Как рассчитать делитель напряжения: Калькулятор делителя напряжения

Делитель напряжения — Расчет делителя напряжения

Делитель напряжения — это это цепь, состоящая из двух и более пассивных радиоэлементов, которые соединены последовательно.

Делитель напряжения на резисторах

Давайте разберем самый простой делитель напряжения, состоящий из двух резисторов. Эти два резистора соединим последовательно и подадим на них напряжение. Напряжение может быть как постоянное, так и переменное.

Подавая напряжение на эту цепь, состоящую из двух резисторов, у нас получается, что цепь становится замкнутой, и в цепи начинает течь электрический ток с какой-то определенной силой тока, которая зависит от номиналов резисторов.

Итак, мы знаем, что при последовательном соединении сила тока в цепи одинакова. То есть какая сила тока протекает через резистор R1, такая же сила тока течет и через резистор R2. Как же вычислить эту силу тока? Оказывается, достаточно просто, используя закон Ома: I=U/R.

Так как наши резисторы соединены последовательно, то и их общее сопротивление будет выражаться формулой

То есть в нашем случае мы можем записать, что

Как найти напряжение, которое падает на резисторе R2?

Так как ток для обоих резисторов общий, то согласно закону Ома

Подставляем вместо I формулу

и получаем в итоге

Для другого резистора ситуация аналогичная. На нем падает напряжение

Для него формула запишется

Давайте докажем, что сумма падений напряжений на резисторах равняется напряжению питания, то есть нам надо доказать, что U=U_R1 +U_R2 . Подставляем значения и смотрим.

что и требовалось доказать.

Эта формула также работает и для большого количества резисторов.

На схеме выше мы видим резисторы, которые соединены последовательно. Чему будет равняться U_общ ? Так как резисторы соединены последовательно, следовательно, на каждом резисторе падает какое-то напряжение. Сумма падений напряжения на всех резисторах будет равняться U_общ . В нашем случае формула запишется как

Как работает делитель напряжения на практике

Итак у нас имеются вот такие два резистора и наш любимый мультиметр:

Замеряем сопротивление маленького резистора, R1=109,7 Ом.

Замеряем сопротивление большого резистора R2=52,8 Ом.

Выставляем на блоке питания ровно 10 Вольт. Замер напряжения производим с помощью мультиметра.

 

Цепляемся блоком питания за эти два резистора, запаянные последовательно. Напомню, что на блоке ровно 10 Вольт. Показания амперметра на блоке питания тоже немного неточны. Силу тока мы будем замерять в дальнейшем также с помощью мультиметра.

Замеряем падение напряжения на большом резисторе, который обладает номиналом в 52,8 Ом. Мультиметр намерял 3,21 Вольта.

Замеряем напряжение на маленьком резисторе номиналом в 109,7 Ом. На нем падает  напряжение 6,77 Вольт.

Ну что, с математикой, думаю, у всех в порядке. Складываем эти два значения напряжения. 3,21+6,77 = 9,98 Вольт. А куда делись еще 0,02 Вольта? Спишем на погрешность щупов и средств измерений. Вот наглядный пример того, что мы смогли разделить напряжение на два разных напряжения. Мы еще раз убедились, что сумма падений напряжений на каждом резистора равняется напряжению питания, которое подается на эту цепь.

[quads id=1]

Сила тока в цепи при последовательном соединении резисторов

Давайте убедимся, что сила тока при последовательном соединении резисторов везде одинакова. Как измерить силу тока постоянного напряжения, я писал здесь. Как видим, мультиметр показал значение 0,04 А или 40 мА в начале цепи, в середине цепи и даже в конце цепи. Где бы мы не обрывали нашу цепь, везде одно и то же значение силы тока.

Переменный резистор в роли делителя напряжения

Для того, чтобы плавно регулировать выходное напряжение, у нас есть переменный резистор в роли делителя напряжения. Его еще также называют потенциометром.

