного напряжения.

Входное напряжение подается на два резистора, а желаемое выходное напряжение поступает от соединения между двумя резисторами. Второй резистор обычно подключается к земле.

Базовая схема делителя напряжения

Ниже приведены некоторые примеры того, как вы могли бы увидеть схему или нарисовать схему делителя напряжения.

Все схемы делителей напряжения должны выглядеть примерно одинаково. Цепи должны состоять из двух резисторов. Один резистор должен быть подключен к земле, другой к источнику напряжения и проводу, идущему между парой с выходным напряжением.

Как вы можете видеть в базовой настройке схемы делителя напряжения, резистор, ближайший к входному напряжению ( Vin, ), обычно обозначается как R1. Резистор, ближайший к заземлению, обычно обозначается как R2 .

Падение напряжения, вызванное входным напряжением, проходящим через пару резисторов ( R1 и R2 ), обозначается как Vout .

Результирующее падение напряжения — это то, что мы будем называть нашим разделенным напряжением. Это разделенное напряжение является частью исходного входного напряжения ( Vin ).

Мы используем R1 , R2 , Vin и Vout для именования элементов схемы, поскольку они имеют решающее значение для понимания значений, которые вам понадобятся для уравнения делителя напряжения.

Формула делителя напряжения

Уравнение делителя напряжения предполагает, что вам известны три значения, используемые в цепи.

Значения, которые вам нужно знать, чтобы использовать уравнение, следующие три.

Вам необходимо знать значения резистора ( R1 и R2 ), а также входное напряжение ( Vin ).

Использование этих трех значений в приведенном ниже уравнении позволит нам рассчитать выходное напряжение схемы делителя напряжения.

Теперь мы в последний раз рассмотрим переменные, используемые в уравнении делителя напряжения, чтобы вы имели твердое представление о каждой переменной.

• Vin — входное напряжение, измеренное в вольтах ( В, )
• R1 — сопротивление первого резистора в делителе напряжения, измеренное в Ом Ω
• R2 — сопротивление 2-й резистор в делителе напряжения, измеренный в Ом Ом
• Vout — это выходное напряжение, измеренное в вольтах ( В )

Калькулятор делителя напряжения

Если вы хотите быстро рассчитать выходное напряжение генерируемые вашей схемой делителя напряжения, вы можете использовать наш удобный калькулятор.

Все, что вам нужно сделать, это ввести значения для ваших двух резисторов и входного напряжения, калькулятор автоматически рассчитает соответствующее выходное напряжение.

Примеры формул делителя напряжения

Для нашего первого примера использования формулы делителя напряжения мы собираемся использовать следующие значения:

• Vin как 5 v,
• R1 как 220 Ω резистор
• и R2 как резистор 680 Ом.

Теперь, если мы подставим эти значения в уравнение делителя напряжения, мы должны получить что-то вроде того, что мы показали ниже.

Для начала мы сложим значения резисторов R1 и R2 вместе. Таким образом, в нашем примере выше это будет 220 + 680 , что равно 900 .

Мы заменим 220 + 680 в нашей формуле на наш результат, так что мы получим следующее уравнение.

Теперь, когда мы выполнили простое сложение, мы можем, наконец, вычислить часть деления уравнения делителя напряжения.

Просто разделите полученное значение R2 на вычисленное значение R1 + R2 . В нашем примере это будет 680 , разделенное на 900 .

Используя калькулятор, мы получим 0,7555555555555556 , но для простоты мы округлим это число до 2 десятичных знаков, то есть число станет 0.76 .

Замените часть деления в вашей формуле полученным значением, теперь ваше уравнение должно выглядеть так, как показано ниже.

Наконец, мы можем просто умножить Vin на нашу рассчитанную величину деления резистора. В нашем случае просто умножьте 5 на 0,76 .

Результат этого умножения даст вам сумму Vout . В нашем случае этот результат был 3.8 Вольт.

Упрощение формулы

Есть несколько упрощений, которые мы можем сделать для уравнения делителя напряжения.Однако в этом руководстве мы проведем вас только по следующему.

Используя упрощения, вы можете упростить быструю оценку схемы делителя напряжения.

Это упрощение говорит о том, что если номиналы резисторов R1 и R2 одинаковы, то выходное напряжение равно половине входного напряжения.

