Делитель напряжения схема: Эта страница ещё не существует

Содержание

Делитель напряжения — Основы электроники

Делитель напряжения это цепь или схема соединения резисторов, применяемая для получения разных напряжений от одного источника питания.

Рассмотрим цепь из двух последовательно соединенных резисторов с разными сопротивлениями (рис. 1).

Рисунок 1. Последовательная цепь есть простейший делитель напряжения.

Согласно закону Ома если приложить к такой цепи напряжение, то падение напряжения на этих резисторах будет тоже разным.

UR1=I*R1;

UR2=I*R2.

Схема, изображенная на рисунке 1, и есть простейший делитель напряжения на резисторах. Обычно делитель напряжения изображают, как это показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Классическая схема делителя напряжения.

Для примера разберем простейший делитель напряжения, изображенный на рисунке 2. В нем R1 = 2 кОм, R2 = 1 кОм и на­пряжение источника питания, оно же и есть входное напряжения делителя Uвх = 30 вольт. Напряжение в точке

А равно полному напряжению источника, т. е. 30 вольт. Напряжение Uвых, то есть в точке В равно напряжению на R2.Определим напряжение Uвых.

Общий ток в цепи равен:

(1)

Для нашего примера I=30 В/ (1 кОм + 2 кОм) = 0,01 А = 10 мА.

Напряжение на R2 будет равно:

(2)

Для нашего примера UR2 = 0,01 А*1000 Ом = 10 В.

Выходное напряжение можно вычислить вторым способом, подставив в выражение (2) значение тока (1), тогда получим:

(3)

UR2 = 30 В*1 кОм/(1 кОм + 2 кОм) = 10 В.

Второй способ применим для любого делителя напряжения, состоящего из двух и более резисторов, включенных последовательно. Напряжение в любой точке схемы можно вычислить с помощью калькулятора за один прием, минуя вычисление тока.

Делитель напряжения из двух последовательно включенных резисторов с равными сопротивлениями

Если делитель напряжения состоит из двух одинаковых резисторов, то приложенное напряжение делится на них пополам.

Uвых = Uвх/2

Делитель напряжения из трех последовательно включенных резисторов с равными сопротивлениями

На рисунке 3 изображен делитель напряжения, состоящий из трех одинаковых резисторов сопротивлением в 1 кОм каждый. Вычислим напряжение в точках А и В относительно точки Е.

Рисунок 3. Делитель напряжения из трех резисторов.

Общее сопротивление R= R1+R2+R3 = 1 кОм + 1 кОм + 1 кОм = 3 кОм

Напряжение в точке А относительно точки Е будет равно:

Тгда Ua-e =30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*1 кОм = 10 В.

Напряжение в точке В относительно точки Е будет равно:

Тгда Ub-e =30 В/(1 кОм + 1 кОм + 1 кОм)*(1 кОм + 1 кОм) = 20 В.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Схемы делителей напряжения

Добавлено 13 января 2021 в 05:06

Сохранить или поделиться

Давайте проанализируем простую последовательную схему и определим падение напряжения на отдельных резисторах:

Рисунок 1 – Схема последовательной цепиРисунок 2 – Табличный метод. Шаг 1

По заданным значениям отдельных сопротивлений мы можем определить общее сопротивление цепи, зная, что последовательные сопротивления суммируются.

Рисунок 3 – Табличный метод. Шаг 2

Теперь мы можем использовать закон Ома (I = E/R) для определения общего тока, который, как мы знаем, будет таким же, как ток каждого резистора, поскольку токи во всех частях последовательной цепи одинаковы.

Рисунок 4 – Табличный метод. Шаг 3

Теперь, зная, что ток в цепи равен 2 мА, мы можем использовать закон Ома (E = IR) для расчета напряжения на каждом резисторе:

Рисунок 5 – Табличный метод. Шаг 4

Должно быть очевидно, что падение напряжения на каждом резисторе пропорционально его сопротивлению, учитывая, что ток одинаков на всех резисторах. Обратите внимание, что напряжение на R

2 вдвое больше, чем на R1, так же как сопротивление R2 в два раза больше, чем у R1.

Если бы мы изменили общее напряжение, то обнаружили бы, что эта пропорциональность падений напряжения остается постоянной.

Рисунок 6 – Пропорциональность падений напряжения остается постоянной

Несмотря на то, что напряжение источника изменилось, напряжение на R2 по-прежнему ровно вдвое больше, чем на R1. Пропорциональность падений напряжения (соотношение между ними) строго зависит от значений сопротивлений.

При более внимательном наблюдении становится очевидным, что падение напряжения на каждом резисторе также является фиксированной долей напряжения питания. Например, напряжение на R1 составляло 10 вольт при питании от батареи 45 вольт. Когда напряжение аккумулятора было увеличено до 180 вольт (в 4 раза больше), падение напряжения на R

1 также увеличилось в 4 раза (с 10 до 40 вольт). Однако соотношение между падением напряжения R1 и общим напряжением не изменилось:

\[\frac{E_{R1}}{E_{общ}} = \frac{10 \ В}{45 \ В} = \frac{40 \ В}{180 \ В} = 0,22222\]

Точно так же ни один из других коэффициентов падения напряжения не изменился с увеличением напряжения питания:

\[\frac{E_{R2}}{E_{общ}} = \frac{20 \ В}{45 \ В} = \frac{80 \ В}{180 \ В} = 0,44444\]

\[\frac{E_{R3}}{E_{общ}} = \frac{15 \ В}{45 \ В} = \frac{60 \ В}{180 \ В} = 0,33333\]

Формула делителя напряжения

По этой причине последовательную цепь часто называют делителем напряжения из-за ее способности пропорционально делить общее напряжение на дробные части с постоянными коэффициентами. Применив немного алгебры, мы можем вывести формулу для определения падения напряжения на последовательном резисторе, не учитывая ничего, кроме общего напряжения, сопротивления отдельного резистора и общего сопротивления.

Падение напряжения на любом резисторе:

\[E_n = I_n R_n\]

Сила тока в последовательной цепи:

\[I_{общ} = \frac{E_{общ}}{R_{общ}}\]

Подставляем Eобщ/Rобщ вместо In в первую формулу…

Падение напряжения на любом резисторе в последовательнй цепи:

\[E_n = \frac{E_{общ}}{R_{общ}} R_n\]

или

\[\large E_n = \frac{R_n}{R_{общ}} E_{общ}\]

В схеме делителя напряжения отношение отдельного сопротивления к общему сопротивлению равно отношению отдельного падения напряжения к общему напряжению питания. Эта формула известна как формула делителя напряжения, и это сокращенный метод определения падения напряжения в последовательной цепи без проведения расчетов тока по закону Ома.

Пример использования формулы делителя напряжения

Используя эту формулу, мы можем повторно проанализировать падение напряжения в примере схемы за меньшее количество шагов:

Рисунок 7 – Схема последовательной цепи

\[E_{R1} = 45 \ В \ \frac{5 \ кОм}{22,5 \ кОм} = 10 В\]

\[E_{R2} = 45 \ В \ \frac{10 \ кОм}{22,5 \ кОм} = 20 В\]

\[E_{R3} = 45 \ В \ \frac{7,5 \ кОм}{22,5 \ кОм} = 15 В\]

Компоненты, делящие напряжение

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

Рисунок 8 – Делитель напряжения

Потенциометры как компоненты, делящие напряжение

Одним из устройств, часто используемых в качестве элемента деления напряжения, является потенциометр, который представляет собой резистор с подвижным элементом, перемещаемым ручкой или рычагом. Подвижный элемент, обычно называемый ползунком, вступает в контакт с резистивной полосой материала в любой, выбранной вручную точке:

Рисунок 9 – Потенциометр

Контакт ползунка – это обращенная влево стрелка, нарисованная в середине вертикального обозначения резистора. При перемещении вверх он контактирует с резистивной полосой ближе к клемме 1 и дальше от клеммы 2, уменьшая сопротивление от него до клеммы 1 и повышая сопротивление от него до клеммы 2. При перемещении вниз происходит противоположный эффект. Сопротивление, измеренное между клеммами 1 и 2, постоянно для любого положения ползунка.

Рисунок 10 – Принцип действия потенциометра

Поворотные и линейные потенциометры

Ниже показано внутреннее устройство двух типов потенциометров: поворотного и линейного.

Линейные потенциометры

Рисунок 11 – Конструкция линейного потенциометра

Некоторые линейные потенциометры приводятся в действие прямолинейным движением рычага или ползунковой кнопки. Другие, подобные изображенному на рисунке выше, приводятся в действие поворотным винтом для точной регулировки. Потенциометры последнего типа иногда называют «подстроечниками» потому, что они хорошо работают в приложениях, требующих «подстройки» переменного сопротивления до некоторого точного значения.

Следует отметить, что не все линейные потенциометры имеют такое же назначение выводов, как показано на этом рисунке. У некоторых вывод ползунка находится посередине между двумя крайними выводами.

Поворотный потенциометр

На изображении ниже показана конструкция поворотного потенциометра.

Рисунок 12 – Поворотный потенциометр

На фотографии ниже показан реальный поворотный потенциометр с открытыми для удобства просмотра ползунком и резистивным элементом. Вал, который перемещает ползунок, повернут почти до конца по часовой стрелке, поэтому ползунок почти касается левого конечного вывода резистивного элемента:

Рисунок 13 – Поворотный потенциометр с открытыми ползунком и резистивным элементом

Вот тот же потенциометр с валом ползунка, перемещенным почти до упора против часовой стрелки, поэтому ползунок теперь находится рядом с другим крайним концом хода:

Рисунок 14 – Потенциометр с валом ползунка, повернутым до упора против часовой стрелки

Влияние регулировки потенциометра на схему

Если между внешними выводами (по всей длине резистивного элемента) приложено постоянное напряжение, положение ползунка будет отводить часть приложенного напряжения, измеряемого между контактом ползунка и любым из двух других выводов. Значение коэффициента деления полностью зависит от физического положения ползунка:

Рисунок 15 – Потенциометр как переменный делитель напряжения

Важность потенциометров

Как и в случае с фиксированным делителем 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 ползунком и любым крайним выводом будет составлять ровно 1/2 от приложенного напряжения, независимо от того, что с этим напряжением происходит, или каково полное сопротивление потенциометра. Другими словами, потенциометр работает как регулируемый делитель напряжения, где коэффициент деления напряжения устанавливается положением ползунка.

Это применение потенциометра является очень полезным средством получения изменяемого напряжения от источника фиксированного напряжения, такого как аккумулятор. Если для схемы, которую вы собираете, требуется определенная величина напряжения, которая меньше, чем значение напряжения доступной батареи, вы можете подключить внешние выводы потенциометра к этой батарее и «выбрать» для использования в вашей цепи любое необходимое напряжение между ползунком и одним из внешних выводов потенциометра:

Рисунок 16 – Применение потенциометра

При таком использовании название «потенциометр» имеет смысл: он «измеряет» (контролирует) приложенный к нему потенциал (напряжение), создавая изменяемый коэффициент деления напряжения. Такое использование трехполюсного потенциометра в качестве переменного делителя напряжения очень популярно в схемотехнике.

Примеры небольших потенциометров

Ниже показано несколько небольших потенциометров, которые обычно используются в бытовом электронном оборудовании, а также любителями и студентами при построении схем:

Рисунок 17 – Примеры небольших потенциометров

Меньшие устройства слева и справа предназначены для подключения к беспаечной макетной плате или для пайки в печатную плату. Устройства посередине предназначены для установки на плоской панели с проводами, припаянными к каждому из трех выводов.

Ниже показано еще три потенциометра, более специализированных, чем только что показанный набор:

Рисунок 18 – Примеры потенциометров размером побольше

Большое устройство «Helipot» – это лабораторный потенциометр, предназначенный для быстрого и легкого подключения к цепи. Устройство в нижнем левом углу фотографии представляет собой потенциометр того же типа, только без корпуса и поворотного счетного диска. Оба этих потенциометра представляют собой прецизионные устройства, в которых используются многооборотные спиралевидные резистивные ленты и ползунковые механизмы для точной регулировки. Устройство в правом нижнем углу представляет собой потенциометр для монтажа на панели, предназначенный для работы в тяжелых промышленных условиях.

Резюме

  • Последовательные цепи делят общее напряжение питания на отдельные падения напряжения, коэффициенты деления строго зависят от сопротивлений: ERn = Eобщ(Rn/Rобщ)
  • Потенциометр – это элемент переменного сопротивления с тремя точками подключения, часто используемый в качестве регулируемого делителя напряжения.

Оригинал статьи:

Теги

Делитель напряженияДля начинающихЗакон ОмаОбучениеПоследовательная цепьПотенциометрСхемотехника

Сохранить или поделиться

Делитель напряжения — Вольтик.ру

Перед схемотехниками нередко стоит задача получения пониженного напряжения из высокого напряжения. Это можно сделать с помощью делителя напряжения – простой схемы с использованием двух резисторов. С их помощью можно создать выходное напряжение в несколько раз меньшее, чем входное напряжение.