Его обозначение на схеме выглядит вот так:

Принцип работы такой: между двумя крайними контактами постоянное сопротивление. Сопротивление относительно среднего контакта по отношению к крайним может меняться  в зависимости от того, куда мы будем крутить крутилку этого переменного резистора. Этот резистор рассчитан на мощность 1Вт и имеет полное сопротивление 330 Ом. Давайте посмотрим, как он будет делить напряжение.

Так как мощность небольшая, всего 1 Вт, то мы не будем нагружать его большим напряжением. Мощность, выделяемая на каком-либо резисторе рассчитывается по формуле P=I²R. Значит, этот переменный резистор может делить только маленькое напряжение при маленьком сопротивлении нагрузки и наоборот. Главное, чтобы значение мощности этого  резистора не вышло за грани. Поэтому я буду делить напряжение в 1 Вольт.

Для этого выставляем на блоке напряжение в 1 Вольт и цепляемся к нашему резистору по двум крайним контактам.

Крутим крутилку в каком-нибудь произвольном направлении и останавливаем ее. Замеряем напряжение между левым и средним контактом и получаем 0,34 Вольта.

 

Замеряем напряжение между средним и правым контактом и получаем 0,64 Вольта

Суммируем напряжение и получаем 0,34+0,64=0,98 Вольт. 0,02 Вольта опять где-то затерялись. Скорее всего на щупах, так как они тоже обладают сопротивлением. Как вы видите, простой переменный резистор мы можем использовать в роли простейшего делителя напряжения.

Похожие статьи по теме «делитель напряжения»

Делитель тока

Что такое резистор

Что такое напряжение

Блок питания

Резисторный делитель напряжения: расчёт-онлайн, формулы и схемы

Резисторный делитель напряжения — одна из основополагающих конструкций в электронике, без которой не обходится ни одно устройство. Подбор сопротивлений задаёт нужные режимы работы. Как правило, эта конструкция содержит два резистора. Один ставится между входом и выходом схемы. Второй резистор одним концом подключается к общему проводу, а вторым — к выходу схемы, тем самым его шунтируя. Он также играет роль нагрузки источника, подключённого ко входу.

• Формула делителя напряжения
• Онлайн-калькуляторы
• Разновидности делителей

Формула делителя напряжения

Расчёт можно осуществить, используя формулы, вытекающие из закона Ома. Можно узнать, каким будет U на выходе устройства, если известно входное, а также сопротивления обоих резисторов. Можно также решить обратную задачу

, например, вычислить напряжение, которое получится на выходе при известных сопротивлениях резисторов.

Чтобы выполнить расчет резистивного делителя, необходимо:

• Обозначить резистор, находящийся ближе ко входу делителя, как R1.
• Обозначить резистор, находящийся ближе к выходу делителя, как R2.
• Протекающие через резисторы токи обозначаются, как I1 и I2, а входное и выходное напряжения — UВХ и UВЫХ, соответственно.
• Промежуточная формула примет следующий вид: UВЫХ=I2*R2.
• Если предположить, что силы обоих токов равны, то формула для определения протекающего через схему тока станет выглядеть так: I=UВХ/R1+R2.
• Окончательная формула принимает такой вид: UВЫХ=R2*(UВХ/R1+R2).

Из неё становится ясно, что выходное напряжение всегда будет меньше, чем входное. Оно зависит от самих резисторов. Чем больше сопротивление R1 и сила протекающего тока, тем меньше будет UВЫХ. Напротив, чем больше сопротивление R2, включённое между выходом и общим проводом, тем больше будет UВЫХ. Если упомянутое сопротивление стремится к бесконечности, то UВЫХ будет почти равным входному. Чем больше ток, который проходит по резисторам, тем меньше будет UВЫХ. Таким образом при больших токах делитель на резисторах становится малоэффективным, ввиду сильного падения напряжения.

Онлайн-калькуляторы

С их помощью можно рассчитать делитель напряжения на резисторах онлайн. Входными данными в этом случае могут являться: входное напряжение и оба сопротивления. Калькулятор «Делитель напряжения — онлайн» произведёт все необходимые операции по обозначенной формуле, и выведет значения искомых параметров. Расчет делителя напряжения на резисторах онлайн облегчает процесс разработки многих электронных схем, позволяет добиться достижения требуемых режимов и правильной работы устройств.