Применение делителя напряжения

Делители напряжения находят множество применений в электронных схемах и являются основным компонентом многих электронных схем.

Ниже мы покажем вам некоторые из немногих применений схемы делителя напряжения.

Потенциометры

Потенциометр является одним из наиболее часто используемых элементов электронных схем и используется в качестве основного компонента в большом количестве различных продуктов.

Некоторые примеры рода устройств, потенциометр используется в являются следующие:

• Измерение положения на джойстике
• Создание опорного напряжения
• Контролирование уровня звука в акустических систем
• Среди многих других вещей

Потенциометр — это переменный резистор, который действует как регулируемые делители напряжения.

Внутри потенциометра находится единственный резистор, разделенный стеклоочистителем. Этот дворник — это то, что вы перемещаете, что регулирует соотношение между двумя половинами резистора.

Снаружи горшка вы найдете три контакта, контакты с обеих сторон представляют собой соединение между каждым концом резистора, вы можете рассматривать их как R1 и R2 .

Штифт посередине — это то, что подсоединено к дворнику. Теоретически это похоже на Vout в схеме делителя напряжения.

Чтобы подключить потенциометр так, чтобы он действовал как регулируемый делитель напряжения, вам необходимо подключить одну сторону к входному напряжению ( Vin ), а другую сторону — к земле.

Если оба внешних контакта подключены правильно, средний контакт будет действовать как выход вашего делителя напряжения ( Vout ).

При повороте потенциометра в одну сторону напряжение приближается к нулю, а при установке в другую сторону напряжение приближается к входному.

Вращение потенциометра в среднее положение фактически означает, что выходное напряжение будет вдвое меньше входного.

Сдвигатель уровня

Сдвигатель уровня — важная концепция, которую необходимо понимать при работе с цифровой электроникой. Их также можно назвать схемами «переключателя логического уровня» или «схемой преобразования уровня напряжения».

Уровнемеры используются для переключения напряжения с одного уровня на другой. Это часто используется для обеспечения совместимости между ИС, которые имеют разные требования к напряжению.

Некоторые из более сложных датчиков, которые используют интерфейсы, такие как UART, SPI или I2C для передачи своих показаний, часто имеют дело с разными уровнями напряжения.

Одним из примеров возможного использования этого является работа с платой микроконтроллера, такой как Raspberry Pi.

Raspberry Pi — интересный пример использования переключателя уровня. Несмотря на то, что Raspberry Pi обеспечивает выходы питания как 5 В, так и 3,3 В, его контакты GPIO предназначены только для обработки входа 3,3 В.

Использование делителя напряжения в цепи позволит нам понизить напряжение с 5 В до 3,3 В для входного контакта.

Ниже мы рассмотрим пример использования схемы делителя напряжения с Raspberry Pi для сдвига уровня выходного сигнала датчика с 5 В до 3,3 В.

Пример смещения уровня

Например, в нашем руководстве по датчику расстояния мы используем ультразвуковой датчик HC-SR04.

Этот датчик использует входное напряжение 5 В, что означает, что нам нужно понизить выходной сигнал на выводе Echo с 5 В до 3.3 В, прежде чем он достигнет контактов GPIO.

Мы можем рассчитать резисторы, которые нам нужны, выбрав начальное значение резистора. Резисторы между 1 кОм — 10 кОм лучше всего подходят для понижения напряжения с 5 В до 3,3 В .

В нашем примере мы будем использовать резистор 1 кОм . Чтобы найти второй резистор, который нам нужно использовать, мы воспользуемся еще одной перестроенной версией уравнения делителя напряжения.

Чтобы вычислить значение R2 , нам нужно знать Vin , Vout и значение нашего резистора R1, который мы планируем использовать.

Имея под рукой эти 3 значения, мы можем использовать следующее уравнение.

Заполнив это уравнение нашими известными значениями, мы можем использовать его для расчета номинала резистора, который нам нужен, чтобы понизить напряжение с 5 В до 3,3 В.

С нашими входными и выходными значениями и нашим резистором R1 1 кОм вы должны получить следующее уравнение.

Сначала вы должны вычислить обе половины деления, если вы умножите на Vout ( 3.3 ) по значению R1 ( 1000 ) должно получиться 3300 .

Теперь нам также нужно сделать нижнюю половину, , вычтя Vout из Vin , в этом примере это 5 — 3,3 , что равно 1,7 .