Простота и надежность делителя напряжения сделали его схему фундаментальной в схемотехнике. При ее внедрении необходимо уделить максимум внимания непосредственно схеме и точности расчета напряжения по специальной формуле.

Существует несколько вариантов схем делителя напряжения, с которыми можно будет познакомиться ниже. Особенностью каждой из них является наличие двух резисторов и входного напряжения. Резистор, расположенный у плюса входного напряжения, обозначен на схемах R1, расположенный у минуса – R2. Падение напряжения у второго резистора обозначается Uout. Оно и является результатом работы схемы делителя напряжения.

Чтобы произвести расчет напряжения делителя нужно знать значения следующих величин: сопротивление первого и второго резистора (R1, R2) и входное напряжение Uin. Для расчета используется следующая формула:

Знакомые со школьным курсом физики без труда смогут определить, что в основе этого уравнения лежит закон Ома. Для определения напряжения на выходе делителя выводится формула с использованием силы тока I1 и I2, протекающего через резисторы R1, R2:

Используя закон Ома, мы получаем следующую формулу для Uout:

В этом уравнении для нас остается неизвестной величина I2, но если предположить, что она равна I1, то наша схема приобретет следующий вид:

В этой схеме неизвестным остается Uin – сопротивление на обоих резисторах R1, R2. Так как они соединены последовательно, то их совместное сопротивление суммируется:

В итоге схема делителя напряжения упрощается:

Исходя из школьной формулы U=I*R и помня, что суммарное сопротивление равно R1 + R2, записываем закон Ома в следующем виде:

Так как мы приняли I1=I2, то получаем уравнение, которое нам наглядно демонстрирует, что выходное напряжение будет прямо пропорциональным отношению сопротивлений и входному напряжению.

Делитель напряжения широко используется в радиоэлектронике, приведем несколько примеров:

  • потенциометры;
  • резистивные датчики;
  • фоторезисторы.

Резистивный делитель тока. Формула для расчета делителя тока на сопротивлениях.

Делитель напряжения — это простая схема, которая позволяет получить из высокого напряжения пониженное напряжение.

Используя только два резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, составляющее определенную часть от входного. Делитель напряжения является одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения следует отметить два основных момента – это сама схема и формула расчета.

Схема делителя напряжения на резисторах

Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.


Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате применения резисторного делителя напряжения.

Расчет делителя напряжения на резисторах

Расчет делителя напряжения предполагает, что нам известно, по крайней мере, три величины из приведенной выше схемы: входное напряжение и сопротивление обоих резисторов. Зная эти величины, мы можем рассчитать выходное напряжение.

Держатель для платы

Материал: АБС + металл, размер зажима печатной платы (max): 20X14 см…

Подробнее

Формула делителя напряжения

Это не сложное упражнение, но очень важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя основан на законе Ома.

Для того чтобы узнать какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу исходя из закона Ома. Предположим, что мы знаем значения Uin, R1 и R2. Теперь на основании этих данных выведем формулу для Uout. Давайте начнем с обозначения токов I1 и I2, которые протекают через резисторы R1 и R2 соответственно:


Наша цель состоит в том, чтобы вычислить Uout, а это достаточно просто используя закон Ома:

Хорошо. Мы знаем значение R2, но пока неизвестно сила тока I2. Но мы знаем кое-что о ней. Мы можем предположить, что I1 равно I2. При этом наша схема будет выглядеть следующим образом:

Что мы знаем о Uin? Ну, Uin это напряжение на обоих резисторах R1 и R2. Эти резисторы соединены последовательно, при этом их сопротивления суммируются:

И, на какое-то время, мы можем упростить схему:

Закон Ома в его наиболее простом виде: Uin = I *R. Помня, что R состоит из R1+R2, формула может быть записана в следующем виде:

А так как I1 равно I2, то:

Это уравнение показывает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению сопротивлений R1 и R2.

Соединение резисторов

Соединение резисторов в различные конфигурации очень часто применяются в электротехнике и электронике. Здесь мы будем рассматривать только участок цепи, включающий в себя соединение резисторов. Соединение резисторов может производиться последовательно, параллельно и смешанно.

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение.

Последовательное соединение резисторов это такое соединение, в котором конец одного резистора соединен с началом второго резистора, конец второго резистора с началом третьего и так далее. То есть при последовательном соединении резисторы подключатся друг за другом. При таком соединении через резисторы будет протекать один общий ток. Следовательно, для последовательного соединения резисторов будет справедливо сказать, что между точками А и Б есть только один единственный путь протекания тока.

Интересно почитать: принцип действия и основные характеристики варисторов.

Таким образом, чем больше число последовательно соединенных резисторов, тем большее сопротивление они оказывают протеканию тока, то есть общее сопротивление Rобщ возрастает. Рассчитывается общее сопротивление последовательно соединенных резисторов по следующей формуле: Rобщ = R1 + R2 + R3+…+ Rn.


Последовательное и параллельное соединение резисторов.

Параллельное соединение резисторов


Параллельное соединение резисторов это соединение, в котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку (А), а концы в другую общую точку. При этом по каждому резистору течет свой ток. При параллельном соединении при протекании тока из точки А в точку Б, он имеет несколько путей. Таким образом, увеличение числа параллельно соединенных резисторов ведет к увеличению путей протекания тока, то есть к уменьшению противодействия протеканию тока. А это значит, чем большее количество резисторов соединить параллельно, тем меньше станет значение общего сопротивления такого участка цепи (сопротивления между точкой А и Б.)

Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением: 1/Rобщ= 1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn. Следует отметить, что здесь действует правило «меньше – меньшего». Это означает, что общее сопротивление всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора. Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов рассчитывается по следующей формуле Rобщ= R1*R2/R1+R2

Если имеет место два параллельно соединенных резистора с одинаковыми сопротивлениями, то их общее сопротивление будет равно половине сопротивления одного из них. Данный вид подключения характерен тем, что все элементы цепи соединяется выводами в одной точке друг другу, т.е. точка входа и выхода всех нагрузок сходятся в одну точку (или еще одно обозначение на схемах — //). Электроток, двигаясь по проводнику, дойдя до общего соединения делится на количество имеющихся веток.

Если представить движение воды в трубе, то можно сказать, что вода двигающиеся по одной трубе, равномерно перетекает в несколько отводов, подсоединенных к ней. В нашем случае заряженные электроны, двигающиеся по проводнику, также растекаются на количества предложенных веток в узле.

Каждый вид соединения находится под одинаковым напряжением:

  • U = U1 = U2; Суммарная сила тока равняется суммарному значению тока каждого участка
  • I = I1 + I2; Сопротивление цепи равно сумме величина обратных сопротивлению участка:
  • 1/R = 1/R1 + 17R2 + . . . + 1/Rn; Сила тока пропорциональна сопротивлению каждого участка
  • I1/I2=R2/R1.

Будет интересно➡ Как рассчитать резистор для светодиода?

Примеры расчета

Давайте рассмотрим пример. Цепь представлена на рисунке выше. Есть источник тока и два сопротивления. Пусть R1=1,2 кОм, R2= 800 Ом, а ток в цепи 2 А. По закону Ома U = I * R. Подставляем наши значения:

  • U1 = R1 * I = 1200 Ом * 2 А = 2400 В;
  • U2 = R2 * I = 800 Ом * 2А = 1600 В.

Общее напряжение цепи считается как сумма напряжений на резисторах: U = U1 + U2 = 2400 В + 1600 В = 4000 В. Полученную цифру можно проверить. Для этого найдем суммарное сопротивление цепи и умножим его на ток. R = R1 + R2 = 1200 Ом + 800 Ом = 2000 Ом. Если подставить в формулу напряжения при последовательном соединении сопротивлений, получаем: U = R * I = 2000 Ом * 2 А = 4000 В. Получаем, что общее напряжение данной цепи 4000 В. А теперь посмотрите на схему. На первом вольтметре (возле резистора R1) показания будут 2400 В, на втором — 1600 В. При этом напряжение источника питания — 4000 В.

Смешанное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов является комбинацией последовательного и параллельного соединения. Иногда подобную комбинацию называют последовательно-параллельным соединением. На этом рисунке видно, что резисторы R2 R3 соединены параллельно, а R1, комбинация R2 R3 и R4 последовательно.

Для расчета сопротивления таких соединений, всю цепь разбивают на простейшие участки, из параллельно или последовательно соединенных резисторов. Далее следуют следующему алгоритму:

  • Определяют эквивалентное сопротивление участков с параллельным соединением резисторов.
  • Если эти участки содержат последовательно соединенные резисторы, то сначала вычисляют их сопротивление.
  • После расчета эквивалентных сопротивлений резисторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных сопротивлений.
  • Рассчитывают сопротивления полученной схемы.


Схема смешанного подключения.

Применение делителя напряжения на резисторах

В радиоэлектронике есть много способов применения делителя напряжения. Вот только некоторые примеры где вы можете обнаружить их.

Потенциометры

Потенциометр представляет собой переменный резистор, который может быть использован для создания регулируемого делителя напряжения.

Изнутри потенциометр представляет собой резистор и скользящий контакт, который делит резистор на две части и передвигается между этими двумя частями. С внешней стороны, как правило, у потенциометра имеется три вывода: два контакта подсоединены к выводам резистора, в то время как третий (центральный) подключен к скользящему контакту.

Если контакты резистора подключения к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), то центральный вывод потенциометра будет имитировать делитель напряжения.

Переведите движок потенциометра в верхнее положение и напряжение на выходе будет равно входному напряжению. Теперь переведите движок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение. Если же установить ручку потенциометра в среднее положение, то мы получим половину входного напряжения.

Резистивные датчики

Большинство датчиков применяемых в различных устройствах представляют собой резистивные устройства. Фоторезистор представляет собой переменный резистор, который изменяет свое сопротивление, пропорциональное количеству света, падающего на него. Так же есть и другие датчики, такие как датчики давления, ускорения и термисторы и др.

Так же резистивный делитель напряжения помогает измерить напряжение при помощи микроконтроллера (при наличии АЦП).

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Допустим, сопротивление фоторезистора изменяется от 1 кОм (при освещении) и до 10 кОм (при полной темноте). Если мы дополним схему постоянным сопротивлением примерно 5,6 кОм, то мы можем получить широкий диапазон изменения выходного напряжения при изменении освещенности фоторезистора.

Как мы видим, размах выходного напряжения при уровне освещения от яркого до темного получается в районе 2,45 вольт, что является отличным диапазоном для работы большинства АЦП.

Расчет гасящего резистора

В схемах аппаратуры связи часто возникает необходимость подать на потребитель меньшее напряжение, чем дает источник. В этом случае последовательно с основным потребителем включают дополнительное сопротивление, на котором гасится избыток напряжения источника. Такое сопротивление называется гасящим.

Будет интересно➡ Как прочитать обозначение (маркировку) резисторов

Напряжение источника тока распределяется по участкам последовательной цепи прямо пропорционально сопротивлениям этих участков. Рассмотрим схему включения гасящего сопротивления:

  1. Полезной нагрузкой в этой цепи является лампочка накаливания, рассчитанная на нормальную работу при величине напряжения Uл= 80 в и тока I =20 ма.
  2. Напряжение на зажимах источника тока U=120 в больше Uл, поэтому если подключить лампочку непосредственно к источнику, то через нее пройдет ток, превышающий нормальный, и она перегорит.
  3. Чтобы этого не случилось, последовательно с лампочкой включено гасящее сопротивление R гас.


Схема включения гасящего сопротивления резистора.

Расчет величины гасящего сопротивления при заданных значениях тока и напряжения потребителя сводится к следующему:

– определяется величина напряжения, которое должно быть погашено:

Uгас = Uист – Uпотр,

Uгас = 120 – 80 = 40в

определяется величина гасящего сопротивления

Rгас = Uгас / I

Rгас = 40 / 0,020 = 2000ом = 2 ком

Далее необходимо рассчитать мощность, выделяемую на гасящем сопротивлении по формуле

P = I2 * Rгас

P = 0,0202 * 2000 = 0,0004 * 2000 = 0,8вт

Зная величину сопротивления и расходуемую мощность, выбирают тип гасящего сопротивления.

Делитель напряжения схема. Делитель напряжения

При проектировании электрических цепей возникают случаи, когда необходимо уменьшить величину напряжения (разделить его на несколько частей) и только часть подавать на нагрузку. Для этих целей используют делители напряжения . Они основаны на втором законе Кирхгофа .

Самая простая схема — резистивный делитель напряжения. Последовательно с подключаются два сопротивления R1 и R2.

При последовательном подключении сопротивлений через них протекает одинаковый ток I.

В результате, согласно закону Ома , напряжения на резисторах делится пропорционально их номиналу.

Подключаем нагрузку параллельно к R1 или к R2. В результате на нагрузке будет напряжение равное U R2 .

