V elektronike je pravidlo deliča napätia jednoduché a najdôležitejšie elektronický obvod , ktorý slúži na zmenu veľkého napätia na malé napätie. Použitím iba i / p napätia a dvoch radov rezistorov môžeme získať o / p napätie. Tu je výstupné napätie zlomkom i / p napätia. Najlepším príkladom deliča napätia sú dva odpory zapojené do série. Keď je i / p napätie privedené na pár rezistorov a o / p napätie sa objaví zo spojenia medzi nimi. Spravidla sa tieto rozdeľovače používajú na zníženie veľkosti napätia alebo na vytvorenie referenčného napätia a tiež sa používajú pri nízkych frekvenciách ako útlm signálu. Pre jednosmerný prúd a relatívne nízke frekvencie môže byť delič napätia vhodne dokonalý, ak je vyrobený iba z rezistorov, kde je požadovaná frekvenčná odozva v širokom rozsahu.
Čo je pravidlo deliča napätia?
Definícia: V oblasti elektroniky je rozdeľovač napätia základný obvod, ktorý sa používa na generovanie časti jeho vstupného napätia ako výstupu. Tento obvod môže byť navrhnutý s dvoma rezistormi, inak s pasívnymi komponentmi, spolu so zdrojom napätia. Odpory v obvode môžu byť zapojené do série, zatiaľ čo cez tieto odpory je pripojený zdroj napätia. Tento obvod sa tiež nazýva delič potenciálov. Vstupné napätie sa môže prenášať medzi dvoma odpormi v obvode tak, aby došlo k rozdeleniu napätia.
Kedy použiť pravidlo deliča napätia?
Pravidlo deliča napätia sa používa na riešenie obvodov na zjednodušenie riešenia. Aplikácia tohto pravidla môže tiež dôkladne vyriešiť jednoduché obvody. Hlavná koncepcia tohto pravidla rozdeľovača napätia je „Napätie je rozdelené medzi dva odpory, ktoré sú zapojené do série priamo úmerne k ich odporu. Delič napätia zahrnuje dve dôležité časti, ktorými sú obvod a rovnica.
Rôzne schémy rozdeľovača napätia
Delič napätia obsahuje zdroj napätia cez sériu dvoch rezistorov. Môžete vidieť rôzne napäťové obvody nakreslené rôznymi spôsobmi, ktoré sú uvedené nižšie. Ale tieto rôzne obvody by mali byť vždy rovnaké.
Schémy rozdeľovača napätia
Vo vyššie uvedených rôznych obvodoch rozdeľovača napätia je odpor R1 najbližšie k vstupnému napätiu Vin a odpor R2 je najbližšie k uzemňovacej svorke. Pokles napätia na rezistore R2 sa nazýva Vout, čo je rozdelené napätie obvodu.
Výpočet rozdeľovača napätia
Zoberme do úvahy nasledujúci obvod pripojený pomocou dvoch rezistorov R1 a R2. Kde je variabilný rezistor pripojený medzi zdroj napätia. V nižšie uvedenom obvode je R1 odpor medzi klzným kontaktom premennej a zápornou svorkou. R2 je odpor medzi kladným pólom a posuvným kontaktom. To znamená, že dva odpory R1 a R2 sú v sérii.
Pravidlo deliča napätia pomocou dvoch rezistorov
Ohmov zákon hovorí, že V = IR
Z vyššie uvedenej rovnice môžeme dostať nasledujúce rovnice
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Uplatňovanie zákona o napätí podľa Kirchhoffa
KVL uvádza, že keď sa algebraický súčet napätia okolo uzavretej cesty v obvode rovná nule.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Preto
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Preto
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Nahradenie III v rovniciach I a II
V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R2 / R1 + R2)
Vyššie uvedený obvod zobrazuje delič napätia medzi dvoma odpormi, ktorý je priamo úmerný ich odporu. Toto pravidlo deliča napätia je možné rozšíriť na obvody, ktoré sú navrhnuté s viac ako dvoma rezistormi.