Наконец, разделите оба значения, чтобы получить значение сопротивления, в нашем примере это 3300 , разделенное на 1,7 .

Помещая это в калькулятор, мы получаем большое длинное число, но мы упростим его до ближайших 2 десятичных знаков.

Используя это значение, мы можем сделать вывод, что резистора 2 кОм должно быть более чем достаточно для понижения напряжения 5 В до 3,3 В .

Чтение резистивных датчиков

Вы можете заметить одну вещь: многие датчики в реальном мире представляют собой простые резистивные устройства, предназначенные для реагирования на определенные элементы.

Например, датчик LDR (светозависимый резистор), подобный тому, который мы используем в нашем учебнике по датчику освещенности, работает, создавая сопротивление, пропорциональное количеству подобных, которые его касаются.

Есть также много других датчиков, которые фактически представляют собой просто модные резисторы, такие как термисторы, датчики изгиба и чувствительные к силе резисторы.

К сожалению, в отличие от напряжения (в сочетании с аналого-цифровым преобразователем) сопротивление на таких компьютерах, как Raspberry Pi, не так просто измерить.

Однако мы можем упростить задачу, переделав схему в делитель напряжения. Это просто, как добавить резистор, поэтому схема будет больше похожа на схемы, которые мы показали ранее в этом руководстве.

Таким образом, мы можем использовать напряжение, подаваемое нам от делителя напряжения, для расчета текущего уровня освещенности.

Добавив резистор известного вам значения, например резистор 1 кОм, вы затем сможете вычислить сопротивление LDR при различных уровнях освещенности, изменив формулу, использованную ранее.

Все, что нам нужно знать, это Vin , Vout и номинал резистора R1 .

Используя приведенное выше уравнение, вы можете быстро рассчитать сопротивление LDR при самом темном и самом ярком уровнях света.

Это даст нам представление о его самом высоком и самом низком сопротивлении.

Когда у вас есть оба этих значения сопротивления, вы можете вычислить значение резистора, которое находится между ними, это даст вам наибольшее разрешение для расчета текущего света через аналого-цифровой преобразователь.

Например, сопротивление фотоэлемента может варьироваться от 1 кОм на свету и примерно 10 кОм в темноте.

Итак, используя резистор, значение которого находится где-то посередине, например, 5.Резистор 1 кОм , мы можем получить самый широкий диапазон от нашего LDR.

Я надеюсь, что это руководство помогло вам понять, что такое делитель напряжения и как его можно использовать в схемах, а также рассчитать его результирующее напряжение.

Если вы думаете, что мы что-то упустили или ошиблись, то обязательно сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже. Мы также открыты для любых других отзывов, которые могут у вас возникнуть.

Расчет, примеры и его применение

В электронике правило делителя напряжения представляет собой простую и наиболее важную электронную схему, которая используется для преобразования большого напряжения в малое.Используя только напряжение i / p и два последовательных резистора, мы можем получить напряжение o / p. Здесь выходное напряжение является частью напряжения i / p. Лучший пример делителя напряжения — два последовательно соединенных резистора. Когда напряжение i / p приложено к паре резисторов, напряжение o / p появится из соединения между ними. Как правило, эти разделители используются для уменьшения величины напряжения или для создания опорного напряжения, а также используются на низких частотах в качестве сигнала аттенюатора.Для постоянного тока и относительно низких частот делитель напряжения может быть подходящим вариантом, если он состоит только из резисторов; где требуется частотная характеристика в широком диапазоне.

Что такое правило делителя напряжения?

Определение: В области электроники делитель напряжения представляет собой базовую схему, используемую для генерации части входного напряжения, например выходного. Эта схема может быть сконструирована с двумя резисторами или любыми пассивными компонентами вместе с источником напряжения. Резисторы в цепи могут быть подключены последовательно, в то время как источник напряжения подключен к этим резисторам.Эту схему еще называют делителем потенциала. Входное напряжение может передаваться между двумя резисторами в цепи, так что происходит разделение напряжения.

Когда использовать правило делителя напряжения?

Правило делителя напряжения используется для решения схем, чтобы упростить решение. Применение этого правила также может полностью решить простые схемы. Основная концепция этого правила делителя напряжения: «Напряжение делится между двумя резисторами, которые соединены последовательно, прямо пропорционально их сопротивлению.Делитель напряжения состоит из двух важных частей: схемы и уравнения.