Примеры применения делителя напряжения

  1. Как делитель напряжения. Представьте, что у Вас есть лампочка, которая может работать только от 6 вольт и есть батарейка на 9 вольт. В этом случае при подключении лампочки к батарейке, лампочка сгорит. Для того, чтобы лампочка работала в номинальном режиме, напряжение 9 В необходимо разделить на 6 и 3 вольта. Данную задачу выполняют простейшие делители напряжения на резисторах.
  2. Датчик параметр — напряжение. Сопротивление резистивных элементов зависит от многих параметров, например температура. Помещаем одно из сопротивлений в среду с изменяющейся температурой. В результате при изменении температуры будет изменяться сопротивление одного из делителей напряжения. Изменяется ток через делитель. Согласно закону Ома входное напряжение перераспределяется между двумя сопротивлениями.
  3. Усилитель напряжения. Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения. Это возможно, если динамическое сопротивление одного из элементов делителя отрицательное, например на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода.

Ограничения при использовании резистивных делителей напряжения

  • Номинал сопротивлений делителя напряжения на резисторах должен быть в 100 — 1000 раз меньше, чем номинальное сопротивление нагрузки, подключаемой к делителю. В противном случае сопротивление нагрузки уменьшит величину разделенного делителем напряжения.
  • Малые значения сопротивлений, являющихся делителем напряжения, приводят к большим потерям активной мощности . Через делитель протекают большие токи. Необходимо подбирать сопротивления, чтобы они не перегорали и могли рассеять такую величину отдаваемой энергии в окружающую среду.
  • Резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов: электрические машины , нагревательные элементы, индукционные печи.
  • Снижение КПД схемы за счет потерь на активных элементах делителя напряжения.
  • Для получения точных результатов в делителе напряжения необходимо использовать прецизионные (высокоточные) сопротивления.

). Можно представить как два участка цепи, называемые плечами , сумма напряжений на которых равна входному напряжению. Плечо между нулевым потенциалом и средней точкой называют

нижним , а другое — верхним . Различают линейные и нелинейные делители напряжения. В линейных выходное напряжение изменяется по линейному закону в зависимости от входного. Такие делители используются для задания потенциалов и рабочих напряжений в различных точках электронных схем. В нелинейных делителях выходное напряжение зависит от коэффициента нелинейно. Нелинейные делители напряжения применяются в функциональных потенциометрах . Сопротивление может быть как активным , так и реактивным .

Резистивный делитель напряжения

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора и , подключённых к источнику напряжения . Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с Первым правилом Кирхгофа . Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):

Для каждого резистора:

Разделив выражение для на выражение для в итоге получаем:
Таким образом, отношение напряжений и в точности равно отношению сопротивлений и .
Используя равенство
, в котором , а
И, выражая из него соотношение для тока:

Получим формулу, связывающую выходное () и входное () напряжение делителя:

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно можно было бы пренебречь. Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму . Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке. Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения . Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления . Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда , отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, а сумма величин близка расчетной. При расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления , допуски на номинальные значения сопротивлений, диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя, а также максимальную рассеиваемую мощность резисторов — она должна превышать выделяемую на них мощность , где — ток источника при отключенной нагрузке (в этом случае через резисторы течет максимально возможный ток) .

Применение

Делитель напряжения имеет важное значение в схемотехнике. В качестве реактивного делителя напряжения как пример можно привести простейший электрический фильтр , а в качестве нелинейного — параметрический стабилизатор напряжения .

Делители напряжения использовались как электромеханическое запоминающее устройство в АВМ . В таких устройствах запоминаемым величинам соответствуют углы поворота реостатов. Подобные устройства могут неограниченное время хранить информацию.

Усилитель напряжения

Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения — это возможно, если , а — отрицательно, например как на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода

Ограничения в применении резистивных делителей напряжения

  • Номинал сопротивлений делителя должен быть в 100 — 1000 раз меньше, чем номинальное сопротивление нагрузки.
  • Малые значения сопротивлений, являющихся делителем напряжения, приводят к возникновению больших токов в делителе. Снижается КПД схемы из-за нагрева сопротивлений.
  • Резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов: электрические машины, нагревательные элементы.

Нормативно-техническая документация

  • ГОСТ 11282-93 (МЭК 524-75) — Резистивные делители напряжения постоянного тока

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Делитель напряжения» в других словарях:

    делитель напряжения — делитель напряжения Преобразующее устройство, состоящее из плеч высокого и низкого напряжения, таких, что напряжение входа прикладывается ко всему устройству, а напряжение выхода снимается с плеча низкого напряжения. [МЭС… … Справочник технического переводчика

    Большой Энциклопедический словарь

    Устройство, позволяющее снимать (использовать) только часть имеющегося постоянного или переменного напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. Используется в радио и… … Энциклопедический словарь

    делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель напряжения, m pranc. diviseur de tension, m … Automatikos terminų žodynas

    делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель… …

    делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, sudarytas iš rezistorių, induktyvumo ričių, kondensatorių, transformatorių arba iš šių elementų derinio taip, kad tarp dviejų šio įtaiso taškų susidarytų… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

    делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis chemija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider rus. делитель напряжения … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

    делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель напряжения, m pranc. diviseur de tension, m … Fizikos terminų žodynas

    Электротехническое устройство для деления напряжения постоянного или переменное тока на части. Любой Д. н. состоит из активных или реактивных электрических сопротивлений. Обычно Д. н. применяют для измерения напряжения. При низких… … Большая советская энциклопедия

    Электротехническое устройство, позволяющее снимать (использовать) только часть имеющегося постоянного или переменного напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. При… … Энциклопедия техники

В составе делителя напряжения для получения фиксированного значения напряжения используют резисторы. В этом случае выходное напряжение U вых связано с входным U вх (без учета возможного сопротивления нагрузки) следующим соотношением:

U вых = U вх х (R2 / R1 + R2)

Рис. 1. Делитель напряжения

Пример. С помощью резисторного делителя нужно получить на нагрузке сопротивлением 100 кОм напряжение 1 В от источника постоянного напряжения 5 В. Требуемый коэффициент деления напряжения 1/5 = 0,2. Используем делитель, схема которого приведена на рис. 1.

Сопротивление резисторов R1 и R2 должно быть значительно меньше 100 кОм. В этом случае при расчете делителя сопротивление нагрузки можно не учитывать.

Следовательно, R2 / (R1 +R2) R2 = 0,2

R2 = 0 ,2R1 + 0,2R2 .

R1 = 4R2

Поэтому можно выбрать R2 = 1 кОм, R1 — 4 кОм. Сопротивление R1 получим путем последовательного соединения стандартных резисторов 1,8 и 2,2 кОм, выполненных на основе металлической пленки с точностью ±1% (мощностью 0,25 Вт).

Следует помнить, что сам делитель потребляет ток от первичного источника (в данном случае 1 мА) и этот ток будет возрастать с уменьшением сопротивлений резисторов делителя.

Для получения заданного значения напряжения следует применять высокоточные резисторы.

Недостатком простого резисторного делителя напряжения является то, что с изменением сопротивления нагрузки выходное напряжение (U вых) делителя изменяется. Ддя уменьшения влияния нагрузки на U выхнеобходимо выбирать соротивление R2 по крайней мере в 10 раз меньше минимального сопротивления нагрузки.

Важно помнить о том, что с уменьшением сопротивлений резисторов R1 и R2 растет ток, потребляемый от источника входного напряжения. Обычно этот ток не должен превышать 1-10 мА.

Резисторы используются также для того, чтобы заданную долю общего тока направить в соответствующее плечо делителя. Например, в схеме на рис. 2 ток I составляет часть общего тока I вх, определяемую сопротивлениями резисторов Rl и R2, т.е. можно записать, что I вых = I вх х (R1 / R2 + R1)

Пример. Стрелка измерительного прибора отклоняется на всю шкалу в том случае, если постоянный ток в подвижной катушке равен 1 мА. Активное сопротивление обмотки катушки составляет 100 Ом. Рассчитайте сопротивление так, чтобы стрелка прибора максимально отклонялась при входном токе 10 мА (см. рис. 3) .

Рис. 2 Делитель тока

Рис. 3.

Коэффициент деления тока определяется соотношением:

I вых / I вх = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1 , R2 = 100 Ом.

Отсюда,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0 ,9 = 11,1 Ом

Требуемое сопротивление резистора R1 можно получить путем последовательного соединения двух стандартных резисторов сопротивлением 9,1 и 2 Ом, выполненных на основе толстопленочной технологии с точностью ±2% (0,25 Вт). Заметим еще раз, что на рис. 3 сопротивление R2 — это .

Для обеспечения хорошей точности деления токов следует использовать высокоточные (± 1 %) резисторы.

Делители напряжения получили широкое распространение в электронике, потому что именно они позволяют оптимальным образом решать задачи регулировки напряжения. Существуют различные схематичные решения: от простейших, например, в некоторых настенных светильниках, до достаточно сложных, как в платах управления переключением обмоток нормализаторов сетевого напряжения.

Что такое делитель напряжения? Формулировка проста — это устройство, которое в зависимости от коэффициента передачи (настраивается отдельно) регулирует значение выходного напряжения относительно входного.

Раньше на прилавках магазинов часто можно было встретить светильник-бра, рассчитанный на две лампы. Его особенностью являлось то, что сами лампы были рассчитаны на работу с напряжением 127 Вольт. При этом вся система подключалась к бытовой электросети с 220 В и вполне успешно работала. Никаких чудес! Все дело в том, что способ соединения проводников формировал не что иное, как делитель напряжения. Вспомним основы электротехники, а именно потребителей. Как известно, при последовательном способе включения равна, а напряжение изменяется (вспоминаем закон Ома). Поэтому в примере со светильником однотипные лампы включены последовательно, что дает уменьшение питающего их напряжения в два раза (110 В). Также делитель напряжения можно встретить в устройстве, распределяющем сигнал с одной антенны на несколько телевизоров. На самом деле примеров много.

Давайте рассмотрим простейший делитель напряжения на основе двух резисторов R1 и R2. Сопротивления включены последовательно, на свободные выводы подается входное напряжение U. Из средней точки проводника, соединяющего резисторы, есть дополнительный вывод. То есть получается три конца: два — это внешние выводы (между ними полное значение напряжения U), а также средний, формирующий U1 и U2.

Выполним расчет делителя напряжения, воспользовавшись законом Ома. Так как I = U / R, то U является произведением тока на сопротивление. Соответственно, на участке с R1 напряжение составит U1, а для R2 составит U2. Ток при этом равен Учитывая закон для полной цепи, получаем, что питающее U является суммой U1+U2.

Чему же равен ток при данных условиях? Обобщая уравнения, получаем:

I = U / (R1+R2).

Отсюда можно определить значение напряжения (U exit) на выходе делителя (это может быть как U1, так и U2):

U exit = U * R2 / (R1+R2).

Для делителей на регулируемых сопротивлениях существует ряд важных особенностей, которые необходимо учитывать как на этапе расчетов, так и при эксплуатации.

Прежде всего, такие решения нельзя использовать для регулировки напряжения мощных потребителей. Например, таким способом невозможно запитать электродвигатель. Одна из причин — это номиналы самих резисторов. Сопротивления на киловатты если и существуют, то представляют собой массивные устройства, рассеивающие внушительную часть энергии в виде тепла.

Значение сопротивления подключенной нагрузки не должно быть меньше, чем схемы самого делителя, в противном случае всю систему потребуется пересчитывать. В идеальном варианте различие R делителя и R нагрузки должно быть максимально большим. Важно точно подобрать значения R1 и R2, так как завышенные номиналы повлекут за собой излишнее а заниженные будут перегреваться, затрачивая энергию на нагрев.

Рассчитывая делитель, обычно подбирают значение его тока в несколько раз (например, в 10) больше, чем ампераж подключаемой нагрузки. Далее, зная ток и напряжение, вычисляют суммарное сопротивление (R1+R2). Далее по таблицам подбирают ближайшие стандартные значения R1 и R2 (учитывая их допустимую мощность, чтобы избежать чрезмерного нагрева).

Емкостной делитель напряжения ⋆ diodov.net

Простейший емкостной делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов и используется для снижения величины U на отдельных элементах электрической цепи.

Делитель постоянного напряжения на конденсаторах чаще всего применяют многоуровневых инверторов напряжения, широко используемых как на электроподвижном составе, так и в других направлениях силовой электроники.

Главная сложность практического применения такой схемы (и всех подобных схем) заключается в невозможности обеспечения равномерного разряда конденсаторов, вследствие чего напряжения на них будет распределяться не поровну. Чем сильнее разряжен один конденсатор по сравнению с другим (иди с другими), тем большая разница в U будет на них, что наглядно отображает формула:

По этой причине подобные схемы крайне нестабильно работают и обязательно предусматривают узлов подзарядки конденсаторов с целью выравнивания напряжения на последних.

Емкостной делитель напряжения в цепи переменного тока

В радиоэлектронике в большей степени находят применение емкостные делители переменного напряжения.

Конденсатор, как и катушка индуктивности, относится к реактивному элементу, то есть потребляет реактивную мощность от источника переменного тока, в отличие от резистора, который является активным элементов и потребляет исключительно активную мощность.

