Схема делитель напряжения: 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

Расчет делителя напряжения на резисторах, конденсаторах и индуктивностях - Help for engineer

Расчет делителя напряжения на резисторах, конденсаторах и индуктивностях

Делитель напряжения используется в электрических цепях, если необходимо понизить напряжение и получить несколько его фиксированных значений. Состоит он из двух и более элементов (резисторов, реактивных сопротивлений). Элементарный делитель можно представить как два участка цепи, называемые плечами. Участок между положительным напряжением и нулевой точкой – верхнее плечо, между нулевой и минусом – нижнее плечо.

Делитель напряжения на резисторах может применятmся как для постоянного, так и для переменного напряжений. Применяется для низкого напряжения и не предназначен для питания мощных машин. Простейший делитель состоит из двух последовательно соединенных резисторов:

На резистивный делитель напряжения подается напряжение питающей сети U, на каждом из сопротивлений R1 и R2 происходит падение напряжения. Сумма U1 и U2 и будет равна значению U.

В соответствии с законом Ома (1):

Падение напряжения будет прямо пропорционально значению сопротивления и величине тока. Согласно первому закону Кирхгофа, величина тока, протекающего через сопротивления одинакова. С чего следует, что падение напряжения на каждом резисторе (2,3):


Тогда напряжение на всем участке цепи (4):

Отсюда определим, чему равно значение тока без включения нагрузки (5):

Если подставить данное выражение в (2 и 3), то получим формулы расчета падения напряжения для делителя напряжения на резисторах (6, 7):


Необходимо упомянуть, что значения сопротивлений делителя должны быть на порядок или два (все зависит от требуемой точности питания) меньше, чем сопротивление нагрузки. Если же это условие не выполняется, то при приведенном расчете подаваемое напряжение будет посчитано очень грубо.

Для повышения точности необходимо сопротивление нагрузки принять как параллельно подсоединенный резистор к делителю. А также использовать прецизионные (высокоточные) сопротивления.

Онлайн подбор сопротивлений для делителя

Пусть источник питания выдает 24 В постоянного напряжения, примем, что величина сопротивления нагрузки переменная, но минимальное значение равно 15 кОм. Необходимо рассчитать параметры резисторов для делителя, выходное напряжение которого равно 6 В.

Таким образом, напряжения: U=24 B, U2=6 В; сопротивление резисторов не должно превышать 1,5 кОм (в десять раз меньше значения нагрузки). Принимаем R1=1000 Ом, тогда используя формулу (7) получим:

выразим отсюда R2:

Зная величины сопротивления обоих резисторов, найдем падение напряжения на первом плече (6):

Ток, который протекает через делитель, находится по формуле (5):

Схема делителя напряжения на резисторах рассчитана выше и промоделирована:


Использование делителя напряжения очень неэкономичный, затратный способ понижения величины напряжения, так как неиспользуемая энергия рассеивается на сопротивлении (превращается в тепловую энергию). КПД очень низкий, а потери мощности на резисторах вычисляются формулами (8,9):



По заданным условиям, для реализации схемы делителя напряжения необходимы два резистора:

1. R1=1 кОм, P
1
=0,324 Вт.
2. R2=333,3 Ом, P2=0,108 Вт.

Полная мощность, которая потеряется:



Делитель напряжения на конденсаторах применяется в схемах высокого переменного напряжения, в данном случае имеет место реактивное сопротивление.


Сопротивление конденсатора рассчитывается по формуле (10):

где С – ёмкость конденсатора, Ф;
f – частота сети, Гц.

Исходя из формулы (10), видно, что сопротивление конденсатора зависит от двух параметров: С и f. Чем больше ёмкость конденсатора, тем сопротивление его ниже (обратная пропорциональность). Для ёмкостного делителя расчет имеет такой вид (11, 12):


Еще один делитель напряжения на реактивных элементах – индуктивный, который нашел применение в измерительной технике. Сопротивление индуктивного элемента при переменном напряжении прямо пропорционально величине индуктивности (13):

где L – индуктивность, Гн.


Падение напряжения на индуктивностях (14,15):

Недостаточно прав для комментирования

Делитель напряжения | Расчет делителя напряжения

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

Делитель напряжения на резисторах

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

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

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

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

То есть в нашем случае мы можем записать, что

Как найти напряжение, которое падает на резисторе R2?

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

Подставляем вместо I формулу

и получаем в итоге

Для другого резистора ситуация аналогичная. На нем падает напряжение

Для него формула запишется

Давайте докажем, что сумма падений напряжений на резисторах равняется напряжению питания, то есть нам надо доказать, что U=UR1 +UR2 . Подставляем значения и смотрим.

что и требовалось доказать.

Эта формула также работает и для большого количества резисторов.

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

Как работает делитель напряжения на практике


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

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

Замеряем сопротивление большого резистора R2=52,8 Ом.

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

 

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

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

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

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

[quads id=1]

Сила тока в цепи при последовательном соединении резисторов


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

Переменный резистор в роли делителя напряжения

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

Его обозначение на схеме выглядит вот так:

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

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

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

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

 

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

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

Похожие статьи по теме “делитель напряжения”

Делитель тока

Что такое резистор

Что такое напряжение

Блок питания

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.

схема и расчёт [Амперка / Вики]

Принцип делителя напряжения

Это правило применяют при расчетах электросхем, упрощающих решение. Также оно действительно и для простых схем.

Важно! Основная концепция правила: напряжение делится между двумя резисторами, соединенными последовательно, в прямой зависимости от их сопротивления.

Когда выполняется практический расчет делителя напряжения, составляется электросхема, и выводятся необходимые формулы.

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.

Профессиональный цифровой осциллограф

Количество каналов: 1, размер экрана: 2,4 дюйма, разрешен…

Подробнее


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.

Назначение и применение

Для преобразования переменного напряжения применяется трансформатор, благодаря которому можно сохранить достаточно высокое значение тока. Если необходимо в электрическую цепь подключить нагрузку, потребляющую небольшой ток (до сотен мА), то использование трансформаторного преобразователя напряжения (U) не является целесообразным.

В этих случаях можно использовать простейший делитель напряжения (ДН), стоимость которого существенно ниже. После получения необходимой величины U выпрямляется и происходит подача питания на потребитель. При необходимости для увеличения силы тока (I) нужно использовать выходной каскад увеличения мощности. Кроме того, существуют делители и постоянного U, но эти модели применяются реже остальных.

ДН часто применяются для зарядок различных устройств, в которых нужно получить из 220 В более низкие значения U и токов для разного типа аккумуляторов. Кроме того, целесообразно использовать устройства для деления U для создания электроизмерительных приборов, компьютерной техники, а также лабораторных импульсных и обыкновенных блоков питания.

Резистивный делитель напряжения

В общем случае устройства этого типа выполняют преобразование по формуле Uвых=Uвх*К, где:

  • Uвх (вых) – напряжения на входе и выходе, соответственно;
  • К – корректирующий множитель, обозначающий передающие способности узла.