Различные схемы делителя напряжения

Делитель напряжения включает в себя источник напряжения, подключенный к серии из двух резисторов. Вы можете увидеть различные схемы напряжения, нарисованные по-разному, как показано ниже. Но эти разные схемы всегда должны быть одинаковыми. Схема делителя напряжения

В приведенных выше схемах делителя напряжения резистор R1 находится ближе всего к входному напряжению Vin, а резистор R2 находится ближе всего к клемме заземления.Падение напряжения на резисторе R2 называется Vout, которое представляет собой разделенное напряжение цепи.

Расчет делителя напряжения

Рассмотрим следующую схему, подключенную с помощью двух резисторов R1 и R2. Где переменный резистор включен между источником напряжения. В приведенной ниже схеме R1 — это сопротивление между скользящим контактом переменной и отрицательной клеммой. R2 — это сопротивление между положительной клеммой и скользящим контактом. Это означает, что два резистора R1 и R2 включены последовательно.

Закон Ома гласит, что V = IR

Из приведенного выше уравнения мы можем получить следующие уравнения

V1 (t) = R1i (t) …………… (I)

V2 (t) = R2i (t) …………… (II)

Применение закона Кирхгофа

KVL утверждает, что когда алгебраическая сумма напряжений вокруг замкнутого контура в цепи равна нулю.

-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0

V (t) = V1 (t) + v2 (t)

Следовательно,

V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)

Следовательно,

i (t) = v (t) / R1 + R2 …………….(III)

Подстановка III в уравнения I и II

V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R1 / R1 + R2)

V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R2 / R1 + R2)

На приведенной выше схеме показан делитель напряжения между двумя резисторами, который прямо пропорционален их сопротивлению. Это правило делителя напряжения можно распространить на схемы, в которых используется более двух резисторов.

Правило деления напряжения для схемы с двумя резисторами

V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4

V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4

V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4

V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4

Делитель напряжения Уравнение

Уравнение правила делителя напряжения принимает, когда вы знаете три значения в приведенной выше схеме: это входное напряжение и два значения резистора.Используя следующее уравнение, мы можем найти выходное напряжение.

Vout = Vin. R2 / R1 + R2

В приведенном выше уравнении указано, что Vout (напряжение o / p) прямо пропорционально Vin (входное напряжение) и соотношению двух резисторов R1 и R2.

Резистивный делитель напряжения

Это очень легкая и простая схема для разработки и понимания. Основной тип схемы пассивного делителя напряжения может состоять из двух последовательно соединенных резисторов.Эта схема использует правило делителя напряжения для измерения падения напряжения на каждом последовательном резисторе. Схема резистивного делителя напряжения показана ниже.

В схеме резистивного делителя два резистора, такие как R1 и R2, соединены последовательно. Таким образом, ток в этих резисторах будет одинаковым. Следовательно, он обеспечивает падение напряжения (I * R) на каждом резисторе.

С помощью источника напряжения на эту цепь подается напряжение. Применяя к этой схеме закон КВЛ и Ома, мы можем измерить падение напряжения на резисторе.Таким образом, поток тока в цепи может быть задан как

Применяя KVL

VS = VR1 + VR2

Согласно закону Ома

VR1 = I x R1

VR2 = I x R2

VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)

I = VS / R1 + R2

Протекание тока через последовательную цепь составляет I = V / R по Ому. Закон. Таким образом, ток в обоих резисторах одинаков. Итак, теперь можно рассчитать падение напряжения на резисторе R2 в цепи

IR2 = VR2 / R2

Vs / (R1 + R2)

VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)

Точно так же падение напряжения на резисторе R1 можно рассчитать как

IR1 = VR1 / R1

Vs / (R1 + R2)

VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)

Емкостный Делители напряжения

Цепь емкостного делителя напряжения генерирует падение напряжения на конденсаторах, которые включены последовательно с источником переменного тока.Обычно они используются для снижения чрезвычайно высоких напряжений для обеспечения сигнала низкого выходного напряжения. В настоящее время эти разделители применимы в планшетах с сенсорным экраном, мобильных телефонах и устройствах отображения.