Реактивный элемент

Здесь следует кратко пояснить разницу между активной и реактивной мощностями. Активная мощность выполняет полезную работу и реализуется только в том случае, когда ток и напряжение направлены в одном направлении и не отстают друг от друга, то есть находятся в одной фазе, что имеет место только на резисторе. На конденсаторе ток опережает напряжение на угол φ = 90°. В результате чего ток напряжение находятся в противофазе, поэтому когда ток имеет максимальное значение напряжение равно нулю, а произведение этих двух величин дают мощность, которая в таком случае равна нулю, так как один из множителей равен нулю. Следовательно, мощность не потребляется.

Аналогичные процессы протекают и в цепи с катушкой индуктивности. Разница лишь в том, что на индуктивности i отстает от u на угол φ = 90°.

Реактивная мощность проявляется только в цепях переменного тока. Она составляет часть полной мощности и определяется по формуле:

Реактивная мощность в отличие от активной, не потребляется нагрузкой, а циркулирует между источником питания и нагрузкой. Поэтому конденсатора и катушка индуктивности являются реактивными элементами, не потребляющими активную мощность и по этой причине они практически не нагреваются.

Расчет сопротивления делителя напряжения на конденсаторах заключается в определении необходимых значений сопротивлений.

Сопротивление конденсатора XC является величиной не постоянной и зависит от частоты переменного тока f и емкости C:

Как видно из формулы, сопротивление снижается с увеличением частоты и емкости. Для постоянного тока, частота которого равна нулю, сопротивление стремится к бесконечности, поэтому, рассматриваемая далее схема емкостного делителя напряжения не применяется постоянном токе.

Для снижения величины uвых, например в два раза, емкости C1 и C2 должны быть равны. Универсальные формулами для определения выходных uвых1 и uвых2 в зависимости от входного и емкостей C1 и C2 имеют вид, аналогичный для резисторных делителей:

Поскольку частота переменного тока для всех конденсаторов одинакова, то формулу можно упростить:

Индуктивный делитель напряжения

В качестве делителей переменного напряжения также, но гораздо реже, применяют катушки индуктивности, которые относятся к реактивным элементам. Однако, в отличие от конденсаторов, которые являются накопителями электрического поля, катушки индуктивности накапливают магнитное поле.

Индуктивное сопротивление зависит от индуктивности L и частоты переменного тока f. С ростом этих параметров сопротивление катушки переменному току возрастает.

XL = 2πfL.

Упрощенный вариант формулы:

 

Как вы наверняка уже заметили, чтобы рассчитать емкостной делитель напряжения достаточно знать емкости конденсаторов, а индуктивный делитель – индуктивности.

Еще статьи по данной теме

Делитель напряжения на резисторах ⋆ diodov.net

Рассмотрим, как рассчитать практически любой делитель напряжения на резисторах. Преимущественное большинство радиоэлектронных элементов и микросхем питаются относительно низким напряжением – 3…5 В. А многие блоки питания выдают U = 9 В, 12 В или 24 В. Поэтому для надежной и стабильной работы различных электронных элементов необходимо снижать величину напряжения до приемлемого уровня. В противном случае может наступить пробой радиоэлектронных элементов. Особенно следует уделять внимание микросхемам – наиболее чувствительным элементам к повышенному напряжению.

Существуют много способов, как снизить напряжение. Выбор того или другого способа зависит от конкретной задачи, что в целом определяет эффективность всего устройства. Мы рассмотрим самый простой способ – делитель напряжения на резисторах, который, тем не менее, довольно часто применяется на практике, но исключительно в маломощных цепях, что поясняется далее.

Расчет делителя напряжения на резисторах

Чтобы сделать и рассчитать простейший делитель напряжения достаточно соединить последовательно два резистора и подключить их источнику питания. Такая схема очень распространенная и применяется более чем в 90 % случаев.

Вход схемы имеет два вывода, а выход – три. При одинаковых значения сопротивлений R1 и R2 выходные напряжения Uвых1 и Uвых2 также равны и по величине вдвое меньше входного Uвх. Причем выходное U можно сниматься с любого из резисторов – R1 или R2. Если сопротивления не равны, то выходное U будет на резисторе большего номинала.

Точное соотношение Uвых1 к Uвых2 рассчитаем, обратившись к закону Ома. Резисторы вместе с источником питания образуют последовательную цепь, поэтому величина электрического тока, протекающего через R1 и R2 определяется отношением напряжения источника питания Uвх к сумме сопротивлений:

Следует обратить внимание, чем больше сумма сопротивлений, тем меньший ток I при том же значении Uвх.

Далее, согласно закону Ома, подставив значение тока, находим Uвых1 и Uвых2:

Путем подстановки в две последние формулы значение из самой первой формулы, находим значение выходного U в зависимости от входного и сопротивлений двух резисторов:

Применяя  делитель напряжения на резисторах, необходимо понимать и помнить следующее:
    1. Коэффициент полезного действия такой схемы довольно низкий, поскольку только часть мощности источника питания поступает к нагрузке, а остальная мощность преобразуется в тепло, выделяемое на резисторах. Чем больше понижается напряжение, тем меньше мощности от источника питания поступит к нагрузке.
  1. Так как нагрузка подключается параллельно к одному из резисторов делителя, то есть шунтирует его, то общее сопротивление цепи снижается и происходит перераспределение падений напряжений. Поэтому сопротивление нагрузки должно быть гораздо больше сопротивления резистора делителя. В противном случае схема будет работать нестабильно с отклонением от заданных параметров.
  2. Распределение U между R1 и R2 определяется исключительно их относительными значениями, а не абсолютными величинами. В данном случае неважно, будут ли R1 и R2 иметь значение 2 кОм и 1 кОм или 200 кОм и 100 кОм. Однако при более низких значениях сопротивлений можно получить большую мощность на нагрузке, но следует помнить, что и больше мощности преобразуется в тепло, то есть израсходуется невозвратно впустую.

Также иногда находят применение и более сложные делители напряжений, состоящие из нескольких последовательно соединенных резисторов.

Делитель напряжения на переменном резисторе

Схему делителя напряжения на переменном резисторе называют схемой потенциометра. Вращая рукоятку громкости музыкального центра или автомагнитолы, вы таким действием плавно изменяете напряжение, подаваемое на усилитель модности звуковой частоты. Принцип работы и сборка простейшего усилителя мощности уже были ранее рассмотрены здесь.

При перемещении (вращении) ручки переменного резистора сверху вниз по чертежу происходит плавное изменение U от значения источника питания до нуля.

В звуковой технике главным образом применяются переменные резисторы с логарифмической зависимостью, поскольку слуховой аппарат человек воспринимает звуки с данной зависимостью. Для регулирования уровня звука одновременно по двум каналам используют сдвоенные переменные резисторы.

В качестве делителя напряжения находят применение переменные резисторы, имеющие следующие зависимости сопротивления от угла поворота ручки: логарифмическую, линейную и экспоненциальную. Конкретный тип зависимости применяется для решения отдельной задачи.

Еще статьи по данной теме

Как работают делители напряжения — основы схем

Делитель напряжения — это простая схема, которая может уменьшить 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 берется из точки между ними. Он используется для получения различных уровней напряжения от общего источника напряжения, но с одинаковым током для всех компонентов в последовательной цепи.

Схема делителя напряжения

Падение напряжения и входное напряжение

Падение напряжения на резисторе 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 представляет собой напряжение к R 2 . Отсюда следует, что одной и той же величине электрического тока, протекающего через каждый резистивный элемент цепи, деваться больше некуда.Таким образом обеспечивается падение напряжения IxR на каждом резистивном элементе.

Имея напряжение питания, мы можем применить закон Кирхгофа для напряжения и закон Ома, чтобы найти падение напряжения на каждом резисторе, полученное с точки зрения общего тока, протекающего через них.

Использование KVL (закон напряжения Кирхгофа),

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 с помощью закона Ома, I = V/R.Поскольку ток общий для обоих резисторов, токи через них равны. Мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе R 2 , используя это уравнение:

Из приведенного выше уравнения можно определить падение напряжения на R 2 :

Аналогично, для резистора R 1 можно использовать уравнение:

Тогда определяем падение напряжения на R1:

Пример задачи

Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе и сколько тока будет протекать через резистор 30 Ом, соединенный 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, так как резисторы соединены последовательно.

Имея общее сопротивление, вы сможете рассчитать ток, протекающий через резисторы.

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

Делитель напряжения и правило 10%

Вы должны знать напряжение, которое вы будете подавать, и сопротивление нагрузки при создании делителя напряжения для конкретной нагрузки.Делитель напряжения должен иметь только 10% тока сброса — 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 превышает ток, проходящий через нижнюю часть делителя напряжения на землю.

Например:

Требование к этому делителю напряжения – обеспечивать напряжение 25 В и ток 910 мА на нагрузку от источника с напряжением 100 В.

Расчет R1 и R2

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

Сначала определите требования к нагрузке и доступный источник напряжения.

Затем определите ток утечки, применив правило 10%.

После получения значения тока стравливания теперь можно рассчитать сопротивление стравливания через R1.

Затем определите общий ток, добавив нагрузку и ток утечки.

Из вычисленных значений теперь можно найти значение R2.

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

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

Лестница напряжения

Лестница напряжения  – это цепь, состоящая из нескольких резисторов, соединенных последовательно, с напряжением, подаваемым на всю сеть резисторов. Каждый резистор в сети имеет более высокое падение напряжения, чем предыдущий. Поскольку резисторы в лестнице включены последовательно, ток везде одинаков. Чтобы получить его значение, следует общее напряжение разделить на общее сопротивление. Падение напряжения на каждом резисторе можно рассчитать, умножив общий ток на номинал каждого резистора.Напряжение относительно земли в любом узле можно определить как сумму напряжений, падающих на каждом резисторе между этим узлом и землей.

Цепь лестницы напряжения

Надеюсь, эта статья помогла вам лучше понять делители напряжения. Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если у вас есть вопросы о чем-либо.


Основное руководство по делителям напряжения

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

Делитель напряжения — это простейшая пассивная схема, играющая 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 его 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 несколько примеров того, как можно увидеть или начертить схему делителя напряжения.

Все схемы делителя 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. Ближайший к заземлению резистор 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 обозначения 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 вы знаете три значения, используемые в цепи.

Чтобы воспользоваться уравнением, вам необходимо знать следующие три значения.

Вам необходимо знать номиналы резисторов ( R1 и R2 ), а также входное напряжение ( Vin ).

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

Сейчас мы в последний раз пройдемся по переменным, используемым в уравнении делителя напряжения, чтобы у вас было четкое представление о каждой переменной.

  • Vin — входное напряжение, измеренное в вольтах ( В )
  • R1 — сопротивление 1-го резистора в делителе напряжения, измеренное в Ом·Ом
  • R2 — сопротивление 2-го резистора в делителе напряжения, измеренное в Ом·Ом
  • Vout — выходное напряжение, измеренное в вольтах ( V )

Калькулятор делителя напряжения

Если вы хотите быстро рассчитать выходное напряжение, генерируемое вашей схемой делителя напряжения, вы можете воспользоваться нашим удобным калькулятором.

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

Примеры формул делителя напряжения

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

  • Вин  как 5 v,
  • R1 в качестве резистора 220 Ом,
  • и R2 в качестве резистора 680 Ом.

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

Для начала мы сначала 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 нашим результатом, так что мы получим следующее уравнение.

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

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

С помощью калькулятора это даст нам 0,7555555555555556 , но для простоты мы округлим это число до 2 знаков после запятой, то есть число станет 0.76 .

Замените часть формулы деления 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 внести в уравнение делителя напряжения.Однако в этом руководстве мы проведем вас только через приведенное ниже.

Используя упрощения, вы можете быстро оценить схему делителя напряжения.

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

Применение делителя напряжения

Делители напряжения имеют 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 электронных схем и используется в качестве основного компонента в большом количестве различных продуктов.

Вот некоторые примеры устройств, в которых используется потенциометр:

  • Измерение положения на джойстике
  • Создание опорного напряжения
  • Управление уровнем звука в динамиках
  • Среди прочего

Потенциометр представляет собой переменный резистор, который действует точно так же, как регулируемые делители напряжения.

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

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

Штифт посередине подключен к дворнику. Теоретически это похоже на Vout в схеме делителя напряжения.

Чтобы подключить потенциометр, чтобы он работал как регулируемый делитель напряжения, вам нужно будет подключить одну сторону к вашему входному напряжению ( Vin ), а другую сторону к вашей земле.

При правильном подключении обоих внешних контактов средний контакт будет действовать как выход делителя напряжения ( Vout ).

Поворот потенциометра в одну сторону приведет к тому, что напряжение будет приближаться к нулю, а в другую сторону — к входному напряжению.

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

Переключатель уровней

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

Переключатели уровня

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 такие интерфейсы, как UART, SPI или I2C для передачи своих показаний, часто работают с разными уровнями напряжения.