Если взять первый пример из рис. выше, для уточнения сути процессов подойдет второй закон Кирхгофа. В соответствии с этим правилом, общее значение напряжений на последовательно соединенных резисторах будет равно сумме ЭДС на каждом элементе. Так как ток не изменяется в замкнутом контуре, для расчета можно использовать закон Ома:

U (напряжение) = I (ток) * R (электрическое сопротивление)

Нижнюю часть схемы (плечо) используют для получения необходимого изменения входного параметра.

Подбор/расчет резисторов для делителя напряжения

Поставим себе задачу собрать определенный делитель напряжения. Нам понадобится рассчитать два резистора для делителя напряжения таким образом, чтобы при входном питающем напряжении Vвх = 5 В, выходное напряжение  было равно Vвых=1,9 В.

Итак, с чего начать рассчитывать резисторы делителя напряжения? С закона Ома для участка цепи!

Сила тока, который будет проходить через делитель напряжения при напряжении на входе Vcc=Vвх, равна

Отсюда выходное напряжение Vвых=Vout

Понятно, что чем больше сопротивление резистора R1, тем меньше будет значение выходного напряжения, снимаемого с делителя напряжения на резисторах R1 и R2.

А теперь решим поставленную выше задачу для подбора резисторов делителя напряжения при напряжении на входе делителя = 5В и требуемом выходном напряжении с делителя = 1,9В.

Расчет резисторов делителя напряжения

Итак, собственно, само решение. Подбираем резисторы для делителя напряжения, исходя из вышеупомянутого закона Ома. Отношение выходного напряжения делителя ко входному будет равно 1,9 В / 5 В. Помним, что резистор R2 делителя напряжения подсоединен к земле.

Пример расчета резисторов делителя

Итак. Вход = 5 В. Выход = 1,9 В.

Ответ: R1 = 620 Ом. R2 = 380 Ом.

Конечно же, можно подобрать и другие резисторы, например, 62 Ома и 38 Ом или 295,26 Ом и 481,74 Ом. Главное, чтобы отношение (R2/(R1+R2)) было равно 0,38 (или 1,9/5).

Схема

Вот четыре варианта возможного исполнения:


Схема интегрального делителя напряжения

Можно добиться разных значений, изменяя схему подключения и ориентируясь на задачи. Каждый элемент можно использовать как регулятор для напряжения, необходимо только правильно выстроить цепь, чтобы были отображены именно необходимые данные.

Что такое делитель тока

Делитель тока — это устройство, позволяющее разделить поток тока на две части, чтобы в дальнейшем использовать одну из них. Он нужен, когда устройство не работает с большим током и нужно отделить его меньшее количество, необходимое для использования аппаратуры.

Состоит делитель обычно из двух резисторов, параллельно соединённых, так в каждом из них будет уменьшаться ток.
При последовательном соединении будет уменьшаться напряжение.

Пример 2

Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора

R1 =70 Ом иR2 =90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов. Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока . Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов.

Токи в резисторах

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала

Выполняет сразу несколько очень важных задач: служит ограничителем электрического тока в цепи , создает падение напряжения на отдельных ее участках и разделяет пульсирующий ток.

Помимо номинального сопротивления, одним из наиболее важных параметров резистора

является рассеиваемая мощность. Она зависима от напряжения и тока. Мощность — это то тепло, которое выделяется на резисторе, когда под воздействием протекающего тока он нагревается. При пропуске тока, превышающего заданное значение мощности, резистор может сгореть.

Мощность постоянного тока может быть рассчитана по простой формуле P(Вт) = U(В) * I(А)

,

  • P(Вт) — мощность,
  • U(В) — напряжение,
  • I(А) — ток.

Чтобы избежать сгорания резистора тока, необходимо учитывать его мощность. Соответственно, если схема указывает на замену резистора с мощностью 0,5 Ватт — 0,5 Ватт в данном случае — минимум.

Мощность резистора

может зависеть от его размеров. Как правило, чем меньше резистор — тем меньше мощность его рассеивания. Стандартный ряд мощностей резисторов тока состоит из значений:

  • 0.125 Вт
  • 0.25 Вт
  • 0.5 Вт
  • Более 2 Вт

Рассмотрим на примере: номинальное сопротивление нашего резистора

тока — 100 Ом. Через него течет ток 0,1 Ампер. Чтобы , на которую рассчитан наш резистор тока, необходимо воспользоваться следующей формулой: P(Вт) = I2(А) * R(Ом),

  • P(Вт) — мощность,
  • R(Ом) — сопротивление цепи (в данном случае резистора),
  • I(А) — ток, протекающий через резистор.

Внимание!

При расчётах следует соблюдать размерность. Например, 1 кА= 1000 А. Это же касается и других величин.

Итак, рассчитаем мощность для нашего резистора тока: P(Вт) = 0,12(А) *100 (Ом)= 1(Вт)

Получилось, что минимальная мощность нашего резистора составляет 1 Ватт. Однако в схему следует установить резистор

с мощностью в 1,5 — 2 раза выше рассчитанной. Соответственно идеальным для нас будет резистор тока мощностью 2 Вт.

Бывает, что ток, протекающий через резистор неизвестен. Для расчёта мощности в таком случае предусмотрена специальная формула:

Соединение цепи может быть последовательным и параллельным. Однако никакого труда не составляет рассчитать мощность резистора тока

как в параллельной, так и в последовательной цепи. Следует учитывать лишь то, что в последовательно цепи через резисторы течет один ток.

Например, нам необходимо произвести замену резистора

тока сопротивлением 100 Ом. Ток, протекающий через него — 0,1 Ампер. Соответственно, его мощность — 1 Ватт. Следует рассчитать мощность двух соединенных последовательно резисторов для его замены. Согласно формуле расчёта мощности, мощность рассеивания резистора на 20 Ом — 0,2 Вт, мощность резистора на 80 Ом — 0,8 Вт. Стандартный ряд мощностей поможет выбрать резисторы тока:

Формула для расчёта делителя напряжения

Как рассчитать резистор для понижения напряжения ?

Для расчёта получаемой в итоге нагрузки, нужно знать следующие данные: U исходное и значение сопротивления в каждом из составных элементов.

Делитель рассчитывается с учётом того, что проходящий через него ток минимум в 10 раз больше, чем на выходе и меньше, чем входящий в сеть.

Можно рассчитать общее сопротивление в резисторах:

R=R1*R2/(R1+R2)

В параллельно соединённых резисторах U1=U2, из это можно сделать вывод, что в сети протекает общий ток: I=I1+I2

Найти общий ток можно, зная закон Ома

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.

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

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.

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.
  2. 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.
  3. 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 .

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.

Помогите проекту. Поделитесь с друзьями.

Виды и принцип действия

В основе принципа действия устройства, уменьшающего нагрузку сети, лежит первый закон Кирхгофа: сумма сходящихся в узле токов равна нулю.

Принцип работы у всех одинаковый: в них есть U исходное: такое же, как в источнике питания и получаемое на выходе из сети, зависящее от соотношения резисторов в плечах делителя.
Схема, позволяющая понять принцип действия:

Различают разные устройства, в зависимости от элементов в составе:

  • резистивный — более популярен из-за простоты устройства.
  • ёмкостный;
  • индуктивный.