В отличие от схем резистивного делителя напряжения, емкостные делители напряжения работают с синусоидальным источником переменного тока, поскольку деление напряжения между конденсаторами можно рассчитать с помощью реактивного сопротивления конденсаторов (X _C ), которое зависит от частоты источника переменного тока.

Формула емкостного реактивного сопротивления может быть получена как

Xc = 1 / 2πfc

Где:

Xc = емкостное реактивное сопротивление (Ом)

π = 3.142 (числовая константа)

ƒ = Частота, измеренная в Герцах (Гц)

C = Емкость, измеренная в Фарадах (Ф)

Реактивное сопротивление каждого конденсатора можно измерить по напряжению, а также по частоте источника переменного тока и заменителя их в приведенном выше уравнении, чтобы получить эквивалентное падение напряжения на каждом конденсаторе. Схема емкостного делителя напряжения показана ниже.

Используя эти последовательно соединенные конденсаторы, мы можем определить среднеквадратичное падение напряжения на каждом конденсаторе с точки зрения их реактивного сопротивления после их подключения к источнику напряжения.

Xc1 = 1 / 2πfc1 & Xc2 = 1 / 2πfc2

X _CT = X _C1 + X _C2

V _C1 = Vs (X _C1 / X _CT )

V _C2 = Vs (X _C2 / X _CT )

Емкостные делители не допускают ввода постоянного тока.

Простое емкостное уравнение для входа переменного тока:

Vout = (C1 / C1 + C2) .Vin

Индуктивные делители напряжения

Индуктивные делители напряжения создают перепады напряжения на катушках, в противном случае индукторы подключаются последовательно через Электропитание переменного тока.Он состоит из катушки, иначе одиночной обмотки, которая разделена на две части, где бы ни поступало напряжение o / p с одной из частей.

Лучшим примером этого индуктивного делителя напряжения является автотрансформатор, имеющий несколько точек отвода с его вторичной обмоткой. Индуктивный делитель напряжения между двумя катушками индуктивности можно измерить с помощью реактивного сопротивления катушки индуктивности, обозначенной XL.

Формула индуктивного реактивного сопротивления может быть получена как

XL = 1 / 2πfL

«XL» — это индуктивное реактивное сопротивление, измеренное в Ом (Ом)

π = 3.142 (числовая константа)

» — частота, измеренная в Герцах (Гц)

‘L’ — это индуктивность, измеренная в Генри (Г)

Реактивное сопротивление двух катушек индуктивности может быть вычислено, если нам известна частота и напряжение источника переменного тока и используйте их с помощью закона делителя напряжения, чтобы получить падение напряжения на каждой катушке индуктивности, как показано ниже. Схема индуктивного делителя напряжения показана ниже.

Используя две катушки индуктивности, которые соединены последовательно в цепи, мы можем измерить среднеквадратичные падения напряжения на каждом конденсаторе с точки зрения их реактивного сопротивления после их подключения к источнику напряжения.

X _L1 = 2πfL1 & X _L2 = 2πfL2

X _LT = X _L1 + X _L2

V _L1 9 _L1 / X _LT )

V _L2 = Vs ( X _L2 / X _LT )

Вход переменного тока может быть разделен индуктивными делителями в зависимости от индуктивности:

Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin

Это уравнение предназначено для невзаимодействующих катушек индуктивности, и взаимная индуктивность автотрансформатора изменит результаты.Вход постоянного тока может быть разделен на основе сопротивления элементов в соответствии с правилом резистивного делителя.

Примеры проблем с делителем напряжения

Проблемы с примером делителя напряжения могут быть решены с помощью вышеуказанных резистивных, емкостных и индуктивных цепей.

1). Предположим, общее сопротивление переменного резистора составляет 12 Ом. Скользящий контакт расположен в точке, где сопротивление делится на 4 Ом и 8 Ом. Переменный резистор подключен к батарее 2,5 В.Давайте посмотрим, какое напряжение появляется на вольтметре, подключенном к 4-омному участку переменного резистора.

Согласно правилу делителя напряжения, падение напряжения будет,

Vout = 2,5 В x 4 Ом / 12 Ом = 0,83 В

2). Когда два конденсатора C1-8uF и C2-20uF соединены последовательно в цепи, среднеквадратичные падения напряжения могут быть рассчитаны на каждом конденсаторе, когда они подключены к источнику RMS 80 Гц и напряжению 80 В.