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

Raspberry Pi — интересный пример удобного переключателя уровней. Несмотря на то, что Raspberry Pi обеспечивает выходную мощность как 5 В, так и 3,3 В, его контакты GPIO рассчитаны только на входное напряжение 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 смещения уровня выходного сигнала датчика с 5 В до 3,3 В.

Пример переключения уровней

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

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

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

В нашем примере мы будем использовать резистор 1 кОм . Чтобы вычислить второй резистор, который нам нужно использовать, мы будем использовать еще одну переработанную версию 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, необходимого для снижения напряжения 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 надо вычислить обе половины деления, если умножить на Vout ( 3.3 ) на значение R1 ( 1000 ) должно получиться 3300 .

Теперь нам также нужно сделать нижнюю половину, вычесть 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 , деленное на 1,7 .

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

С этим значением мы можем сделать вывод, что резистора 2 кОм должно быть более чем достаточно, чтобы понизить напряжение 5 В до 3,3 В .

Чтение резистивных датчиков

Вы можете заметить, что 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 учебном пособии по датчику света, работает, создавая сопротивление, пропорциональное количеству подобного, которое касается его.

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

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

Однако мы можем упростить задачу, переделав схему в делитель напряжения. Это просто, как добавление резистора, поэтому схема намного больше похожа на схемы, которые мы показывали ранее в этом руководстве.

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

Добавив резистор известного вам значения, например, резистор 1 кОм, вы можете вычислить сопротивление LDR при различных уровнях освещенности, перестроив уравнение, использованное 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 уровне освещенности.

Это дало бы нам представление о самом высоком и самом низком сопротивлении.

Когда у вас есть оба этих значения сопротивления, вы можете определить значение резистора, которое находится между ними, это даст вам самое большое 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.

Таким образом, используя резистор, номинал которого находится где-то посередине, например, 5.Резистор 1 кОм , мы можем получить самый широкий диапазон из нашего LDR.

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

Если вы считаете, что мы что-то упустили или сделали что-то не так, обязательно сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже. Мы также открыты для любых других ваших отзывов.

Что такое делитель напряжения, делитель потенциала » Заметки по электронике

Делитель потенциала или делитель напряжения представляет собой схему, которая принимает большее напряжение и делит его на фиксированное соотношение в соответствии с электронными компонентами, чтобы получить меньшее выходное напряжение.


Напряжение Включает:
Что такое напряжение Электрическое поле Делитель напряжения/потенциала Электродвижущая сила


Делитель напряжения или делитель потенциала — это одна из самых основных схем, используемых в разработке электронных схем, и она широко используется, поскольку выполняет очень важную функцию.

Таким образом, делитель напряжения является основным элементом любой электронной схемы, а также многих электрических схем.

Схема делителя напряжения или делителя потенциала очень проста. Он просто состоит из двух электронных компонентов, которые обычно представляют собой резисторы.

Что такое делитель потенциала

Делитель потенциала обычно состоит всего из двух электронных компонентов, которые обычно представляют собой резисторы.

Схема состоит из двух последовательно соединенных резисторов, обычно подключенных между входным напряжением и нулевым напряжением/землей. В этом случае соединение между двумя резисторами имеет небольшую долю входного напряжения, возникающего на нем.

Делитель потенциала — очень полезный метод снижения напряжения в цепи с минимальным количеством электронных компонентов.

Базовая схема делителя напряжения с использованием двух резисторов

На схеме показаны два основных формата для компоновки принципиальной схемы делителя напряжения. Обе схемы абсолютно одинаковы с электрической точки зрения, но их можно увидеть в любом формате на различных принципиальных схемах.

Можно видеть, что полное входное напряжение, обозначенное V в , появляется на обоих резисторах последовательно.Поскольку через оба резистора проходит один и тот же ток, при условии, что на выходе нет нагрузки, выходное напряжение будет пропорциональным входному напряжению.

Выходное напряжение можно рассчитать по приведенной ниже формуле.

Манипулируя уравнением, можно увидеть, что отношение выходного напряжения к входному равно отношению R к общему сопротивлению, т.е. R 1 + R.

С формулой относительно легко манипулировать, так что если вам нужно определенное выходное напряжение из фиксированного входного напряжения, значения резисторов можно рассчитать довольно легко.

Например, если входное напряжение составляет 9 вольт, а требуется выходное напряжение 6 вольт, первое решение, которое необходимо принять, — это требуемый общий уровень сопротивления. Это решение обычно принимается в результате других ограничений конструкции электронной схемы.

Для этого примера упростим задачу и скажем, что общее сопротивление равно 9 кОм. Используя формулу, мы видим, что R R 1 равно 3 кОм, а R равно 6 кОм.

Что происходит с выходными дисками низкого сопротивления

Одна из проблем с делителем потенциала заключается в том, что если к выходу подключено сопротивление, это изменит работу.В действительности любая цепь, подключенная к выходу делителя потенциала, будет действовать как нагрузка и немного изменит работу. Однако во многих случаях эффект невелик и им можно пренебречь.

Если сопротивление более сопоставимо со значениями сопротивления в делителе потенциала или делителе напряжения, то его влияние должно быть учтено. Этого легко добиться, посмотрев на схему.

Делитель напряжения или схема делителя напряжения с внешним нагрузочным резистором на выходе

Новое общее сопротивление нижнего резистора в делителе напряжения составляет R 2 параллельно с R 3 .Если мы назовем этот резистор R t , то это легко вычислить из того, что это два резистора, включенных параллельно.

Новое значение R t легко вычислить, используя формулу для двух параллельных резисторов.

Рассчитав это значение, его можно подставить в формулу для делителя напряжения:

Таким образом, легко рассчитать влияние любой нагрузки на схему, следующую за делителем напряжения. Тем не менее, электронная схема цепей часто выбирается так, чтобы сопротивление делителя напряжения было намного ниже, часто в десять раз, что является хорошим фактором, и таким образом сводится к минимуму влияние любой нагрузки.

Примеры делителя напряжения в реальных схемах

Существует очень много электронных схем, в которых используется простой делитель напряжения. Примеров слишком много, чтобы включить их все, но несколько примеров приведены ниже:

Регулятор громкости в радиоприемнике

Делитель потенциала с использованием системы переменного сопротивления является наиболее распространенным способом включения регулятора громкости в радиоприемник или другую аналоговую аудиосистему.

Вместо изменения сопротивления резистора используется элемент с фиксированным сопротивлением, а выходная точка резистора изменяется, как показано на символе схемы.

Типовой поворотный потенциометр

По символу схемы можно представить, что имеется контакт, который скользит вдоль резисторного элемента. Таким образом, когда ползунок находится близко к верхней части резистивного элемента, будет видно гораздо более высокое напряжение, но когда он перемещается вниз, видимое напряжение будет уменьшаться. Таким образом, громкость аудиосигнала можно очень легко изменить.

Электронные компоненты, которые работают таким образом, известны как потенциометры, получившие это название из описания делителя потенциала.

Типовой поворотный потенциометр

Типичное применение потенциометра — домашнее радио, где он позволяет регулировать громкость до необходимого уровня. Регулятор громкости обычно располагается сразу после демодуляции сигнала и на входе аудиоусилителя.

Схема потенциометрического регулятора громкости, используемого во многих бытовых и других радиоприемниках

. Видно, что входящий звук от демодулятора подключен к верхней части потенциометра, а ползунок установлен на отвод необходимой доли входящего напряжения .Он установлен, чтобы дать требуемое потенциальное разделение для необходимого уровня звука.

Потенциометры бывают разных форматов. Тот, что показан выше, круглый, но линейные также используются и часто используются как ползунки в консолях аудиомикшера и т. д.

Установка уровня смещения постоянного тока в транзисторной схеме

Одна конкретная схема предназначена для стандартной схемы транзистора с общим эмиттером (и многих других). Здесь делитель потенциала используется для установки смещения базы транзистора.

Схема с общим эмиттером, использующая делитель напряжения для задания смещения базы

. В простой схеме транзистора с общим эмиттером, показанной выше, используется делитель потенциала, состоящий из двух резисторов R 1 и R 2 , для задания смещения для транзистор.

Путем выбора правильных значений напряжение на базе может быть установлено на значение, необходимое для рассматриваемой цепи.

Если резисторы в цепочке делителя напряжения установлены достаточно низкими, но не слишком низкими, чтобы потреблять слишком большой ток, база не будет чрезмерно нагружать цепь, и напряжение будет поддерживаться на нужном уровне.

Делитель напряжения или схема делителя потенциала, оба термина используются, — это особенно полезная конфигурация схемы, которая используется во многих областях проектирования электронных схем. Он использует очень мало электронных компонентов и позволяет легко и просто создать более низкое напряжение из более высокого.

Ввиду этого делитель потенциала встречается во множестве областей проектирования электронных схем и часто используется как вторая натура для деления напряжения или сигнала для обеспечения одного из требуемых уровней.


Дополнительные основные понятия и руководства по электронике:
Напряжение Текущий Власть Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность РЧ-шум Сигналы
    Вернуться в меню основных понятий электроники . . .

Что такое основной делитель напряжения и правило?

Введение

Делитель напряжения представляет собой пассивную линейную схему, используемую для создания напряжения меньшего или равного входному напряжению.Это устройство преобразования, состоящее из плеча высокого напряжения и плеча низкого напряжения. Измеряемое высокое напряжение воздействует на устройство, а выходное напряжение получается от плеча низкого напряжения. Компонентами плеча высокого и низкого напряжения обычно являются резисторы и конденсаторы. Соответствующие устройства называются резистивными делителями, емкостными делителями и резистивно-емкостными делителями напряжения. Делители напряжения являются одними из самых фундаментальных схем в электронике.

Что такое делитель напряжения? (правило делителя напряжения)

Каталог


Ⅰ Обзор делителя напряжения

1.1 Структура делителя напряжения

Делитель напряжения представляет собой специальный прибор для измерения на месте, измерения высокого напряжения постоянного и высокого напряжения переменного тока. Делитель напряжения имеет сбалансированную эквипотенциальную экранирующую структуру, а внутри корпуса используются высококачественные электронные компоненты. Таким образом, он имеет характеристики точного теста, хорошей линейности, стабильной работы, разумной структуры, удобства переноски, простого управления, интуитивно понятного дисплея и т. д.

Рисунок 1.Схема делителя напряжения

1.2 Схема делителя напряжения

Напряжение обычно содержит два важных термина: электродвижущая сила (ЭДС) и разность потенциалов (PD). Когда что-то обеспечивает напряжение, например батарея, оно обеспечивает силу, необходимую для притяжения электронов по цепи из-за ЭДС. Когда компонент потребляет напряжение в цепи, величина падения напряжения на нем называется разностью потенциалов. Некоторые правила, касающиеся напряжения, могут помочь при проектировании схем, в том числе:
1) Последовательные напряжения накапливаются.
2) Параллельное напряжение всегда одинаково.
3) ЧР в компоненте пропорционален его сопротивлению.
4) Полярность имеет решающее значение.
5) Сумма ЭДС по цепи равна сумме ЧР.
Правило, согласно которому последовательные напряжения всегда накапливаются, влияет как на ЭДС, так и на частичный разряд. Если аккумуляторы соединены последовательно, их напряжения складываются. Если есть последовательно соединенные компоненты, то можно применить это правило, комбинированное ЧД которых является выходным напряжением. Хотя определить разность потенциалов несложно, обратите особое внимание на полярность источника питания.Потому что батарея переворачивает минус комбинированное напряжение.

Рисунок 2. Пример суммирования ряда напряжений

 

Параллельные напряжения всегда одинаковы. Это одна из причин, по которой не рекомендуется параллельно подключать аккумуляторы с разным напряжением. Например, когда две батареи с разным напряжением соединены параллельно, батарея с большим напряжением будет пытаться зарядить меньшую батарею, что может привести к ее повреждению.


Рис. 3.Пример цепи параллельного напряжения

 

Мы знаем, что последовательные напряжения складываются, а параллельные напряжения одинаковы. Есть также некоторые вопросы. Как распределяется напряжение между элементами в последовательной цепи? Что определяет напряжение каждого компонента? Деление напряжения (называемое разностью потенциалов) определяется отношением сопротивления элемента к сопротивлению последовательной цепи. Это напрямую связано с правилом напряжения:
Значение частичного разряда на компоненте пропорционально его сопротивлению.
В основном это означает, что чем больше сопротивление компонента (по сравнению с последовательной цепью), тем больше его разность потенциалов. На самом деле напряжение на компоненте равно
. При рассмотрении классической схемы делителя формула обычно записывается как
. Ниже приведена типичная схема делителя напряжения примерно с 3,3 В от источника питания 5 В: используется для подключения выходного устройства 5 В к входу 3,3 В на микроконтроллере, например фотон частиц.)


Рис. 4. Пример классической схемы делителя напряжения

 

Когда к цепи приложено напряжение (ЭДС), сумма всех разностей потенциалов на последовательных элементах будет равна ЭДС. Например, напряжение, обеспечиваемое батареей, будет разделено между последовательно соединенными компонентами, и сумма всех этих разделенных напряжений будет равна напряжению батареи.