Как работает

На практике использование устройств несколько сложнее, чем просто рассчитать требуемые значения для элементов. Использование схемы замещения для делителей напряжения усложняет реалистичный учет фазовых и амплитудных характеристик. Эта проблема может быть решена исключительно экспериментальным путём. Затруднительно так сделать только если наблюдаются очень высокие частоты.


Графическое изображение работы

В качестве доступной альтернативы используется экспериментальное определение реакции схемы на прямоугольный импульс. Его суть — наблюдение за состоянием, когда на входе происходит скачкообразное изменение напряжения. При единичном воздействии можно наблюдать особенности работы благодаря переходной функции измерительной схемы.

Реакция определяется двумя способами:

  • Первый предполагает, что на вход полностью собранной схемы подают периодически импульсы с амплитудой в 100В (50 или 100 раз в секунду). Фронт их нарастания должен составлять меньше 10-9 с. Получение таких импульсов не является делом сложным. Для этого можно воспользоваться механическими коммутаторами с герконом или ртутным реле. На выходе схемы измеряется реакция посредством осциллографа, на котором присутствует широкополосной усилитель, величина пропускания которого составляет до 109 Гц.
  • Второй способ используется для схем, у которых напряжение составляет несколько десятков киловольт. В таком случае делают крутой срез посредством малоиндуктивного искрового промежутка, помещенного в условия сжатого газа. На выходе с помощью обычного осциллографа записывается реакция. Также вместо среза часто обращаются к использованию разряда заряженного кабеля и волнового сопротивления через искровой промежуток.

Описывая работу делителей напряжения, нельзя обойти вниманием постоянную времени. Чтобы правильно измерять показатели быстропротекающих процессов, необходимо добиться различия в 5-10 раз. Постоянная времени делителя должна быть меньше характеристического времени процесса. Если не получить разницу в 5-10 раз, то будут фиксироваться различные искажения. Наиболее вероятные — это затягивание фронта вместе с уменьшением амплитуды сигнала на выходе в сравнении с расчетными показателями.

Важно! При выборе делителя в первую очередь внимание обращают на его возможное влияние, оказываемое на источник напряжения, равно как и искажения основного параметра при измерении. Например, в случае использования обычных ГИН допустимыми считаются резисторные, емкостные и смешанные устройства, но только при соблюдении оговоренных условий. К таковым относятся значения емкости плеча высокого напряжения и сопротивление.

Вам это будет интересно Расцветка шин по фазам

Расчет делителя напряжения на резисторах, конденсаторах и индуктивностях

Делитель на резисторах — отличается своей универсальностью: используют при постоянном и переменном токе, но только при пониженном сопротивлении цепи.

Согласно закону Ома и правилу Кирхгофа через всю цепь будет проходить один и тот же ток.

Тогда на каждом из резисторов: U1= I х R1 и U2 = I х R2 Ток в цепи устройства:

Уменьшение на конденсаторах применяют для цепей с высоким переменным током. В нём минимальная потеря энергии на выходе. Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его электроёмкости и частоты напряжения в цепи.

Формула для вычисления сопротивления:

Делитель на индуктивностях используется при переменном низком токе на высоких частотах. Сопротивление катушки переменного тока прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты. У провода катушки имеется активное сопротивление, из-за чего мощность такого прибора больше, чем у аналогов.

Сопротивление катушки находится по формуле:

Делитель напряжения на катушках индуктивностях

Делитель напряжения на индуктивностях применяются в радио устройствах и считаются комплексными сопротивлениями с распределенными параметрами в схемах согласования… В общем если вы не специалист в этой области то вам такое и не надо. Но для общего развития приведу схему с формулой

Замечу, что приведенная формула чисто теоретическая и не учитывает момент включения, насыщение сердечника, межвитковую ёмкость, скин-эффект, механические характеристики.

P.S. Спасибо пользователям “Юра” и “Bagira” с форума Полный писец за помощь в написании статьи.

Практическое применение параллельного и последовательного соединения

Составные элементы прибора соединяют в цепь, чтобы получить из сети нужную для устройства часть энергии.

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Исходное сопротивление меняется от 1кОм в момент полного освещения до 10кОм при отсутствии света, то можно увеличить диапазон сопротивления. При добавлении резисторов с R=5,6кОм, исходящее напряжение меняется следующим образом:

Освещённость R1 (кОм) R2(кОм) R2/(R1+R2) U выходное (В)
Яркая 5,6 1 0,15 0,76
Тусклая 5,6 7 0,56 2,78
Темнота 5,6 10 0,67 3,21

Таким образом, увеличивается диапазон выходного напряжения, и оно становится подходящим для большинства сетей.

Потенциометры

Потенциометры используют в качестве делителя в системе с постоянным током. Их применяют в основном для изменения отдельных параметров в механизме.

Нелинейные делители

Мы упомянули, что к нелинейным делителям относится параметрический стабилизатор. В простейшем виде он состоит из резистора и стабилитрона. У стабилитрона условное обозначение на схеме похоже на обычный полупроводниковый диод. Разница лишь в наличии дополнительной черты на катоде.

Расчет происходит, отталкиваясь от Uстабилизации стабилитрона. Тогда если у нас есть стабилитрон на 3.3 вольта, а Uпитания равно 10 вольт, то ток стабилизации берут из даташита на стабилитрон. Например, пусть он будет равен 20 мА (0.02 А), а ток нагрузки 10 мА (0.01 А).

Тогда:

R=12-3,3/0,02+0,01=8,7/0,03=290 Ом

Разберемся как работает такой стабилизатор. Стабилитрон включается в цепь в обратном включении, то есть если Uвыходное ниже Uстабилизации – ток через него не протекает. Когда Uпитания повышается до Uстабилизации, происходит лавинный или туннельный пробой PN-перехода и через него начинает протекать ток, который называется током стабилизации. Он ограничен резистором R1, на котором гасится разница между Uвходным и Uстабилизации. При превышении максимального тока стабилизации происходит тепловой пробой и стабилитрон сгорает.

Кстати иногда можно реализовать стабилизатор на диодах. Напряжение стабилизации тогда будет равно прямому падению диодов или сумме падений цепи диодов. Ток задаете подходящий под номинал диодов и под нужды вашей схемы. Тем не менее такое решение используется крайне редко. Но такое устройство на диодах лучше назвать ограничителем, а не стабилизатором. И вариант такой же схемы для цепей переменного тока. Так вы ограничите амплитуду переменного сигнала на уровне прямого падения — 0,7В.

Вот мы и разобрались что это такое делитель напряжения и для чего он нужен. Примеров, где применяется любой из вариантов рассмотренных схем можно привести еще больше, даже потенциометр в сущности является делителем с плавной регулировкой коэффициента передачи, и часто используется в паре с постоянным резистором. В любом случае принцип действия, подбора и расчетов элементов остается неизменным.

Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором более подробно рассматривается, как работает данный элемент и из чего состоит:

Материалы по теме:

  • Способы понижения напряжения
  • Что такое активная, реактивная и полная мощность
  • Как работает реле напряжения

Что такое делитель тока

Какие ассоциации у вас возникают при словосочетании “делитель тока”? У меня сразу возникает ассоциация с делителем потока. Давайте представим себе реку, у которой очень большой поток.

Это поток воды бежит с очень большой скоростью! Он смывает на своем пути камни, землю, деревья. Представьте, что эта река находится рядом с вашим домом. Через год-два ваш дом смоет под чистую! Чтобы этого не произошло, надо ослабить течение реки, чтобы ее поток был слабый. Например как здесь:

Но как это сделать? А почему бы нам не прорыть большой канал, чтобы бОльшая часть воды текла через него. А это хорошая идея не так ли?

Весь смак заключается в том, что в каждой отдельной речке скорость воды будет меньше. В электротехнике и электронике все тоже самое! Река – это провод, сила потока – это сила тока, ширина реки – сопротивление, напряжение – угол наклона реки. Все элементарно и просто!

Схема традиционного резисторного делителя напряжения

Для применения делителя напряжения нам надо уметь рассчитывать три величины: напряжение на выходе делителя, его эквивалентное выходное сопротивление, его входное сопротивление. С напряжением все понятно. Эквивалентное выходное сопротивление скажет нам, насколько изменится напряжение на выходе с изменением тока нагрузки делителя. Если эквивалентное выходное сопротивление равно 100 Ом, то изменение тока нагрузки на 10 мА приведет к изменению напряжения на выходе на 1 В. Входное сопротивление показывает, насколько делитель нагружает источник сигнала или источник питания. Дополнительно посчитаем коэффициент ослабления сигнала. Он может пригодиться при работе с сигналами сложной формы.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Применимость

Делитель напряжения подходит

для получения необходимого заниженного напряжения в случаях, когда подключенная нагрузка потребляет небольшой ток (доли или единицы миллиампер). Примером подходящего использования является считывание напряжения аналоговым входом микроконтроллера, управление базой/затвором транзистора .

Делитель не подходит

для подачи напряжения на мощных потребителей вроде моторов или светодиодных лент.

Чем меньшие номиналы выбраны для делящих резисторов, тем больше энергии расходуется впустую и тем выше нагрузка на сами резисторы. Чем номиналы больше, тем больше и дополнительное (нежелательное) падение напряжения, провоцируемое самой нагрузкой.

Если потребление тока нагрузкой неравномерно во времени, V out

также будет неравномерным.

Делитель напряжения применяется, если нужно получить заданное напряжение при условии стабилизированного питания. Сейчас мы поговорим о постоянном токе и резисторных делителях. О делителях с использованием конденсаторов, диодов, стабилитронов, индуктивностей и других элементов будет отдельная статья. Подпишитесь на новости, чтобы ее не пропустить. В конце для примера расскажу, как сделать делитель напряжения для осциллографа, чтобы снимать осциллограммы высокого напряжения.

Резисторные делители также могут применяться для уменьшения в заданное количество раз сигналов сложной формы. На делителях напряжения с регулируемым коэффициентом ослабления строятся, например, регуляторы громкости.

Вашему вниманию подборка материалов:

Делитель напряжения на резисторах: онлайн калькулятор расчета

Схема делителя напряжения является простой, но в тоже время фундаментальной электросхемой, которая очень часто используется в электронике. Принцип работы ее прост: на входе подается более высокое входное напряжение и затем оно преобразуется в более низкое выходное напряжение с помощью пары резисторов. Формула расчета выходного напряжения основана на законе Ома и приведена ниже.

Классическая формула делителя напряжения

где:

  • Uвх. — входное напряжение источника, В;
  • Uвых. — выходное напряжение, В;
  • R1 — сопротивление 1-го резистора, Ом;
  • R2 — сопротивление 2-го резистора, Ом.
Схема классического делителя напряжения на 2 резистора

В калькулятор ниже введите любые три известных значения Uвх., Uвых. и R1  и нажмите «Рассчитать», чтобы найти значение R2.

Упрощения

Существует несколько обобщений, которые следует учитывать при использовании делителей напряжения. Это упрощения, которые упрощают оценку схемы деления напряжения.

Во-первых, если R2 и R1 равны, то выходное напряжение вдвое меньше входного напряжения. Это верно независимо от значений резисторов.

Итак, если R1 = R2, то получаем следующее уравнение:

Формула делителя напряжения, если сопротивления равны

Во-вторых, если R2 на порядок больше чем R1, то выходное напряжение Uвых будет очень близко к Uвх., то есть Uвх. ≈ Uвых. А на R1 будет очень мало напряжения.

Формула делителя напряжения, если R2 на порядок больше R1

Во-третьих, если наоборот R1 на порядок больше чем R2, то Uвых будет очень маленьким по сравнению с Uвх, то есть будет стремиться к нулю. Практически все входное напряжение упадет в таком случае на R1.


Вы можете воспользоваться онлайн калькулятором ниже, чтобы проверить как саму классическую формулу делителя напряжения, представленную на рисунке 1, так и вышеприведенные упрощения этой формулы.

Схема для измерения высокого напряжения постоянного тока (до 1000 В)

Да, вы можете использовать делитель напряжения (на самом деле есть несколько других практических подходов).

Вам нужно будет использовать прецизионный резистор для резистора высокого значения, который рассчитан на безопасную работу при 1000В. Не забывайте эту деталь. Вы также должны будете следовать рекомендациям по компоновке, которые могут включать фрезерование прорези под резистором, чтобы увеличить расстояние утечки, если только сам резистор не очень длинный и определенно будет учитывать другие соображения, касающиеся платы на входе высокого напряжения.

Общее сопротивление делителя будет ограничено выходным сопротивлением, которое вам необходимо достичь, и оно будет определяться АЦП, если вы попытаетесь перейти непосредственно к входу АЦП. Скорее всего, это нежелательно, потому что (для полной точности) АЦП должен видеть несколько кОм на своем входе. Скажите, что это 2.5K. Тогда вам нужно будет использовать 1М (или меньше) для резистора высокого значения, и он будет рассеивать 1 Вт (или больше) при 1000 В пост. Тока, что не очень хорошо для точности (и это значительно увеличивает нагрузку на вход - 1 мА при 1 кВ).

Может быть лучше использовать высокопроизводительный буфер операционного усилителя на входе АЦП, что позволяет использовать больше, например, 10M и 25K.

Если у вас более высокое напряжение питания в вашей системе, может быть небольшое преимущество в делении на более высокое напряжение, например, 10 В с источником питания 15 В, а затем буферизация и использование второго пассивного делителя для снижения до 2,5 В, но, вероятно, это не так. необходимо только с 12-битным разрешением. Это уменьшило бы эффект смещения операционного усилителя и дрейфа смещения за счет привлечения еще двух резисторов в бюджете ошибок (но высокое напряжение должно быть вашим основным источником беспокойства).