Xc1 = 1 / 2πfc1

1/2 × 3.14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6

= 248,8 Ом

Xc2 = 1 / 2πfc2

1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6

= 99,52 Ом

XCT = XC1 + XC2

= 248,8 + 99,52 = 348,32

VC1 = Vs (XC1 / XCT)

80 (248,8 / 348,32) = 57,142

VC2 = Vs (XC2 / XCT)

80 (99,52 / 348,32)

3). Когда две катушки индуктивности L1-8 мГн и L2-15 мГн соединены последовательно, мы можем рассчитать среднеквадратичное падение напряжения на каждом конденсаторе, которое можно рассчитать, когда они подключены к источнику питания 40 В, 100 Гц.

XL1 = 2πfL1

= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 Ом

XL2 = 2πfL2

= 2 × 3,14x100x15x10-3

9,42 Ом

XLT = XL1 + XL2

XLT = XL1 + XL2

= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 В

VL2 = Vs (XL2 / XLT)

= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 В

Точки отвода напряжения в сети делителя

Когда количество резисторов подключено последовательно к источнику напряжения Vs в цепи, тогда различные точки отвода напряжения можно рассматривать как A, B, C, D и E

Общее сопротивление в цепи можно рассчитать, добавив все значения сопротивления вроде 8 + 6 + 3 + 2 = 19 кОм.Это значение сопротивления ограничит ток, протекающий по цепи, которая генерирует источник напряжения (VS).

Для расчета падения напряжения на резисторах используются следующие уравнения: VR1 = VAB,

VR2 = VBC, VR3 = VCD и VR4 = VDE.

Уровни напряжения в каждой точке ответвления рассчитываются относительно клеммы GND (0 В). Следовательно, уровень напряжения в точке «D» будет эквивалентен VDE, тогда как уровень напряжения в точке «C» будет эквивалентен VCD + VDE.Здесь уровень напряжения в точке «C» — это величина двух падений напряжения на двух резисторах R3 и R4.

Итак, выбрав соответствующий набор номиналов резисторов, мы можем сделать серию падений напряжения. Эти падения напряжения будут иметь относительное значение напряжения, которое достигается только за счет напряжения. В приведенном выше примере каждое значение напряжения o / p является положительным, поскольку отрицательная клемма источника напряжения (VS) подключена к клемме заземления.

Применения делителя напряжения

Применения делителя напряжения включают следующее.

• Делитель напряжения используется только там, где напряжение регулируется путем снижения определенного напряжения в цепи. Он в основном используется в таких системах, где энергоэффективность не обязательно должна рассматриваться всерьез.
• В нашей повседневной жизни делитель напряжения чаще всего используется в потенциометрах. Лучшими примерами потенциометров являются ручки регулировки громкости, прикрепленные к нашим музыкальным системам, радиотранзисторам и т. Д. Базовая конструкция потенциометра включает три контакта, которые показаны выше.При этом два контакта подключены к резистору, который находится внутри потенциометра, а оставшийся контакт подключен к очищающему контакту, который скользит по резистору. Когда кто-то меняет ручку на потенциометре, напряжение будет появляться на стабильных контактах и ​​очищающем контакте в соответствии с правилом делителя напряжения.
• Делители напряжения используются для регулировки уровня сигнала, измерения напряжения и смещения активных устройств в усилителях. Мультиметр и мост Уитстона включают делители напряжения.
• Делители напряжения могут использоваться для измерения сопротивления датчика. Чтобы сформировать делитель напряжения, датчик подключается последовательно с известным сопротивлением, и известное напряжение подается на делитель. Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера подключен к центральному отводу делителя, чтобы можно было измерить напряжение отвода. Используя известное сопротивление, можно рассчитать измеренное сопротивление датчика напряжения.
• Делители напряжения используются для измерения датчика, напряжения, сдвига логического уровня и регулировки уровня сигнала.
• Как правило, правило резисторного делителя в основном используется для создания опорных напряжений, иначе величина напряжения уменьшается, так что измерения очень просты. Кроме того; они работают как аттенюаторы сигнала на низкой частоте.
• Он используется в случае чрезвычайно меньшего количества частот и DC
• Емкостный делитель напряжения, используемый при передаче энергии для компенсации емкости нагрузки и измерения высокого напряжения.

  No related posts.