Pravidlo deliča napätia pomocou troch rezistorov
Pravidlo delenia napätia pre vyššie dva odporové obvody
V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4
V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4
V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4
V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4
Rovnica deliča napätia
Rovnica pravidla deliča napätia akceptuje, keď poznáte tri hodnoty v obvode vyššie, sú to vstupné napätie a hodnoty dvoch odporov. Pomocou nasledujúcej rovnice môžeme zistiť výstupné napätie.
Trezor = Vin. R2 / R1 + R2
Vyššie uvedená rovnica uvádza, že Vout (o / p napätie) je priamo úmerné Vin (vstupné napätie) a pomeru dvoch rezistorov R1 a R2.
Oddeľovač rezistívneho napätia
Toto je veľmi ľahký a jednoduchý obvod, ktorý je navrhnutý aj pochopiteľný. Základný typ obvodu pasívneho deliča napätia je možné zostaviť s dvoma rezistormi, ktoré sú zapojené do série. Tento obvod používa pravidlo deliča napätia na meranie poklesu napätia na každom sériovom rezistore. Obvod odporového deliča napätia je zobrazený nižšie.
V obvode odporového deliča sú dva odpory ako R1 a R2 zapojené do série. Takže tok prúdu v týchto rezistoroch bude rovnaký. Preto poskytuje pokles napätia (I * R) naprieč každým odporom.
Odporový typ
Pomocou zdroja napätia je na tento obvod privádzaný zdroj napätia. Použitím zákona KVL & Ohms na tento obvod môžeme merať pokles napätia na rezistore. Takže tok prúdu v obvode môže byť daný ako
Aplikáciou KVL
VS = VR1 + VR2
Podľa Ohmovho zákona
VR1 = I x R1
VR2 = 1 x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Prietok prúdu sériovým obvodom je podľa Ohmovho zákona I = V / R. Takže tok prúdu je v obidvoch rezistoroch rovnaký. Takže teraz môžeme vypočítať pokles napätia na rezistore R2 v obvode
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Podobne možno pokles napätia na rezistore R1 vypočítať ako
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Kapacitné oddeľovače napätia
Kapacitný obvod deliča napätia generuje poklesy napätia na kondenzátoroch, ktoré sú zapojené do série s napájaním striedavým prúdom. Zvyčajne sa používajú na zníženie extrémne vysokých napätí na poskytnutie signálu nízkeho výstupného napätia. V súčasnosti sú tieto rozdeľovače použiteľné v tabletoch, mobiloch a zobrazovacích zariadeniach založených na dotykovej obrazovke.
Rovnako ako odporové obvody deliča napätia, kapacitné rozdeľovače napätia pracujú so sínusovým striedavým napájaním, pretože rozdelenie napätia medzi kondenzátormi sa dá vypočítať pomocou reaktancie kondenzátorov (XC.), ktorý závisí od frekvencie napájacieho zdroja.
Kapacitný typ
Vzorec kapacitnej reaktancie možno odvodiť ako
Xc = 1 / 2πfc
Kde:
Xc = kapacitná reaktancia (Ω)
π = 3 142 (číselná konštanta)
ƒ = Frekvencia meraná v Hz (Hz)
C = kapacita meraná vo Faradoch (F)
Reaktanciu každého kondenzátora je možné merať napätím aj frekvenciou napájania striedavým prúdom a nahradiť ich vyššie uvedenou rovnicou, aby sa dosiahli ekvivalentné poklesy napätia na každom kondenzátore. Obvod kapacitného deliča napätia je zobrazený nižšie.
Použitím týchto kondenzátorov, ktoré sú zapojené do série, môžeme určiť pokles napätia RMS na každom kondenzátore z hľadiska jeho reaktancie po pripojení k zdroju napätia.
Xc1 = 1 / 2πfc1 a Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
V.C1= Vs (XC1/ XCT)
V.C2= Vs (XC2/ XCT)
Kapacitné rozdeľovače neumožňujú DC vstup.