Калькулятор делителя напряжения

- Инструменты для электротехники и электроники

Делитель напряжения - это схема, используемая для создания напряжения, меньшего или равного входному напряжению.

Как найти выходное напряжение схемы делителя

Двухрезисторный делитель напряжения - одна из наиболее распространенных и полезных схем, используемых инженерами. Основная цель этой схемы - уменьшить входное напряжение до более низкого значения в зависимости от соотношения двух резисторов.Этот калькулятор помогает определить выходное напряжение схемы делителя с учетом входного (или исходного) напряжения и значений резистора. Обратите внимание, что выходное напряжение в реальных схемах может отличаться, так как допуск резистора и сопротивление нагрузки (где подключено выходное напряжение) становятся факторами.

Уравнение

$$ V_ {out} = V_ {in} * \ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} $$

Где:

$$ V_ {out} $$ = Выходное напряжение. Это уменьшенное напряжение.

$$ V_ {in} $$ = Входное напряжение.

$$ R_ {1} $$ и $$ R_ {2} $$ = номиналы резисторов. Соотношение $$ \ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} $$ определяет коэффициент масштабирования.

Приложения

Поскольку делители напряжения довольно распространены, их можно найти во многих приложениях. Ниже приведены лишь некоторые из мест, где встречается эта схема.

Потенциометры

Пожалуй, наиболее распространенная схема делителя напряжения - это схема с потенциометром, который представляет собой переменный резистор.Принципиальная схема потенциометра показана ниже:

«Горшок» обычно имеет три внешних контакта: два - это концы резистора, а один подключен к рычагу стеклоочистителя. Стеклоочиститель разрезает резистор пополам и перемещает его, регулируя соотношение между верхней и нижней половиной резистора. Подключите два внешних контакта к источнику напряжения (вход) и опору (заземлению) со средней частью (контакт стеклоочистителя) в качестве выходного контакта, и вы получите делитель напряжения.

Переключатели уровня

Еще одна область, где полезны делители напряжения, - это когда необходимо выровнять напряжение.Наиболее распространенный сценарий - это передача сигналов между датчиком и микроконтроллером с двумя разными уровнями напряжения. Большинство микроконтроллеров работают при 5 В, в то время как некоторые датчики могут принимать только максимальное напряжение 3,3 В. Естественно, вы хотите выровнять напряжение с микроконтроллера, чтобы избежать повреждения датчика. Пример схемы показан ниже:

Схема выше показывает схему делителя напряжения с резистором 2 кОм и 1 кОм. Если напряжение с микроконтроллера составляет 5 В, то пониженное напряжение на датчике рассчитывается как:

$$ V_ {out} = 5 * \ frac {2k \ Omega} {2k \ Omega + 1k \ Omega} = 3.33 В $$

Этот уровень напряжения теперь безопасен для датчика. Обратите внимание, что эта схема работает только для понижения напряжения, а не для повышения.

Ниже приведены некоторые другие комбинации резисторов, используемые для понижения часто встречающихся напряжений:

Комбинация резисторов Использование
4,7 кОм и 6,8 кОм от 12 В до 5 В
4,7 кОм и 3,9 кОм от 9 В до 5 В
3.6 кОм и 9,1 кОм от 12 В до 3,3 В
3,3 кОм и 5,7 кОм от 9 В до 3,3 В
Показания резистивного датчика

Многие датчики являются резистивными устройствами, и большинство микроконтроллеров считывают напряжение, а не сопротивление. Таким образом, резистивный датчик обычно подключается к схеме делителя напряжения с резистором для взаимодействия с микроконтроллером. Пример настройки показан ниже:

Термистор - это датчик, сопротивление которого изменяется пропорционально температуре.Допустим, термистор имеет сопротивление при комнатной температуре 350 Ом. Сопротивление пары также выбрано равным 350 Ом.

Когда термистор находится при комнатной температуре, выходное напряжение:

$$ V_ {out} = 5 * \ frac {350 \ Omega} {350 \ Omega + 350 \ Omega} = 2,5V $$

При повышении температуры сопротивление термистора изменяется до 350,03 Ом, выходной сигнал изменяется на:

$$ V_ {out} = 5 * \ frac {350.03 \ Omega} {350 \ Omega + 350.03 \ Omega} = 2.636V $$

Такое небольшое изменение напряжения обнаруживает микроконтроллер.Если передаточная функция термистора известна, теперь можно рассчитать эквивалентную температуру.

Дополнительная литература

Техническая статья - Делители напряжения и тока: что они собой представляют и что они делают

Учебник - Глава 6 - Делительные цепи и законы Кирхгофа

Учебное пособие - Потенциометр как делитель напряжения

Рабочий лист - Схема делителя напряжения

Схема электроники

: делители напряжения - новейшая открытая технология от компании seeed studio

Делители напряжения и тока

представляют собой простые, фундаментальные, но важные схемы.Вы когда-нибудь задумывались, что они на самом деле делают? Мы здесь, чтобы ответить на этот вопрос сегодня!

Однако, прежде чем мы сможем приступить к объяснению, что такое делители напряжения и делители тока, вот некоторые ключевые концепции, на которые следует обратить внимание:

  • Напряжение : Разница в электрическом потенциале между двумя точками.
  • Резистор : Пассивный двухконтактный электрический компонент, реализующий электрическое сопротивление как элемент схемы.
  • Закон Ома : Напряжение (В) = ток (I) / сопротивление (R)

Помимо этих 3 концепций, есть еще 2 ключевые концепции, которые вы должны знать для делителя напряжения и тока:

Закон Кирхгофа о напряжении

Закон Кирхгофа о напряжении гласит, что алгебраическая сумма всех напряжений в контуре должна равняться нулю.

Например, если V1 - батарея 10 В, R1 - 2 Ом, а R2 - 3 Ом соответственно, ток будет: 10 В / (2 Ом + 3 Ом) = 2 А

Чтобы найти R1, это будет 2 Ом x 2 А = 4 В

Чтобы найти R2, это будет 3 Ом x 2 А = 6 В

Действующий закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа по току гласит, что алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна быть равна нулю.

Таким образом, формула выглядит так:

Если вы не уверены или хотите получить дополнительную информацию о концепции напряжения и резистора, обязательно посетите мои другие блоги:

С учетом сказанного, давайте перейдем к нашей теме сегодня.Что будет покрыто:

  • Что такое делители напряжения и делители тока
  • Схема делителя напряжения и делителя тока
  • Правило делителя напряжения и делителя тока + вычисления
  • Применение делителей напряжения и делителей тока

Что такое делители напряжения?

Делитель напряжения определяется как линейная схема, которая выдает выходное напряжение ( В, , на выходе ) , которое составляет часть входного напряжения ( В, , , ).

Проще говоря, делители напряжения также известны как схема делителя потенциала, они используются в последовательной цепи для получения различных уровней напряжения от общего источника напряжения, но ток одинаков для всех компонентов. Примером делителя напряжения являются два последовательно соединенных резистора, как показано ниже.

Что такое делители тока?