Разновидности делителей

Самая распространенная и характерная из них — это потенциометр. Он представляет собой стандартный переменный резистор. Внутри его находится дужка, на которую нанесен токопроводящий слой.

По ней скользит контакт, делящий сопротивление на две части. Таким образом, потенциометр имеет три вывода, два из которых подключены к самому резистору, а третий — к перемещаемому движку.

Источник тока подключается к двум крайним выводам потенциометра, а UВЫХ будет сниматься с вывода движка и общего провода. По такой схеме устроены, например, регуляторы громкости и тембра звука в различной аудиоаппаратуре. При перемещении движка в крайнее нижнее положение UВЫХ станет равным нулю, а в противоположной ситуации будет равно входному. Если же перемещать движок, то напряжение будет плавно изменяться от нуля до входного.

Свойства делителей также используются при конструировании резистивных датчиков. Например, одним из их элементов может являться фоторезистор, изменяющий свое сопротивление в

зависимости от освещённости. Есть и другие датчики, преобразующие физические воздействия в изменение сопротивления: терморезисторы, датчики давления, ускорения. Созданные на их основе делители используются совместно с аналого-цифровыми преобразователями для измерения и отслеживания самых различных величин в промышленности и быту: температуры, скорости вращения.

В качестве примера можно привести схему для определения уровня освещенности. Последняя деталь включается между выходом и общим проводом (R2 в формуле). Для расширения пределов изменения напряжения схема дополняется постоянным сопротивлением (R1 в формуле). К её выходу присоединяется микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя. Чем сильнее освещённость фоторезистора, тем ниже UВЫХ, так как он включён между выходом конструкции и «массой», шунтируя его.

Делители напряжения — схемы, уравнения и приложения

К йида 4 года назад

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

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

Что такое делитель напряжения?

• Пассивная линейная схема, вырабатывающая выходное напряжение, составляющее часть входного напряжения.
• Уменьшает входное напряжение до меньшего напряжения на основе соотношения 2 резисторов путем распределения входного напряжения между компонентами делителя.
• Часто используется для подачи напряжения, отличного от имеющегося аккумулятора или источника питания.
• Выходное напряжение делителя напряжения зависит от сопротивления входящей нагрузки.

Цепь делителя напряжения

Ref: KhanAcademy

Цепь делителя напряжения обычно выглядит так в цепи с последовательностью из 2 резисторов.

• R1 = резистор, ближайший к входному напряжению (Vin)
• R2 = резистор, ближайший к земле
• В _in = входное напряжение входного напряжения)

Формула делителя напряжения

Уравнение для определения выходного напряжения схемы делителя:

R2 / R1 + R2 = Отношение определяет коэффициент масштабирования уменьшенного напряжения.

Например,
В _в = 100, R ₁ = 20, R ₂ = 10

С помощью калькулятора вы должны получить:

Правило делителя напряжения

7
4 утверждает, что: Напряжение, разделенное между двумя последовательными резисторами, прямо пропорционально их сопротивлению
• Это означает, что ваша схема может иметь более двух 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
90 90 6K 098

	R1	R2	R3	Всего
E (В)	5	8 100698		15	30
I (Ампер)	2,5 м	2,5	2,5 м	2,5 м
R (Ом)	2K	4K

Таким образом, ток через каждый резистор составляет 5 В, 10 В и 15 В. соответственно!

Упрощенные уравнения

• Если R1 = R2,
• Если вы решаете для R1,
• Если вы решаете для R2, ​​

Делители напряжения 0 делители цепи очень распространены и встречаются во многих приложениях. Вот несколько примеров, где можно найти схему делителя напряжения:

Потенциометр

• Потенциометр — это пассивный электронный компонент со скользящей или вращающейся функцией, который действует как регулируемый делитель напряжения.
• Входное напряжение подается по всей длине потенциометра, а выходное напряжение (падение напряжения) контролируется фиксированным и скользящим контактом потенциометра.
• Существует два типа потенциометров
  • Поворотные потенциометры (поворотная ручка)
  • Линейный потенциометр (ползунковый)
• Seeed предлагает оба типа!