Jednoduchá kapacitná rovnica pre vstup AC je
Trezor = (C1 / C1 + C2). Vin
Indukčné rozdeľovače napätia
Indukčné rozdeľovače napätia vytvoria poklesy napätia na cievkach, inak sú induktory zapojené do série cez napájanie striedavým prúdom. Skladá sa z cievky, inak jednoduchého vinutia, ktorá je rozdelená na dve časti všade, kde je z jednej z častí prijímané o / p napätie.
Najlepším príkladom tohto indukčného rozdeľovača napätia je autotransformátor obsahujúci niekoľko odbočiek so sekundárnym vinutím. Indukčný delič napätia medzi dvoma tlmivkami sa dá merať prostredníctvom reaktancie induktora označenej XL.
Indukčný typ
Vzorec na indukčnú reaktanciu je možné odvodiť ako
XL = 1 / 2πfL
„XL“ je indukčná reaktancia meraná v ohmoch (Ω)
π = 3 142 (číselná konštanta)
„Ƒ“ je frekvencia meraná v Hz (Hz)
„L“ je indukčnosť meraná v Henriesových (H)
Reaktancia dvoch induktorov sa dá vypočítať, akonáhle poznáme frekvenciu a napätie napájacieho zdroja a použijeme ich pomocou zákona o rozdeľovači napätia na získanie poklesu napätia na každom induktore, ktorý je uvedený nižšie. Obvod rozdeľovača indukčného napätia je uvedený nižšie.
Použitím dvoch induktorov, ktoré sú zapojené do série v obvode, môžeme merať poklesy napätia RMS na každom kondenzátore z hľadiska ich reaktancie po pripojení k zdroju napätia.
XL1= 2πfL1 a XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
V.L1 = Vs ( XL1/ XLT)
V.L2 = Vs ( XL2/ XLT)
Striedavý vstup je možné rozdeliť pomocou indukčných rozdeľovačov na základe indukčnosti:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Táto rovnica platí pre induktory, ktoré neinteragujú a vzájomná indukčnosť v autotransformátore zmení výsledky. DC vstup sa môže rozdeliť na základe odporu prvkov podľa pravidla odporového deliča.
Príklad problémov s deličom napätia
Príklady problémov s deličom napätia je možné vyriešiť použitím vyššie uvedených odporových, kapacitných a indukčných obvodov.
1). Predpokladajme, že celkový odpor variabilného odporu je 12 Ω. Posuvný kontakt je umiestnený v bode, kde je odpor rozdelený na 4 Ω a 8Ω. Variabilný rezistor je pripojený cez 2,5 V batériu. Pozrime sa na napätie, ktoré sa objaví na voltmetri pripojenom cez 4 Ω časť variabilného rezistora.
Podľa pravidla deliča napätia budú poklesy napätia,
Vout = 2,5 Vx4 Ohmy / 12 Ohmov = 0,83 V.
2). Keď sú dva kondenzátory C1-8uF a C2-20uF zapojené do série v obvode, je možné vypočítať poklesy napätia RMS na každom kondenzátore, keď sú pripojené k zdroju 80 Hz RMS a 80 voltom.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohmov
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohmov
XCT = XC1 + XC2
= 248,8 + 99,52 = 348,32
VC1 = Vs (XC1 / XCT)
80 (248,8 / 348,32) = 57,142
VC2 = Vs (XC2 / XCT)
80 (99,52 / 348,32) = 22,85
3). Keď sú dva induktory L1-8 mH a L2-15 mH zapojené do série, môžeme vypočítať pokles napätia RMS na každom kondenzátore, ktorý sa dá vypočítať po pripojení na napájanie 40 V, 100 Hz RMS.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohmov
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohmov
XLT = XL1 + XL2
14 444 ohmov
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 voltov
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 voltov
Body odberu napätia v sieti rozdeľovača
Keď je počet rezistorov zapojený do série naprieč zdrojom napätia Vs v obvode, potom možno považovať rôzne body odberu napätia za A, B, C, D a E
Celkový odpor v obvode je možné vypočítať pripočítaním všetkých hodnôt odporu ako 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kiloohmov. Táto hodnota odporu obmedzí prúdový tok v obvode, ktorý generuje napájacie napätie (VS).