Делители тока - это параллельные цепи, в которых ток источника или питания делится на несколько параллельных цепей.

Таким образом, делители тока представляют собой параллельные цепи, которые делят ток. Обычная установка делителя тока - это источник питания с двумя параллельными резисторами. Пример настройки показан ниже:


Схема делителя напряжения

Схема выше является примером того, как выглядит базовая схема делителя напряжения: делитель напряжения с двумя резисторами. Где В в относится к входному напряжению, В на выходе относится к выходному напряжению.R1 и R2 относятся к первому и второму резистору соответственно.

Заинтересованы в изготовлении делителя напряжения своими руками? Проверь это!

Цепь делителя тока

Схема выше является примером того, как будет выглядеть типичный делитель тока: 2 или более резисторных делителя тока. Где Is относится к источнику тока, R1, R2 и R3 относятся к первому, второму и третьему резистору по отдельности.


Правило делителя напряжения + расчеты

Правило делителя напряжения определяется как напряжение, разделенное между двумя резисторами, которые соединены последовательно, прямо пропорционально их сопротивлению.

Таким образом, это указывает на то, что в цепи может быть более двух резисторов. После того, как мы поняли правило делителя напряжения, мы можем перейти к рассмотрению схемы и уравнения.

Используя нашу схему делителя напряжения в качестве примера, формула:

Легенда:

  • В выход = Выходное напряжение или пониженное напряжение
  • В дюйм = Входное напряжение
  • R1 и R2 = номинал резистора.

Давайте посмотрим на примере, чтобы определить падение напряжения на каждом резисторе:

Используя то, что указано в схеме, мы можем расположить их в таблице следующим образом:

Затем мы можем сложить общее сопротивление, учитывая, что резисторы включены в последовательную цепь:

Используя закон Ома, где I = E / R, I = 45 / 22,5. Затем мы можем найти полный ток, зная, что ток постоянен на всех резисторах:

Теперь, когда мы знаем, что ток равен 2 мА, мы снова можем использовать закон Ома: E = IR.Затем мы можем узнать напряжение в каждом резисторе:

В то время как формула правила делителя напряжения:

Используя ту же схему, что и в предыдущем примере, давайте воспользуемся более быстрым способом вычисления того же ответа:

Помните, как мы упоминали, как вам нужно понимать закон Ома и закон напряжения Кирхгофа? Вот где он используется:

Закон Ома гласит: V = IR . Таким образом, из уравнения можно получить это уравнение:

V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)

Отсюда мы можем применить закон Кирхгофа о напряжении:

-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)

Таким образом,
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
И, следовательно,
i (t) = v (t) / R1 + R2 ………… ….(III)

Подставляя уравнение III в I и II, вы получите:

V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t ) (R2 / R1 + R2)

Упрощения

Как видно из предыдущего примера, это может быть немного сложно для понимания. Таким образом, эти упрощенные уравнения вам в помощь!

Правило текущего делителя + вычисления

Правило делителя тока определяется как отношение полного сопротивления к отдельному сопротивлению, такое же, как отношение отдельного тока (ветви) к общему току.

Следовательно, как только мы узнаем полный ток в цепи, мы сможем узнать количество тока в каждой отдельной ветви. Теперь, когда мы знаем текущее правило делителя, мы можем перейти к формулам и расчетам.

Формула текущего делителя:

Легенда:

  • I Ветвь = ток, протекающий через определенную ветвь.
  • Is = источник тока (мощности).
  • RTotal = общее эквивалентное значение сопротивления резисторов, включенных параллельно цепи делителя тока.
  • RBranch = значение сопротивления ветви для тока, в котором вы решаете.

Давайте посмотрим на примере, чтобы определить токи ответвления через отдельные резисторы:

Используя то, что нам дано, мы можем расположить их в таблице следующим образом:

Затем, применяя закон Ома, где I = E / V, мы можем найти ток в каждой ветви:

Затем мы можем сложить сумму тока в каждой ветви:

Используя снова закон Ома, где R = E / I, R = 6/11, мы можем найти сопротивление:

Давайте использовать ту же схему, что и в нашем предыдущем примере, мы можем дважды проверить правильность нашего ответа, используя формулу:


Применение делителей напряжения

Делители напряжения обычно используются в аналоговых и цифровых схемах.Теперь, когда мы знаем, как работают делители напряжения, мы можем перейти к практическому использованию делителей напряжения!

Компания Seeed также предлагает делитель напряжения, так что вы можете приобрести его и попробовать сами!

Датчики сопротивления

Обычно используются два резистивных датчика: LDR (светозависимый резистор) и термистор. Однако они резистивного типа. В результате микроконтроллеры, такие как Arduino, смогут только считывать напряжение.

Чтобы решить эту проблему, добавьте в схему еще один резистор, чтобы сформировать делитель напряжения на датчике.Это позволит резистивным датчикам измерять как напряжение, так и сопротивление.

Чтобы получить себе один из этих резистивных датчиков, вы можете проверить те, которые мы предлагаем здесь! У нас также есть термистор, если вы хотите использовать его в своих проектах!

Уровнемеры

Они также известны как переключатели логического уровня или преобразователи уровня напряжения. В игру вступят делители напряжения, которые будут действовать как переключатель уровня для интерфейсных датчиков и микроконтроллеров, которые имеют другое рабочее напряжение.

Его основная цель - снизить уровень напряжения в микроконтроллерах, чтобы датчики не вышли из строя.

Обратите внимание, что делитель напряжения может работать только в одном направлении: понижать напряжение.

Потенциометры

Они также известны как горшок или горшок. Потенциометры представляют собой 3-контактные переменные резисторы, в которых сопротивление регулируется вручную для управления прохождением электрического тока. Их также можно использовать как регулируемый делитель напряжения!

В основном потенциометры бывают двух типов:

  • Линейный потенциометр
  • Поворотный потенциометр

Линейные и поворотные потенциометры

Линейные потенциометры обычно приводятся в действие прямолинейным движением рычага или ползунковой кнопки.Но есть и такие, у которых есть винт для точной регулировки.

Они используют сопротивление между выводом стеклоочистителя и выводами, подключенными к одному концу резистора, для определения сигнала. Линейные горшки также часто встречаются в осветительных приборах и деках.

Обычно они выглядят так:

Мы также предлагаем Grove - Slide Potentiometer здесь, в Seeed, не стесняйтесь проверить его, если вам интересно!

Поворотные потенциометры - это потенциометры поворотного типа с вращающейся ручкой, которая регулирует точку контакта между дворником и почти круглым резистором.

Используются в основном для получения регулируемого напряжения питания части электронных схем и электрических цепей. Его вращение ограничено только одним оборотом.

Обычно они выглядят так:

Если вы хотите приобрести его для себя, мы предлагаем Grove - Датчик угла поворота.

Преимущества и недостатки линейных и поворотных потенциометров

Линейный Поворотный
Уровень легко определить, не нужно тратить много времени на определение его уровня. Подходит для небольших приложений, не занимает много места.
Уязвим к загрязнению, труднее чистить из-за небольшого пространства. Сложнее читать показания, так как визуальная индикация крошечная.