Потенциометр Grove – Slide



• Как это работает?
  • Ручной очиститель, который подвижен, касается резистивной полоски материала. Когда он перемещается ближе к клемме 1 и дальше от клеммы 2, сопротивление снижается к клемме 1, а сопротивление увеличивается к 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 вашим потенциометром и одной из внешних клемм вашей схемы.
• Потенциометр Grove – Slide содержит линейный переменный резистор с максимальным сопротивлением 10 кОм. При перемещении ползунка выходное напряжение будет варьироваться от 0 В до Vcc, которое вы подаете.
• Подключается к другим модулям Grove с помощью стандартного 4-контактного кабеля Grove.
• Ниже приведено изображение принципиальной схемы потенциометра:
• Он имеет множество назначений, таких как регулируемый резистор, автономный делитель напряжения с Arduino или даже устройство пользовательского интерфейса (HID), что означает, что его можно использовать для управления автомобиль!
• Некоторые проекты, которые вы можете выполнять с помощью потенциометра Grove – Slide Potentiometer , похожи на создание собственного битбокса или бумбокса с помощью Arduino!

Датчик угла поворота Grove (P)

• Датчик угла поворота Grove (P) способен выдавать аналоговый выходной сигнал между 0 и Vcc (5 В постоянного тока с Seeeduino) на своем разъеме D1.
• Со значением сопротивления 10 кОм он идеально подходит для использования с Arduino.
• Поддерживается на всех платформах MCU, таких как Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone, Wio, а также LinkIt ONE.
• Один из проектов, которые вы можете реализовать с помощью этого потенциометра, — это использование его для управления яркостью светодиодов.
Использование Arduino для управления яркостью светодиода с помощью датчика угла поворота Grove (P)
• Заинтересованы? Вы можете ознакомиться с идеями проектов здесь, а также получить более подробную информацию на нашей вики-странице: Grove — датчик угла поворота Wiki
• Хотите узнать больше о функциях, типах и т. д. потенциометров? Ознакомьтесь с другим нашим блогом о потенциометрах — функциях, типах и приложениях!

Делитель напряжения Grove

• Делитель напряжения Grove предоставляет интерфейс для измерения внешнего напряжения, который устраняет необходимость подключения сопротивления к входному интерфейсу. прост в использовании.

Показания резистивных датчиков

• Большинство датчиков представляют собой простые резистивные устройства, такие как Grove — инфракрасный отражающий датчик. Однако большинство из них способны считывать только напряжение, но не сопротивление.
• Добавив в цепь 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:
Ссылка: AllAboutCircuits
• Например, резистивный датчик представляет собой Grove — датчик температуры, который представляет собой термистор с сопротивлением при комнатной температуре 350 Ом, где сопротивление R1 зафиксировано на уровне 350 Ом
• Использование уравнения делителя напряжения:

Температура	Vin (фикс.)	R2	R1	R2 / 902R16 Vвых
Холодный	5В	300 Ом	350 Ом	0,46	2,3 В
Комнатная температура	5 В	359 Ом	359 8 Ом 9000 098	0,5	2,5 В
Горячий	5 В	400 Ом	350 Ом	0,53	2,65 В

Датчик уровня

микроконтроллер с двумя разными напряжениями соответствует? Например, без выравнивания напряжения прямое подключение микроконтроллера с логическим выходом 5 В к входному датчику 3,3 В может привести к повреждению вашей схемы 3,3 В.
• Вот где герой: делитель напряжения приходит и спасает день, действуя как переключатель уровня, который соединяет две цепи, использующие разные рабочие напряжения.
• Делитель напряжения может помочь снизить напряжение от микроконтроллера (например, с 5 В до 3,3 В), чтобы избежать повреждения датчика, что делает работу датчика безопасной.
• Обратите внимание, что делитель напряжения может работать только в одном направлении: понижать напряжение, но не повышать.
• Вот таблица комбинаций резисторов для выравнивания часто встречающихся напряжений:

_{5 5 и 5,7 кОм}

Комбинация резисторов	Напряжения, которые необходимо выравнивать
4,7 кОм и 3,9 кОм	от 9 В до 5 В
3,6 кОм и 9,1 кОм	от 12 В до 3,3 В	от 9 В до 3,3 В

• Обратите внимание, что не рекомендуется использовать делитель напряжения для выравнивания большой нагрузки, например, от 12 В до 5 В, поскольку они не предназначены для подачи такой мощности на нагрузку, как с такой нагрузкой, это может расплавить резистор. (Вместо этого вы можете использовать стабилизаторы напряжения, такие как регулируемый преобразователь мощности постоянного и постоянного тока (1,25–35 В и 3 А) 9.0008

Резюме

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

Теги: резисторный делитель, делитель напряжения

Шокирующе точный калькулятор делителя напряжения — Попробуйте сейчас

Делитель напряжения — это простая, но основная схема, которая очень часто используется в электронике. Его принцип работы прост: более высокое входное напряжение подается на вход, а затем преобразуется в более низкое выходное напряжение с помощью пары резисторов. Формула для расчета выходного напряжения основана на законе Ома и приведена ниже.

В калькулятор ниже введите любые три известных входных напряжения В _в , требуемое выходное напряжение В _вых и сопротивление R ₁ значений и нажмите « Рассчитать », чтобы найти значение сопротивления R ₂ .

Входное напряжение

В в (вольт): Требуемое выходное напряжение В _из (вольт): Сопротивление R ₁ (Ом): Сопротивление R ₂ (Ом): Рассеиваемая мощность R ₁ (Вт): Рассеиваемая мощность R ₂ (Вт):

Основная цепь делителя напряжения:

Формула делителя напряжения

Формула делителя напряжения: В _вых = V _в * R ₂ / (R ₁ + R ₂ ), где V _в входное напряжение и R ₁ и R _{2 900 резисторы ряд. Эта формула используется для расчета выходного напряжения на R 2 , когда напряжение прикладывается к последовательной комбинации R 1 и R 2 . Регулируя значения R 1 и R 2 , можно получить различные выходные напряжения.}

Формула для расчета R ₂ с использованием формулы делителя напряжения: R ₂ = (V _out * R ₁ ) / (V _in – V _out ).

Пример

Предположим, у нас есть схема с входным напряжением 12В и двумя последовательно соединенными резисторами R ₁ и R ₂ . Значение R ₁ равно 1 кОм, и мы хотим рассчитать значение R ₂ , которое приведет к выходному напряжению 5 В на нем.

Используя формулу делителя напряжения, мы можем вычислить R ₂ следующим образом:

R ₂ = (В _вых * R ₁ ) / (В _вх – В вых ) 5 * 1000) / (12 – 5) = 714,29 Ом

Следовательно, в этом примере значение R ₂ , необходимое для достижения выходного напряжения 5 В, составляет примерно 714,29 Ом.

Упрощения

При использовании делителей напряжения следует учитывать несколько общих моментов. Это упрощения, облегчающие оценку схемы делителя напряжения.

1. Когда R ₂ и R ₁ равны, выходное напряжение составляет половину входного напряжения. Это верно независимо от номиналов резисторов. Итак, если R ₁ = R ₂ , мы получаем следующее уравнение: V _out = V _in * R ₁ / (R ₁ + R ₁ ) 3 V 9008 * R ₁ / (2R ₁ ) = V _в / 2
2. Если R ₂ на порядок больше, чем R ₁ , выходное напряжение V
   на выходе будет очень близко к V _на , то есть V _на ≈ V _{на выходе} . И на R ₁ будет очень мало напряжения. Итак, если R ₂ >> R ₁ , мы получаем следующее уравнение: V _out ≈ (V _in * R ₂ ) / R ₂ ≈ V _{in .}