Рис. 5. Цепь последовательного напряжения

 

Ⅱ Типы делителей напряжения

1.По заявке
а) Для лаборатории
б) Для энергосистемы

2. В соответствии с измеренным напряжением
а) Делитель переменного напряжения
Делитель двух типов: резистивный и емкостной. Резистивный тип состоит из неиндуктивных резистивных элементов, подходящих для измерения напряжения переменного тока с низкой частотой. Емкостный тип состоит из емкостных элементов. Он в основном не потребляет энергии и может использоваться для измерения более высокого напряжения. Измеряемое напряжение колеблется от тысяч вольт до миллионов вольт.Таким образом, он имеет широкое применение.
b) Делитель импульсного напряжения
Импульсное напряжение представляет собой непериодическое импульсное напряжение с быстрыми изменениями и множеством гармонических составляющих. Для точного измерения формы и амплитуды сигнала делитель импульса должен иметь хорошие характеристики отклика. Они бывают трех типов: резистивные, емкостные и резистивно-емкостные.
c) Делитель постоянного напряжения
Он состоит из двух (групп) резистивных элементов, а для измерения напряжения на низковольтном плече обычно используется высокоимпедансный вольтметр.

Рис. 6. Делитель высокого напряжения

3. По принципу делителя напряжения
а) Емкостной делитель
Емкостный делитель, используемый для измерения импульсного напряжения, можно разделить на два типа. Одно высоковольтное плечо делителя напряжения состоит из нескольких соединенных друг с другом высоковольтных конденсаторов, а высоковольтное плечо другого делителя напряжения имеет только один конденсатор.
Прежний делитель напряжения в основном собран с импульсным конденсатором с масляно-бумажной изоляцией и изолирующей оболочкой, что требует, чтобы индуктивность этого конденсатора была относительно небольшой и могла выдерживать разряд короткого замыкания.Высоковольтный масляно-бумажный конденсатор собран из нескольких компонентов, соединенных последовательно и параллельно. Каждый компонент имеет не только емкость, но и собственную индуктивность и контактное сопротивление при последовательном подключении, а также параллельное сопротивление изоляции. Конечно, каждый компонент имеет паразитную емкость относительно земли. Этот тип делителя напряжения следует рассматривать как распределенный параметр, поэтому он называется распределенным емкостным делителем.

Распределенный емкостной делитель формируется путем объединения нескольких импульсных конденсаторов с ошибкой только по амплитуде и без ошибки формы сигнала.Что касается погрешности амплитуды, то ее можно полностью устранить после калибровки стандартным делителем напряжения. Однако при измерении крутых волн, поскольку емкость емкостного делителя намного больше, чем паразитная емкость экранирующего кольца делителя напряжения, время отклика также намного больше. Таким образом, с точки зрения измерения крутых волн характеристики отклика емкостного делителя напряжения не так хороши, как у делителя с экранированным резистором. Одноемкостный делитель не потребляет энергии и не имеет проблем с нагревом.Для измерения волн с более длинным фронтом волны и временем полупика лучше использовать конденсаторный делитель, чем резистивный. Кроме того, емкостной делитель также можно использовать в качестве нагрузочного конденсатора для регулировки формы сигнала.
В высоковольтном плече централизованного конденсаторного делителя можно использовать стандартный конденсатор, заряженный сжатым газом. Значение емкости этого конденсатора очень точное и стабильное, а диэлектрические потери малы. Поскольку он экранирован, на значение емкости не влияют окружающие предметы.При измерении частоты сети он используется очень часто. Однако, когда он используется в качестве делителя напряжения с ударным конденсатором, могут возникнуть некоторые проблемы. То есть наложенные высокочастотные колебания.

b) Резисторный делитель
Его внутреннее сопротивление представляет собой чистое сопротивление с характеристиками простой структуры, простоты использования, хорошей стабильности и т. д. Погрешность, создаваемая им при измерении переходного импульсного напряжения, связана с произведением значения сопротивления и паразитная емкость на землю, поэтому размер и влияние паразитной емкости на землю должны быть сведены к минимуму, а резистивный делитель должен уменьшать индуктивность.

c) Резистивно-емкостной делитель
Резистивно-емкостной делитель напряжения можно разделить на делитель напряжения последовательного типа и делитель напряжения параллельного типа в зависимости от режима подключения.
Резистивно-емкостной последовательный делитель напряжения также называется демпфирующим емкостным делителем напряжения. В последнее время к этому типу относится высоковольтный делитель. Он преодолевает остаточную индуктивность цепи конденсатора и предотвращает колебания делителя напряжения, а также имеет отличные характеристики.В зависимости от разницы в добавленном демпфировании, делитель напряжения серии RC можно разделить на два типа: делитель с высоким демпфированием и делитель с низким демпфированием. Высокодемпфирующий емкостный делитель напряжения нельзя использовать в качестве нагрузочного (модуляционного) конденсатора генератора импульсного напряжения. Он используется только в качестве преобразователя для измерения напряжения. Последовательное демпфирующее сопротивление емкостного делителя напряжения с низким демпфированием очень мало, и его подключение не затруднит генерацию стандартных волн в тестовой цепи.Его также можно использовать в качестве нагрузочного конденсатора и общего делителя напряжения. С точки зрения простоты использования он имеет больше преимуществ, чем высокодемпфирующий емкостной делитель напряжения. Судя по характеристикам отклика, он не так хорош, как делитель напряжения с конденсатором с высоким демпфированием, потому что он также содержит колебания.
Теоретически, когда напряжение изменяется быстро, коэффициент делителя напряжения в основном определяется емкостью; когда изменение медленное, оно определяется сопротивлением.Провод сопротивления устройства плотно намотан на фарфоровую трубку положительно и отрицательно и подключен параллельно каждому конденсатору. Практика показала, что выбранное значение сопротивления не может быть слишком маленьким, иначе оно повлияет на выходную нагрузку генератора, поэтому его обычно выбирают относительно большим. Однако эффект небольшой. Он подобен чисто емкостному делителю напряжения без сопротивления.

Рисунок 7. Ток делителя напряжения

Ⅲ Характеристики делителя напряжения

3.1 Делитель напряжения Basic

1) В делителе напряжения используются высокоточные резисторы и конденсаторы, специальная герметизация и сухое уплотнение, что исключает проблему утечки масла.
2) Высокий входной импеданс: тестовый ток снижен, энергопотребление мало, изделие маленькое и легкое, производительность стабильная, а точность измерения высокая.
3) Делитель напряжения, многозначный киловольтметр и специальные кабели помещены в ящик из алюминиевого сплава, который безопасен и надежен, его легко переносить и транспортировать.
4) Многозначный киловольтметр может напрямую считывать среднее значение постоянного тока, пиковое значение переменного тока, эффективное значение, пиковое значение и другие значения напряжения.
5) Изолирующая оболочка из органического композита используется при напряжении выше 150 кВ, что увеличивает расстояние проскальзывания по поверхности и значительно уменьшает высоту изделия. Так устройство удобнее в использовании и переноске.

3.2 Две основные точки в схеме делителя напряжения

1) Входная клемма
Необходимо проанализировать, где напряжение входного сигнала поступает в схему делителя напряжения, и какова конкретная петля входного тока.Метод определения токовой петли при анализе цепи следующий: начните с входного конца сигнала напряжения, следуйте как минимум двум компонентам (не обязательно резисторам) на землю.
2) Выходная клемма
Напряжение сигнала, выдаваемое схемой делителя напряжения, должно быть отправлено на схему следующего уровня. Теоретически входом схемы следующего уровня является выходной терминал. Однако иногда бывает трудно проанализировать входной конец схемы следующего уровня. Таким образом, вы можете использовать более простой метод анализа: найти все компоненты в цепи делителя напряжения, проанализировать от линии заземления до верхнего конца, а затем найти определенный компонент, соединенный с другими цепями.Эта точка соединения является выходной клеммой схемы делителя напряжения, а также выходным напряжением схемы делителя напряжения.
В процессе анализа схемы делителя напряжения часто возникает необходимость выяснить величину выходного напряжения.
Метод расчета выходного напряжения: Uo=R2/R1+R2·Ui
где Ui — входное напряжение, Uo — выходное напряжение.
Выходное напряжение меньше входного, поскольку схема делителя напряжения ослабляет входное напряжение сигнала.То есть изменение величины сопротивления Rl или R2 может изменить выходное напряжение Uo.

3.3 Общие характеристики делителя напряжения

Резисторный делитель
(1) Когда он намотан константановым проводом с малым температурным коэффициентом или проводом кама с малым температурным коэффициентом и высоким сопротивлением, его температурная стабильность высока, и долговременная стабильность также высока во время работы.
(2) При использовании структуры делителя с компрессионным резистором его характеристики отклика могут быть относительно высокими.
Емкостной делитель
(1) Распределенный емкостной делитель формируется путем объединения нескольких импульсных конденсаторов с ошибкой только по амплитуде и без погрешности формы сигнала.
(2) В высоковольтном плече централизованного емкостного делителя можно использовать стандартный конденсатор, заполненный сжатым газом. Значение емкости этого конденсатора очень точное и стабильное, а диэлектрические потери малы. Поскольку он экранирован, на значение емкости не влияет окружение.
Резистивно-емкостной делитель
Емкостной делитель напряжения с высоким демпфированием нельзя использовать в качестве нагрузочного конденсатора (волновой модуляции) генератора импульсного напряжения.Он используется только в качестве преобразователя для измерения напряжения. Последовательное демпфирующее сопротивление делителя напряжения с конденсатором с низким демпфированием очень мало, и доступ к нему не затруднит генерацию стандартных волн в тестовой цепи. Его также можно использовать в качестве нагрузочного конденсатора, который является общим делителем напряжения.


3.4 Формула делителя напряжения

Как рассчитать делитель напряжения? В последовательной цепи распределение напряжения пропорционально величине сопротивления, т. е. чем больше сопротивление, тем больше распределяется напряжение; наоборот, чем меньше сопротивление, тем меньше распределяется напряжение.Делитель напряжения создает выходное напряжение (Vout), которое является частью его входного напряжения (Vin).
В последовательной цепи напряжение на проводниках пропорционально их сопротивлению.
By I1=I2, U1/R1=U2/R2 равно
Использование калькулятора делителя напряжения Apogee помогает определить выходное напряжение схемы делителя с учетом входного (или исходного) напряжения и номиналов резисторов. Просто введите несколько значений, и этот инструмент немедленно покажет вам проиллюстрированные результаты.

 

Ⅳ Правила делителя напряжения

При использовании и испытании делителя напряжения следует соблюдать следующие правила:
1) На месте испытания не должно быть мусора, чтобы не влиять на точность измерения.
2) Провод заземления должен быть надежно подсоединен, чтобы обеспечить безопасное рабочее расстояние.
3) После теста его необходимо полностью разрядить.
4) Категорически запрещается использовать завышенное напряжение.
5) Убедитесь, что поверхность оборудования чистая и хранится в прохладном, сухом месте.

 

Ⅴ Потенциометр делителя напряжения

Потенциометр представляет собой варистор, который можно использовать для создания регулируемого делителя напряжения. Его абсолютное значение сопротивления не повлияет на выходное напряжение, а выходное напряжение пропорционально входному напряжению. Обычно используемые потенциометры имеют плохую точность сопротивления и температурный коэффициент. Однако, пока сопротивление потенциометра одинаковое, напряжение будет делиться равномерно. Если предположить, что ползунок подключен к цепи с высоким импедансом, контактное сопротивление ползунка не повлияет на выходное напряжение.Контактное сопротивление листа скольжения представляет собой значение в точке контакта листа скольжения.
Когда потенциометр действует как переменный резистор, его точность сопротивления и температурный коэффициент будут влиять на цепь. Контактное сопротивление ползуна будет влиять на сопротивление цепи, а контактное сопротивление ползуна будет меняться при изменении положения, температуры, вибрации и времени.

 

Ⅵ Основные различия между делителем напряжения и трансформатором

1) Трансформатор изменяет переменное напряжение, вызывая индуцированную электродвижущую силу посредством изменения магнитного потока.Конденсаторный делитель изменяет переменное напряжение через емкостное реактивное сопротивление в процессе заряда и разряда.
2) Трансформатор может повышать или понижать; конденсаторный делитель не может повышаться.
3) Входная мощность идеального трансформатора изменяется с изменением выходной мощности; при этом входная мощность делителя напряжения не изменяется при отсутствии нагрузки.
4) При работе идеального трансформатора магнитный поток, проходящий через железный сердечник, постоянен.Напряжение на катушке подчиняется закону электромагнитной индукции Фарадея, кроме того, при работе делителя напряжения его петлевой ток является постоянной величиной.

 

Часто задаваемые вопросы о правиле делителя напряжения и формуле

1. Что такое формула правила делителя напряжения?
Используя правило соотношения делителя напряжения, мы видим, что наибольший резистор дает наибольшее падение напряжения I*R. Таким образом, R1 = 4В и R2 = 8В. Применение закона напряжения Кирхгофа показывает, что сумма падений напряжения на резистивной цепи точно равна напряжению питания, так как 4 В + 8 В = 12 В.