Применение делителей тока

Хотя делители тока не так широко используются, как делители напряжения, они используются для упрощения схем, которые упростят прогнозирование выбора резистора.

Цепь электрического счетчика

В электросчетчике применены схемы электросчетчика

.Он используется как в бытовых, так и в промышленных цепях переменного тока для измерения потребляемой мощности.

Вот пример счетчика энергии:

Назначение делителя тока - пропорциональное соотношение силы тока, протекающего по цепи, что предотвратит короткое замыкание или повреждение любых чувствительных устройств.


Проекты электронных схем

Теперь, когда мы понимаем теорию делителей напряжения и тока, давайте посмотрим на некоторые проекты, которые вы можете с ними сделать!

Схемы делителя тока с формулами и практическим оборудованием

Ссылка: Circuit Digest

Что нужно узнать, как построить свою собственную схему делителя тока, но не знаете, с чего начать? Этот проект научит вас фундаментальным знаниям, которые вам нужно знать о текущем делителе с нуля!

Что вам понадобится:

  • Макетная плата и провода
  • Резисторы
  • Блок питания

Разработка схемы источника тока с управляемым напряжением с использованием операционного усилителя

Ссылка: Обзор схем

Хотите узнать больше о напряжении, но хотите построить что-то простое? Эта схема источника тока с регулируемым напряжением проста, отлично подходит для новичков и требует очень небольшого количества компонентов!

Что вам понадобится:

  • Операционный усилитель (LM358)
  • МОП-транзистор (IRF540N)
  • Шунтирующий резистор (1 Ом)
  • Резистор 1 кОм
  • Резистор 10 кОм
  • Источник питания (12 В)
  • Блок питания
  • соединительные провода Плата для хлеба

Резюме

Это все о делителях напряжения и тока! Мы поговорили о функциях и о том, как рассчитать делители напряжения и тока, рассмотрели, как их можно использовать в сочетании с другими приложениями, чтобы помочь им работать!

Если вам потребуется дополнительная информация по этой теме, воспользуйтесь ссылками ниже!

Ссылки по теме

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

Что такое делитель напряжения?

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

Схема делителя напряжения

Падение напряжения и входное напряжение

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

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

Используя KVL (закон Кирхгофа),

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, ток на них одинаков.Мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе R 2 , используя следующее уравнение:

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

Аналогично, для резистора R 1 мы можем использовать уравнение:

Тогда при решении падения напряжения на R1:

Пример задачи

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

Расчет сопротивления

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

Общее сопротивление позволит вам рассчитать ток, протекающий в резисторах.

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

Делитель напряжения и правило 10%

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

Например:

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

Расчет R1 и R2

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

Сначала определите требования к нагрузке и доступный источник напряжения.

Затем найдите истекающий ток, применив правило 10%.

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

Затем найдите общий ток, сложив ток нагрузки и утечки.

Теперь по рассчитанным значениям вы можете найти значение R2.

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

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

Лестница напряжения

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

Лестничная схема напряжения

Основное руководство по делителям напряжения

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

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

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

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

Базовая схема делителя напряжения

Ниже приведены некоторые примеры того, как можно увидеть схему или нарисовать схему делителя напряжения.

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

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

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

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

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

Формула делителя напряжения

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

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

Вам необходимо знать как номиналы резисторов ( R1, и R2, ), так и входное напряжение ( Vin ).

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

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

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

Калькулятор делителя напряжения

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

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

Примеры формул делителя напряжения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Упрощение формулы

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

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

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

Применение делителя напряжения

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

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

Потенциометры

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

Некоторые примеры рода устройств, потенциометр используется в являются следующие:

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

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

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

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

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

Чтобы подключить потенциометр таким образом, чтобы он действовал как регулируемый делитель напряжения, вам необходимо подключить одну сторону к входному напряжению ( Vin ), а другую сторону - к заземлению.

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

При повороте потенциометра в одном направлении напряжение приближается к нулю, при установке в другую сторону напряжение приближается к входному.

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

Переключатель уровня

Сдвигатель уровня - важная концепция, которую необходимо понимать при работе с цифровой электроникой. Их также можно назвать схемами «сдвига логического уровня» или «преобразователя уровня напряжения».

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

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

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

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

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

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

Пример смещения уровня

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Чтение резистивных датчиков

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Делитель напряжения (делитель потенциала) и делитель тока

Делитель напряжения и Делитель тока - наиболее распространенные правила, применяемые в практической электронике.Как вы знаете, в схеме есть два типа комбинаций: последовательное и параллельное соединение. Параллельные схемы также известны как схемы делителей тока, потому что в этих схемах ток делится через каждый резистор. В то время как последовательные цепи известны как схемы делителей напряжения, потому что здесь напряжение делится на все резисторы. Правило деления напряжения и правило деления тока необходимо для понимания напряжения и тока, протекающих через каждый резистор.Эти правила разделения используются в большинстве распространенных электронных устройств.

Схема делителя напряжения

Чтобы пропустить ток через электрический проводник, необходимо приложить электродвижущую силу. Когда мы говорим, что ток «I» проходит через резистор «R», из этого логически следует, что сила, действующая на резистор R. Эта сила известна как разность потенциалов или падение напряжения на резисторе R. любая часть электрической цепи трех величин i.е. напряжение, ток и сопротивление объединяются.

Как мы узнали, последовательная схема называется схемой делителя напряжения. Это схема, которая делит напряжение на мелкие части. Итак, с источником питания и двумя резисторами мы можем сделать простую схему делителя напряжения. Здесь нам нужно соединить два резистора последовательно, а затем подать источник напряжения на последовательную цепь.

Схема делителя напряжения

В этом случае подключаются резистор R1 на 5 Ом и резистор R2 с сопротивлением 10 Ом.Напряжения V out1 и V out2 делятся между резисторами R1 и R2. Их можно рассчитать с помощью простого уравнения деления напряжения.

Где R x - это резистор, на котором нам нужно найти напряжение, а R total - полное сопротивление (R1 + R2) в цепи. Его можно просто рассчитать, сложив их все, поскольку они соединены последовательно. Таким образом, в данной схеме значения напряжения на каждом резисторе равны

Таким образом, напряжение на R1 равно 4 В, а напряжение на R2 равно 8 В.Таким образом, здесь напряжение делится в цепи между резисторами. Следовательно, это называется схемой делителя напряжения.

Делители напряжения используются во многих приложениях, но они широко используются во всех типах переменных резисторов. Возьмем пример потенциометра. Потенциометр - это переменный резистор, который можно использовать для создания регулируемого делителя напряжения. Потенциометр имеет три клеммы, две клеммы подключены к концам резистора, а средняя клемма подключена к дворнику.У него одно сопротивление. Два внешних контакта подключены к источнику напряжения, а средний вывод действует как делитель напряжения.

Схема делителя тока

Делитель тока - это схема, которая делит ток на мелкие части. Как мы узнали, параллельные цепи представляют собой схему делителя тока. Таким образом, с источником питания и двумя параллельными резисторами мы можем сделать простую схему делителя тока. Как и в схеме делителя тока, здесь нам нужно соединить два резистора параллельно, а затем подать источник тока через параллельную цепь.