Rôzne rovnice, ktoré sa používajú na výpočet poklesu napätia na rezistoroch, sú VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD a VR4 = VDE.
Úrovne napätia v každom odbočnom bode sa počítajú vzhľadom na svorku GND (0V). Preto bude úroveň napätia v bode „D“ ekvivalentná VDE, zatiaľ čo úroveň napätia v bode „C“ bude ekvivalentná VCD + VDE. Tu je úroveň napätia v bode „C“ veľkosťou dvoch poklesov napätia na dvoch rezistoroch R3 a R4.
Takže výberom vhodnej sady hodnôt odporu môžeme urobiť sériu poklesov napätia. Tieto poklesy napätia budú mať relatívnu hodnotu napätia, ktorá sa dosiahne iba z napätia. Vo vyššie uvedenom príklade je každá hodnota napätia o / p kladná, pretože záporná svorka napájacieho zdroja (VS) je pripojená k uzemňovacej svorke.
Aplikácie deliča napätia
The aplikácie rozdeľovača votlage zahrňte nasledujúce.
- Delič napätia sa používa iba tam, kde je napätie regulované poklesom konkrétneho napätia v obvode. Používa sa hlavne v takých systémoch, kde sa nemusí nevyhnutne vážne brať do úvahy energetická účinnosť.
- V našom každodennom živote sa najčastejšie používa delič napätia v potenciometroch. Najlepším príkladom potenciometrov je gombík ladenia hlasitosti pripevnený k našim hudobným systémom a rádiovým tranzistorom atď. Základná konštrukcia potenciometra obsahuje tri kolíky, ktoré sú zobrazené vyššie. Tým sú dva piny spojené s rezistorom, ktorý je vo vnútri potenciometra, a zvyšný pin je spojený so stieracím kontaktom, ktorý sa nasúva na rezistor. Keď niekto zmení gombík na potenciometri, objaví sa napätie na stabilných kontaktoch a stieracích kontaktoch podľa pravidla rozdeľovača napätia.
- Deliče napätia sa používajú na úpravu úrovne signálu, na meranie napätia a predpätie aktívnych zariadení v zosilňovačoch. Multimetr a Wheatstoneov mostík obsahujú deliče napätia.
- Na meranie odporu snímača je možné použiť rozdeľovače napätia. Na vytvorenie rozdeľovača napätia je snímač zapojený do série so známym odporom a známe napätie je privedené cez rozdeľovač. The analógovo-digitálny prevodník mikrokontroléra je pripojený k strednému odbočovaču rozdeľovača tak, aby bolo možné merať odbočkové napätie. Použitím známeho odporu je možné vypočítať nameraný odpor snímača napätia.
- Rozdeľovače napätia sa používajú pri meraní snímača, napätia, posúvaní logickej úrovne a nastavovaní úrovne signálu.
- Pravidlo deliča rezistorov sa spravidla používa hlavne na vytváranie referenčných napätí, ktoré inak znižujú veľkosť napätia, takže meranie je veľmi jednoduché. Ďalej to fungujú ako tlmiče signálu pri nízkej frekvencii
- Používa sa v prípade extrémne menších frekvencií a jednosmerného prúdu
- Kapacitný delič napätia používaný pri prenose energie na kompenzáciu zaťažovacej kapacity a meranie vysokého napätia.
To je všetko o delení napätia pravidlo s obvodmi, toto pravidlo platí pre zdroje striedavého aj jednosmerného napätia. Ďalej akékoľvek pochybnosti týkajúce sa tohto konceptu resp elektroniky a elektrických projektov , poskytnite nám spätnú väzbu prostredníctvom komentárov v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka, aká je hlavná funkcia pravidla deliča napätia?