 

2. Для чего нужен делитель напряжения?
Делитель напряжения можно использовать для уменьшения очень высокого напряжения, чтобы его можно было измерить вольтметром. Высокое напряжение подается на делитель, и выход делителя, который выдает более низкое напряжение, которое находится в пределах входного диапазона измерителя, измеряется измерителем.

 

3. Что такое уравнение делителя напряжения?
Делитель напряжения Формула / Уравнение
R2 / R1 + R2 = Отношение определяет масштабный коэффициент уменьшенного напряжения.Например, Vin = 100, R1 = 20, R2 = 10.

 

4. Что такое правило делителя напряжения?
В электронике правило делителя напряжения представляет собой простую и наиболее важную электронную схему, которая используется для преобразования большого напряжения в малое напряжение. … Когда к паре резисторов приложено напряжение i/p, а от соединения между ними появится напряжение o/p.

 

5. Как работает делитель напряжения?
Делитель напряжения можно использовать для уменьшения очень высокого напряжения, чтобы его можно было измерить вольтметром.Высокое напряжение подается на делитель, и выход делителя, который выдает более низкое напряжение, которое находится в пределах входного диапазона измерителя, измеряется измерителем.

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производители Категория Описание
ПроизводительНомер детали: A1020B-PG84B Сравните: Текущая часть Производители: Actel Категория:ПЛИС Описание: Семейство 2K Gates 547 Cells 48MHz 1.0ум
№ производителя: A1020B-1PG84B Сравните: А1020Б-ПГ84Б ПРОТИВ А1020Б-1ПГ84Б Производители: Actel Категория:ПЛИС Описание: FPGA серии ACT 1
ПроизводительНомер детали: A1020B-1PG84M Сравните: А1020Б-ПГ84Б ПРОТИВ А1020Б-1ПГ84М Производители: Actel Категория: Описание: FPGA серии ACT 1
ПроизводительНомер детали:TPC1020AMGB84B Сравните: А1020Б-ПГ84Б ПРОТИВ ТПК1020АМГБ84Б Производители:TI Категория: Описание: IC FPGA, 547 CLBS, 2000 GATES, 100 МГц, CPGA84, CERAMIC, PGA-84, программируемая пользователем вентильная матрица

Основы схемы делителя напряжения

В этом уроке мы узнаем об одной из широко известных и используемых схем в электронике, т.е.е. Делитель напряжения или делитель потенциала. Мы увидим базовую схему делителя напряжения и проанализируем ее функциональность. Мы также рассмотрим формулу для калькулятора делителя напряжения (полученную из закона Ома) и, наконец, некоторые распространенные применения типичной схемы делителя напряжения.

Введение

В электронике есть много основных схем, которые могут выглядеть простыми на бумаге, но на практике служат большой цели. Одной из таких схем является схема делителя напряжения, которую иногда называют схемой делителя потенциала.

Прежде чем углубиться в понимание схемы делителя напряжения, давайте сначала возьмем проблему и посмотрим, как мы можем решить ее с помощью делителя потенциала.

Рассмотрим микроконтроллер, работающий от источника питания 5 В. Для простоты пусть этот микроконтроллер будет Arduino (а ATmega328P на плате Arduino Uno требует питания 5 В).

Теперь предположим, что вы хотите реализовать проект, включающий модуль Bluetooth (например, Бытовая техника с управлением по Bluetooth или Роботизированная рука на базе Bluetooth ).Одним из наиболее часто используемых модулей Bluetooth для проектов «сделай сам» является HC-05.

Bluetooth-модуль HC-05 можно подключить к Arduino Uno с помощью связи UART, т. е. через контакты 0 и 1 Arduino Uno (RX и TX соответственно). Эти контакты должны быть подключены к соответствующим контактам TX и RX модуля Bluetooth HC-05. Но есть проблема.

Если вы использовали этот модуль ранее или видели один из наших проектов, реализованных с использованием этого модуля, то вы, возможно, знакомы с его номинальной мощностью, т.е.е. работает от блока питания 3,3В. Это означает, что контакты RX и TX HC-05 работают на уровне 3,3 В.

Обратите внимание, что некоторые модули HC-05 могут питаться от источника питания 5 В, так как они имеют встроенный стабилизатор напряжения 5–3,3 В. Но это ограничивается блоком питания и коммуникационными контактами, т.е. RX и TX по-прежнему работают на уровне 3,3 В.

Это означает, что мы не можем напрямую подключить Arduino Uno и модуль Bluetooth HC-05, используя их контакты UART в качестве выхода 5V TX Arduino Uno (который должен быть подключен к 3.контакт 3V RX HC-05) может повредить периферийное устройство или, что еще хуже, полностью разрушить модуль.

Обратите внимание, что TX Bluetooth-модуля HC-05 может быть подключен к RX Arduino Uno напрямую, так как выход TX модуля HC-05 составляет 3,3 В, и у Arduino Uno не будет проблем с этим. Проблема только в другом, т.е. 5V TX Arduino Uno на 3.3V RX HC-05.

Итак, мы должны сначала преобразовать сигнал 5 В с контакта TX Arduino Uno в уровень 3,3 В, а затем подключить его к контакту RX Bluetooth-модуля HC-05.Здесь пригодится простая схема делителя напряжения.

Что такое схема делителя напряжения?

Схема делителя напряжения или схема делителя потенциала — это простая электронная схема, которая преобразует более высокое входное напряжение в более низкое выходное напряжение с помощью всего лишь пары резисторов. Он часто используется в аналоговых схемах, таких как, например, схемы на основе операционных усилителей, где требуемое напряжение может быть переменным.

На следующем рисунке показана простая схема делителя напряжения, состоящая из двух резисторов R1 и R2.VIN — входное напряжение, а VOUT — выходное напряжение, снятое с резистора R2.

Таким образом, просто используя два резистора R1 и R2, мы можем преобразовать любое входное напряжение VIN в любое желаемое выходное напряжение VOUT, соответствующим образом выбрав значения R1 и R2.

Уравнение делителя напряжения

Формула для расчета выходного напряжения VOUT сети с делителем напряжения приведена ниже:

VВЫХ = (VIN * R2) / (R1 + R2)

Где, VIN = Входное напряжение

VOUT = выходное напряжение

R1 и R2 значения двух резисторов.

Из приведенного выше уравнения формулы делителя напряжения мы можем подтвердить, что масштабный коэффициент для выходного напряжения определяется соотношением R2 / (R1 + R2) .

Получение уравнения делителя напряжения

В основе схемы делителя напряжения лежит закон Ома. Фактически, мы можем вывести уравнение делителя напряжения, просто используя закон Ома. Мы знаем, согласно закону Ома, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален разности напряжения и потенциала в цепи.

В приведенном выше утверждении константа пропорциональности представляет собой сопротивление цепи (или компонента).

Используя закон Ома в приведенной выше схеме, мы можем рассчитать входное напряжение как

VIN = I * R1 + I * R2 = I * (R1 + R2)

Аналогично выходное напряжение

Vвых = I * R2

Если мы посмотрим на два приведенных выше уравнения, станет ясно, что ток одинаков в обоих уравнениях, и, следовательно, мы можем переписать приведенные выше уравнения следующим образом:

I = VIN / (R1 + R2) и

I = VВЫХ / R2

Приравнивая два вышеприведенных уравнения, получаем

VВЫХ / R2 = VIN / (R1 + R2)

Наконец, VOUT = VIN * R2 / (R1 + R2)

Пример

Рассмотрим пример уравнения делителя напряжения.Пусть VIN равно 5 В, а значения R1 и R2 равны 10000 Ом (10 кОм) и 20000 Ом (20 кОм) соответственно. Из приведенного выше уравнения мы можем рассчитать значение VOUT следующим образом:

Vвых = 5 * 20000 / (10000 + 20000)

Vвых = 3,3 В

Эта комбинация резистора R1, равного 10 кОм, и R2, равного 20 кОм, является одной из наиболее часто используемых схем делителя напряжения для преобразования сигнала уровня 5 В в сигнал уровня 3,3 В.

приложений

Делители напряжения

довольно часто используются как в аналоговых, так и в цифровых схемах.Некоторые из распространенных применений цепей делителя напряжения упомянуты ниже.

Переключатели уровней

Одним из основных применений делителя напряжения является сдвиг уровня. Как уже упоминалось во введении, если микроконтроллер и датчик работают при разных уровнях напряжения, то сработает простой переключатель уровня, состоящий из пары резисторов, сконфигурированных по принципу делителя напряжения.

Типичным требованием является преобразование сигнала 5 В от микроконтроллера в сигнал 3.Сигнал 3В для датчика. Мы можем сделать это, просто используя два резистора 10 кОм и 20 кОм в качестве R1 и R2.

ПРИМЕЧАНИЕ. Резистор на 20 кОм не является обычным явлением, и вы можете использовать два последовательно соединенных резистора на 10 кОм. Альтернативой является использование резистора 1 кОм в качестве R1 и довольно распространенного резистора 2,2 кОм в качестве R2. В этом случае выходное напряжение будет 3,4 В, но оно будет допустимо датчиком.

Потенциометры

Потенциометр или просто потенциометр представляет собой переменный резистор с тремя выводами.С помощью потенциометра можно реализовать схему делителя напряжения с переменным выходным напряжением. Этого можно добиться, подключив входное напряжение к крайним контактам потенциометра, а выходное напряжение подключив к клемме стеклоочистителя.

Путем регулировки положения движка потенциометра изменяется и выходное напряжение.

Резистивные датчики (LDR и термистор)

Двумя широко используемыми датчиками в проектах «сделай сам» являются LDR (светозависимый резистор) и термистор.Оба эти датчика резистивного типа. Но проблема в том, что микроконтроллер, такой как Arduino, например, будет считывать только напряжения на входе.

Подключив резистивные датчики (LDR или термистор) в цепь делителя напряжения, вы можете получить напряжение на датчике и запрограммировать микроконтроллер для соответствующего масштабирования значения.

Как спроектировать резисторный делитель напряжения [Шаг за шагом]

Здравствуйте, ищете схему делителя напряжения? Практический дизайн, а не теория.Тогда добро пожаловать, здесь, в этом посте, я собираюсь поделиться тем, как спроектировать делитель напряжения.

Конструкция делителя напряжения

Делитель напряжения является очень простой схемой, если говорить о схемотехнике. Он играет ключевую роль, когда в одной и той же цепи требуются разные уровни напряжения. Как следует из названия, делитель напряжения, схема, которая делит входное напряжение на требуемые уровни.

Делитель напряжения — это общий термин, можно использовать потенциометр для деления напряжения, но тип, который мы ограничим в этом посте, — деление напряжения на основе резисторов.

Давайте посмотрим на этого парня.

Посмотрите на этого парня, он чертовски уродлив и запутан. Я знаю, но это самый простой из всей схемотехники. Кстати, для этой схемы я использовал программу моделирования Multisim.

Приведенная выше схема представляет собой простую форму делителя напряжения. Давайте посмотрим, как этот парень может запутать нас в разных формах.

Выходное напряжение может быть между узлом и опорной землей, а может быть и разницей между двумя узлами (см. последнюю диаграмму).Независимо от того, сколько резисторов используется, помните, если они в конце соединяются последовательно, скорее всего, это может быть делитель напряжения.

Существует множество способов его использования в зависимости от вашего приложения, но чаще всего он используется в качестве опорного напряжения. Проще говоря, его лучше всего использовать для создания эталонного уровня напряжения.

Точность выходного напряжения поразительна, если мы хорошо играем при выборе нагрузки или номиналов резисторов. Выбор нагрузки — это то, что мы в основном не можем контролировать, но мы контролируем расчет значений сопротивления делителя.

Хорошо!

Давайте перейдем к самому дизайну.

Но прежде давайте сначала выведем расчетное уравнение. Извините за мой плохой почерк ниже.

Приведенная выше формула является основой процедуры проектирования. Попробуйте вывести его один раз сами и постарайтесь понять. Надеюсь, вам будет весело. Я знаю, некоторые из вас сказали бы: «Яман, это не забава, это чертовски скучная математика».

Хорошо!

Шаг 1: Определите выходное напряжение

Первым шагом в разработке делителя напряжения является определение выходного напряжения.Например, для какого уровня напряжения вы хотите разработать схему делителя.

В основном схема делителя используется для опорного напряжения. Допустим, нам нужно опорное напряжение 3,3 В для нашего приложения, тогда 3,3 В — это требуемый выход для схемы делителя.

Всегда помните, делитель напряжения нельзя использовать для питания устройств. Он не предназначен для питания мощных устройств. Конечно, вы можете использовать его для маломощных устройств, таких как светодиоды.

Причина в том, что он нестабилен.Мощным устройствам нужен большой ток, что означает сильный нагрев резистора R1. Это может привести к сгоранию плохого резистора.

Итак, теперь у вас есть два известных значения: входное напряжение и выходное напряжение. Все, что у нас осталось, это два неизвестных номинала резисторов.

Шаг 2: Расчет номиналов резисторов

Это забавная задача. Теоретически вы можете разработать любую схему делителя напряжения, но на самом деле вы ограничены.

Вы не можете выбрать случайные значения резисторов, потому что эти значения должны быть доступны на рынке для практической реализации схемы, т.е.е. они должны быть стандартными значениями.

Например, вы выбираете случайные значения, заходите в магазин и обнаруживаете, что таких значений не существует. Поздравляю, вы только что разработали очень плохую схему делителя. Теперь некоторые из вас могут сказать: «Яман, мы можем использовать ряд и параллель, чтобы получить ценность нашего желания». Мой ответ, правда, очень верно. Но это сделает ваш дизайн уродливым, полным резисторов и потеряет много энергии.

Нельзя использовать низкие значения резисторов. Причина в том, что нам не нужны потери мощности в цепи делителя.Мы хотим, чтобы это было просто как постоянное опорное напряжение.

Теперь два вышеуказанных момента очень важны. Держите их в уме.

Сначала выберите значение R2, затем вычислите значение R1.

Выберите значения в килограммах. Не выбирайте низкие номиналы резисторов, это приведет к потере мощности в цепи.

Думаю, пора привести несколько примеров, чтобы было немного понятнее.

Пример: Разработайте схему делителя напряжения для требуемого выходного напряжения 5В, входного напряжения 10В.

Во-первых, обратите внимание на входное и выходное напряжения, выходное напряжение составляет половину входного. Итак, помня об уравнении делителя напряжения, это возможно только в том случае, если [latex]R_2=R_1[/latex].

[латекс] Vвых=Vin [R_2/R_2+R_2] \\ Vвых=Vin [1/2] \\ Vвых = 10/2 =5В [/латекс]

Во-вторых, попробуйте выбрать стандартные значения в пределах кОм. Итак, наилучшие значения для этого случая — 10 кОм.

Возможны и многие другие значения, вы можете использовать и это.Но помните, что мы еще не подключили это к нагрузке, а нагрузка — еще один фактор, который следует учитывать при выборе номиналов для резисторов.


Другие полезные посты

Делитель напряжения | Вращающиеся номера

Очень распространенная и полезная схема резистора носит название делителя напряжения . Мы разберемся, как работает эта схема, и посмотрим, откуда взялось это прозвище.

Делитель напряжения действительно очень прост, и вы можете анализировать его с нуля каждый раз, когда сталкиваетесь с ним.Но это , поэтому распространено, поэтому рекомендуется подготовиться заранее, чтобы вы могли сразу же выдать ответ.

Автор сценария Вилли Макаллистер.


Содержимое


Куда мы направляемся

«Делитель напряжения» представляет собой схему из двух резисторов, соединенных последовательно, с входным напряжением, подаваемым на оба конца, и выходным напряжением, измеряемым на одном из резисторов.

Выходное напряжение является функцией входного напряжения и отношения номиналов резисторов,

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text R2}{\text R1 + \text R2}$


Делитель напряжения выглядит так,

Это простая схема с двумя последовательно соединенными резисторами.Одно напряжение подключается к верху и низу, а другое напряжение измеряется на одном из резисторов. Мы думаем о напряжении сверху и снизу как о входном напряжении, а напряжение на одном резисторе — как о выходе.

Кружочками обозначены порты делителя напряжения, и они подключены к чему-то не показанному справа.

Уравнение делителя напряжения

Наша цель — придумать выражение, связывающее выходные данные $v_{out}$ с входными данными $v_{in}$.Ответ будет похож на этот,

$v_{out} = v_{in}\times(\text{что-то})$

Это очень простая последовательная схема, поэтому разобраться в ней не составит большого труда.

Прежде чем мы начнем, сделаем очень важное предположение,

Предположим, что ток, вытекающий из делителя из его центрального узла, равен нулю.

Предположим, что выходной ток делителя напряжения равен $0$.
(Что произойдет, если это предположение не соответствует действительности, мы проверим в следующей статье).

Это хорошее место, чтобы сделать паузу. Вы понимаете закон Ома и последовательные резисторы. Посмотрите, сможете ли вы самостоятельно придумать выражение для $v_{out}$ через $v_{in}$.

Отлично. Вы получили выражение для делителя напряжения. Сейчас попробую.

Для начала хорошо бы найти ток через $\text{R1}$ и $\text{R2}$.

Вот один сложный шаг в анализе делителя напряжения: исходя из предположения, мы знаем, что $\text{R1}$ и $\text{R2}$ имеют одинаковый ток, поэтому мы можем считать их последовательными.

$i_{\text{1}} = i_{\text{2}}\qquad$, а пока давайте просто назовем это $i$.

Давайте напишем уравнение, используя закон Ома, $v = i\,\text{R}$, и то, что мы знаем о резисторах, соединенных последовательно: резисторы, соединенные последовательно, складываются.

$v_{in} = i \,(\text R1 + \text R2)$

Изменить уравнение для решения $i$,

$i = v_{in}\,\dfrac{1}{\text R1 + \text R2}$

Это говорит нам о текущем $i$ с точки зрения $v_{in}$ и обоих резисторов.

Далее мы пишем выражение для $v_{out}$, используя закон Ома,

$v_{out} = i \, \text R2$

$i = \dfrac{v_{out}}{\text R2}$

Подставляем $i$ в предыдущее уравнение, чтобы получить

$\dfrac{v_{out}}{\text R2} = v_{in}\,\dfrac{1}{\text R1 + \text R2}$

и, переместив $\text R2$ вправо, получим уравнение делителя напряжения,

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text R2}{\text R1 + \text R2}$

Коэффициент сопротивления

Соотношение резисторов всегда меньше $1$.Сопротивление всегда положительное число. Таким образом, это верно для любых значений $\text{R1}$ и $\text{R2}$. (Убедите себя в этом на секунду.)

Поскольку отношение резисторов меньше $1$, это означает, что $v_{out}$ всегда меньше, чем $v_{in}$. Входное напряжение $v_{in}$ делится на $v_{out}$ на фиксированное соотношение, определяемое номиналами резисторов. Отсюда схема и получила свое прозвище: делитель напряжения .

Пример

Найти $v_{out}$ для этого делителя напряжения ,

Подставляем значения входного напряжения и сопротивления в уравнение делителя напряжения.Помните, что нижний резистор , $\text{R2}$, появляется в числителе.

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text R2}{\text R1 + \text R2}$

$v_{out} = 12\,\text V\cdot\dfrac{3\,\text k\Omega}{1\,\text k\Omega + 3\,\text k\Omega}$

$v_{out} = 12\,\text V\cdot\dfrac{3\,\text k\Omega}{4\,\text k\Omega}$

$v_{out} = 12\,\text V\cdot\dfrac{3}{4} = 9 \,\text V$

Откройте эту имитационную модель и нажмите DC в меню, чтобы подтвердить рабочую точку постоянного тока.

Завершаем двумя необязательными шагами,

Найти ток и мощность.

Используйте закон Ома, чтобы найти ток,

$i = \dfrac{v_{in}}{\text R1 + \text R2} = \dfrac{12\,\text V}{1\,\text k\Omega + 3\,\text k\Omega } = \dfrac{12\,\text V}{4\,\text k\Omega} = 3\,\text{мА}$

Зная ток, мы вычисляем мощность, рассеиваемую нашим делителем напряжения,

$p = i\,v = 3\,\text{мА} \cdot 12\,\text V = 36\,\text{мВт}$

Резюме: Наш делитель напряжения берет входное напряжение (в данном случае $12\,\text V$, но это может быть любое значение) и делит его на меньшую часть, чтобы получить выходное напряжение $v_{out}$, равное $3/4$ его входное напряжение.Соотношение $3/4$ определяется нашим выбором номиналов двух резисторов. Через делитель напряжения протекает ток $3\,\text{мА}$, который рассеивает $36\,\text{мВт}$.

Практические проблемы с делителем напряжения

Решайте эти практические задачи двумя способами. Сначала выработайте ответ аналитически с карандашом и бумагой. Затем смоделируйте свой ответ, используя Circuit Sandbox.

Проблема 1

Пусть $v_{in}= 6\,\text V$, $\text R1=50\,\text k\Omega$ и $\text R2=10\,\text k\Omega$.

Найти $v_{out}$

$v_{out} =$ _________ $\,\text V$

покажи ответ

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$

$v_{out}= 6\,\text V \cdot \dfrac{10\,\text{k}\Omega}{10\,\text{k}\Omega+50\,\text{k}\ Омега}$

$v_{out}= 6\,\text V \cdot \dfrac{10\,\text{k}\Omega}{60\,\text{k}\Omega} = 6\,\text V \cdot \dfrac{1}{6}$

$v_{out} = 1\,\text V$

Имитационная модель задачи 1.Нажмите на DC в верхнем меню, чтобы найти рабочую точку.

Проблема 2

Пусть $\text R1=90\,\text k\Omega$, $\text R2=10\,\text k\Omega$ и $v_{out}= 1,5\,\text V$.

Найти $v_{in}$.

$v_{in} =$ _________ $\text V$

покажи ответ

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$

$1.5\,\text V= v_{in}\,\dfrac{10\,\text{k}\Omega}{10\,\text{k}\Omega+90\,\text{k}\Omega }$

1 доллар.5\,\text V= v_{in}\, \dfrac{1}{10}$

$v_{in} = 10 \cdot 1.5\,\text V$

$v_{in} = 15\,\text V$

Имитационная модель проблемы 2. Дважды щелкните источник напряжения и введите значение напряжения для $v_{in}$, чтобы получить желаемое выходное напряжение. Повторите анализ DC , чтобы подтвердить свой выбор.

Проблема 3

Пусть $v_{in}= 5\,\text V$, $v_{out}=2\,\text V$ и $\text R1=30\,\text k\Omega$.

Найти $\text R2$.

$\text R2 =$ _________ $\Omega$

покажи ответ

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$

$2\,\text V = 5 \,\text V \cdot \dfrac{\text{R2}}{30\,\text k\Omega + \text{R2}}$

$30\,\text k\Omega + \text R2 = \dfrac{5\,\text V}{2\,\text V} \, \text R2$

$30\,\text k\Omega = \left (\dfrac{5}{2} \,\text R2 \right ) — \text R2 = \dfrac{3}{2} \,\text R2$

$\text R2 = \dfrac{2}{3}\,30\,\text k\Omega$

$\text R2 = 20\,\text k\Omega = 20000 \,\Omega$

Проверьте, снова подставив $\text R2$ в уравнение делителя напряжения,

$v_{out} = 5 \,\text V \cdot \dfrac{20\,\text k\Omega}{30\,\text k\Omega +20\,\text k\Omega} = 5 \cdot \dfrac{20}{50} = 2\,\text V \qquad \checkmark$

Имитационная модель задачи 3.Дважды щелкните $\text R2$ и введите значение сопротивления, чтобы получить желаемое выходное напряжение. Повторите анализ DC , чтобы подтвердить свой выбор.

Задача 4 — задача проектирования

Пусть $v_{in}= 1\,\text V$, $v_{out}=\dfrac{v_{in}}{2}$.

Разработайте делитель напряжения, рассеивающий 10 $ \,\mu\text{W}$.

$\text R1 =$ _________ $\Omega\qquad$
$\text R2 =$ _________ $\Omega$

покажи ответ

$v_{out} = v_{in}\,\dfrac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$

Давайте начнем с выяснения того, какая связь должна быть между $\text R1$ и $\text R2$, чтобы $v_{out} = v_{in}/2$.

Сделаем это символически,

$\dfrac{1}{2} v_{in} = v_{in}\,\dfrac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$

$\dfrac{1}{2} = \dfrac{\text{R2}}{\text{R1} + \text{R2}}$

$\text{R1} + \text{R2} = 2\,\text R2$

$\текст R1 = 2\,\текст R2 — \текст R2$

$\текст R1 = \текст R2$

Два резистора имеют одинаковое значение.5 = 100\,\текст к\Омега$

Мы знаем, что резисторы имеют одинаковое значение, и теперь мы знаем их сумму, поэтому

$\text R1 = \text R2 = 50 \,\text k\Omega$

Имитационная модель задачи 4.Дважды щелкните по обоим резисторам и задайте им значения сопротивления для достижения проектных спецификаций: $v_{out} = v_{in}/2$ и $p = 10 \,\mu\text{W}$.

Что в никнейме?

Мы упоминали прозвище этой схемы делитель напряжения . Во многих ситуациях это именно то, что он делает. Однако помните, в начале мы сделали предположение, что ток, выходящий из делителя, равен нулю или очень близок к нулю? При определенных условиях (которые мы рассмотрим в следующей статье) фактическое выходное напряжение может быть немного ниже, чем значение, предсказанное уравнением делителя напряжения.Урок: Назовите схему по ее прозвищу, но помните, что это всего лишь прозвище .

Резюме

Мы даем название «делитель напряжения» схеме резисторов, которая выглядит следующим образом, с входным напряжением, приложенным к обоим концам, и выходным напряжением, измеренным на одном из резисторов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.