Схема делителя тока

«I 1 » и «I 2 » - это ток, разделенный между резисторами R1 и R2. Их можно рассчитать с помощью простого уравнения деления тока.

«I n » - это требуемый ток, протекающий через резистор R n . R eq - эквивалентное сопротивление параллельных резисторов.

Эквивалентное сопротивление (R eq ) определяется как

Таким образом, ток, протекающий через резисторы R1 и R2, будет равен

Здесь резисторы имеют одинаковое значение, поэтому ток будет делиться ровно пополам через каждый резистор .Таким образом, это известно как схема делителя тока.

Практически каждая цепь, с которой мы сталкиваемся, представляет собой либо схему делителя напряжения, либо схему делителя тока, либо они могут быть обеими сразу. Делители напряжения используются во множестве приложений, таких как переменные резисторы (потенциометр), LDR, термисторы и современные устройства, такие как акселерометр. Цепи делителя тока в основном используются для упрощения схем, которые упрощают прогнозирование выбора резистора.

Делители напряжения | Electronics Club

Делители напряжения | Клуб электроники

Следующая страница: Транзисторные схемы

См. Также: Преобразователи | Сопротивление | Импеданс | Напряжение и ток

Что такое делитель напряжения?

Делитель напряжения состоит из двух сопротивлений R1 и R2, соединенных последовательно через напряжение питания Vs.Напряжение питания делится между двумя сопротивлениями, чтобы получить выходное напряжение Vo, которое является напряжением на R2.

Делители напряжения используются для подключения входных преобразователей к цепям.

Выходное напряжение Vo зависит от размера R2 относительно R1:

  • Если R2 намного меньше , чем R1, Vo мало (низкий, почти 0 В) потому что большая часть напряжения проходит через R1.
  • Если R2 примерно такой же , как R1, Vo составляет примерно половину против потому что напряжение распределяется примерно поровну между R1 и R2.
  • Если R2 намного больше , чем R1, Vo большое (высокое, почти Vs) потому что большая часть напряжения проходит через R2.

Если вам нужно точное значение выходного напряжения Vo, вы можете использовать эту формулу:

Выход делителя напряжения, Vo = Vs × R2
R1 + R2

Важно: эта формула и приведенные выше приблизительные правила предполагают, что Незначительный ток течет с выхода .Это верно, если Vo подключен к устройству с высоким сопротивлением, например вольтметру или входу IC. Для получения дополнительной информации см. Страницу об импедансе. Если выход подключен к транзистору, Vo не может стать много больше 0,7 В, потому что переход база-эмиттер транзистора ведет себя как диод.

Делители потенциалов

Делители напряжения также известны как делители потенциала , название, которое происходит от разности потенциалов (собственное название напряжения).



Использование входного преобразователя (датчика) в делителе напряжения

Большинство входных преобразователей (датчиков) изменяют свое сопротивление и обычно напряжение делитель используется для преобразования его в переменное напряжение , что более полезно. Сигнал напряжения может подаваться на другие части схемы, например, на вход ИС или транзисторный ключ.

Датчик является одним из сопротивлений в делителе напряжения. Он может быть вверху (около + Vs) или внизу (около 0V), выбор определяется тем, когда требуется большое значение выходного напряжения Vo:

  • Поместите датчик наверху (около + Vs), если вы хотите большой Vo , когда датчик имеет малое сопротивление .
  • Поместите датчик снизу (около 0 В), если вы хотите большой Vo , когда датчик имеет большое сопротивление .

Затем вам нужно выбрать номинал резистора (R), который составляет делитель напряжения.

Выбор номинала резистора

Величина резистора R определяет диапазон (максимальное и минимальное значения) выходного напряжения Vo. Для достижения наилучших результатов вам нужно, чтобы Vo имел большой диапазон, и это достигается, если R намного больше, чем минимальное сопротивление датчика, но намного меньше его максимального сопротивления.

Используйте мультиметр, чтобы найти минимальное и максимальное значения От сопротивления датчика нет необходимости уточнять - подойдут приблизительные значения. Затем по формуле выберите номинал резистора R:

.
R = квадратный корень из (Rmin × Rmax)

Rmin = минимальное сопротивление датчика
Rmax = максимальное сопротивление датчика

Выберите стандартное значение для R, близкое к рассчитанному.

Например, если у вашего LDR Rmin = 100 и Rmax = 1M: R = квадратный корень из (100 × 1M) = 10к.

Замена резистора и датчика

Резистор и датчик можно поменять местами, чтобы инвертировать действие делителя напряжения. Например, LDR имеет высокое сопротивление в темноте и низкое сопротивление при ярком свете:

  • LDR вверху (около + Vs) составляет Vo в высоту при ярком свете .
  • LDR внизу (около 0 В) составляет Vo в темноте .

Во высокое при ярком свете

Высоко в темноте



Использование переменного резистора


Следующая страница: Транзисторные схемы | Исследование


Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Формула правила делителя напряжения, список и полное объяснение

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

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

Что такое правило делителя напряжения?

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

Определение делителя напряжения:

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

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

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

Тип схемы:

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

Схема делителя напряжения:

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

Формула правила анализа и делителя напряжения:

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

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

Вывод делителя напряжения:

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

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

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

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

Следовательно,
i = V / (r1 + r2)

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

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

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

9 0002 [примечание: приведенная выше формула очень важна и полезна при проектировании схемы делителя напряжения]

Вывод по схеме делителя напряжения:

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

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

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

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

∴ взяты эквивалентные последовательные сопротивления R2 и R3 .

То же, что и на рис.1 (а)

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

То же, что и на рис. 1 (b)

Практический пример схемы делителя напряжения (VDR) / FAQ:

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

Дано → Vo = 1,5 В и Vin = 5 В
из уравнения → (III) или по упрощенной формуле (ищите 1-е изображение сообщения)

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

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

Теперь спроектируйте схему, как показано выше !!!

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

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

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

Из этого мы можем сделать вывод, что наименьшее выходное напряжение составляет 3 В, а другое требуемое выходное напряжение - 6 В.
Затем мы можем использовать три резистора с одинаковыми номиналами. (Скажем, 1 кОм )
∴ R1 = R2 = R3 = 1 кОм Разработка завершена.

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

Дано → Vo = 1 / 2Vin и Vin = 12 В

используя упрощенную формулу:
мы имеем, Vo = Vin. (R2 / (R1 + R2))

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

Теперь спроектируйте схему с этими компонентами !!

Можно ли применить правило делителя напряжения в параллельных цепях?

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

Применяется ли правило делителя напряжения только к резисторам?

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

Применение правила делителя напряжения / цепи:

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

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

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

4) Сдвиг логического уровня использует формулу делителя напряжения.

Бонусные подсказки:

  • Когда резисторы R1 и R2 одинаковы, т.е. того же значения, то выходное напряжение составляет ровно половину (50%) исходного входного.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *