Рассчитать делитель напряжения на резисторах. Что такое делитель напряжения
Делить…всем Вам знакомо это слово. Делить водку, делить бабло, делить хавку:-) А вот кто-нибудь из Вас делил когда-нибудь напряжение? Думаю, таких мало. Ну что же, давайте разберемся, как можно его поделить.
Для того, чтобы поделить напряжение, нам нужно всего-навсего два и более резисторов. Для начала рассмотрим вот такой рисуночек:
С их помощью можно установить яркость лампы, рабочую точку усилителя или скорость двигателя постоянного тока, изменив напряжение. Разделитель с поворотным столом, который проходит через резистор, называется потенциометром. Оба резистора работают одинаково.
Поэтому напряжение на резисторах делится на отношение их сопротивлений. Мы не снимаем ток с разгруженного делителя. Ток, проходящий через оба резистора, тот же. Рис. 2: Разделенный делитель напряжения. Из равенства потоков получаем соотношение для вычисления напряжения на ветке разгруженного делителя.
Наш схемка состоит из двух резисторов, подключенных последовательно. На эти резисторы подается напряжение, оно может быть как переменное, так и постоянное. Назовем его U. Ну вот пропускаем мы напряжение через эти резисторы и нас сразу же заработал Закон Ома . Мы знаем, если резисторы соединены последовательно, то их Сопротивление будет равняться сумме их номиналов. То есть получается, что
Переключатель загружается, когда к выходу подключено токоприемное устройство. Возможность измерения напряжения и тока в одно и то же время. Легкая адаптация для различных диапазонов измерений: измерения на аккумуляторах против измерения на промышленных линиях датчиков.
Поскольку требуются различные диапазоны измерения, преобразователь сконструирован как базовый измерительный модуль, к которому подключены требуемые делители напряжения или токовые шунтирующие узлы. Все части измерительного прибора размещены в общей компактной коробке.
I=U/R общее, где R общее =R1+R2
то есть можно написать
I=U/(R1+R2)
При последовательном соединении резисторов, сила тока — I , проходящая через каждый резистор одинакова — это есть закон последовательного соединения резисторов, вам его надо бы запомнить, иначе можно вообще не лезть в электронику:-).
Так, разобрались. Но у нас каждый резистор обладает своим каким то сопротивлением. Отсюда напрашивается вывод из Закона Ома , что и на каждом сопротивлении у нас будет абсолютно разное напряжение, все зависит от закона Ома.
Измерение напряжения и тока на аккумуляторах
Можно настроить два дифференциальных или четыре односторонних измерительных входа. Дополнительные особенности устройства очевидны из схемы подключения. Отображаемые значения напряжения для пользователей будут 0-99 В при разрешении 10 мВ. Для измерения падения напряжения используются второй дифференциальный измерительный вход модуля, диапазон входного напряжения ± 032 В и усиление 32х. Отображаемые значения тока будут находиться в диапазоне 0-99 А с разрешением 10 мА.
Измерение напряжения 0-10 В и ток 0-20 мА
Измерение напряжения или тока на линии промышленных датчиков. Вычисления будут аналогичны предыдущему примеру. Разрешение для пользователя 10 мкА. Введение. В электротехнической практике программные инструменты часто используются при проектировании электрических цепей, что позволяет анализировать сконструированные схемы.
Программы для прямого проектирования отдельных функциональных блоков менее распространены. Решение элементарных проблем, таких как простая конструкция резистивного делителя, часто рассматривается как полная банальность.
На сопротивлении R1 у нас будет напряжение U1 , а на сопротивлении R2 у нас будет напряжение U2
I=U2/R2=U1/R1=U/(R1+R2)
Давайте найдем значения U1 и U2 . Думаю, все учились в школе, и сможете без проблем решить эту уравнение. Умножаем, сокращаем, материмся и бошку ломаем, и в конце концов получаем, что
В то же время конструкция такого делителя может быть весьма трудоемкой, если она выбрана из ограниченного количества доступных значений резисторов, что на практике происходит в отношении обычно используемых диапазонов значений. Если значение одного из резисторов выбрано, а другое рассчитано, наилучшая комбинация не всегда может быть получена. Поэтому в ручном дизайне рекомендуется выбирать и округлять несколько возможных комбинаций и определять их отклонения от требуемого коэффициента разделения.
Поскольку на практике часто можно встретить резистивные разделители, авторы статьи решили создать простую программу, которая может облегчить эту задачу путем автоматизации описанного алгоритма. Возможности программы просты. На рисунке показана упрощенная блок-схема используемого алгоритма. Программа работает с базовой схемой резистивного делителя, нагруженной эквивалентным резистором на фиг.
U1=UxR1/(R1+R2)
U2=UxR2/(R1+R2)
А вы знаете, что если сложить правые части уравнения, получим U ? Не верите? Проверьте! Отсюда получаем, что U=U1+U2 . Короче говорю простым языком чайника: если резисторы включены в цепь последовательно, то на каждом резисторе падает напряжение (падает, значит на концах резистора имеется это напряжение) и сумма падений напряжений на всех резисторах будет равняться напряжению источника (батарейки, блока питания или какого-нибудь генератора напряжения). Мы тупо разделили напряжение источника U на два разных напряжения U1 и U2.
После нажатия кнопки «График» расчет выполняется в соответствии с алгоритмом, показанным на рис.
R1 и R2 — это условные обозначения резисторов. Если допустим у нас источник напруги 50 Вольт, и нам надо закрутить 5 вольтовый вентилятор от компа, то измеряем сопротивление обмотки вентилятора и высчитываем по формуле, какой резистор цеплять последовательно к вентилятору. Думаю, с этим все понятно. Формулы есть, оперируйте с ними.
Если разделитель спроектирован так, чтобы его загружал определенный номинальный ток, необходимо следить за результатами для загруженного делителя.
После обработки всех вариаций из полей результатов выбираются два решения. В случае разгруженного делителя достигается минимальная ошибка, другая — в случае загруженного делителя. Полученные значения перечислены в соответствующем окне. Пользователь имеет график выходного напряжения на эквивалентном нагрузочном резисторе.
На рисунке 3 показан вид экрана программы с конкретным примером вычисления. Предположим, нам нужно спроектировать резистивный делитель с входным напряжением 12 В и выходным напряжением 5 В при токе 250 мкА. Предполагается, что делитель будет постоянно работать с номинальной нагрузкой. Мы указываем ваши требования в красных отмеченных областях и нажимаем кнопку «Счет». Эти комбинации показаны в секции с синей связью с заголовком резисторов. Все результаты отображаются в фиолетовой секции, что позволяет дизайнеру, если он не удовлетворен результатами, предложенными программой, выбрать комбинацию, которая наилучшим образом соответствует его требованиям.
Итак у нас имеются вот такие два резистора и наш любимый мультик:
Замеряем сопротивление мелкого резистора, R1=109,7 Ом.
Замеряем сопротивление толстого резистора R2=52,8 Ом.
Отклонения отображаются в абсолютных значениях. Программа выбирает комбинации, которые наилучшим образом соответствуют назначению, как для загруженного, так и разгруженного разделителя. Оптимизация для несимметричного делителя соответствует результатам серии 1, оптимизация для результатов деления с разделителями напряжений. Он имеет значение 20 кОм в случае, описанном для напряжения 5 В при токе 250 мкА. Использование программы при проектировании преобразователей напряжения. Одной из многих областей применения программы является конструкция переключающих переключателей напряжения, которые используются в различных отраслях электроники.
Выставляем на блоке питания ровненько 10 Вольт, замеряем напругу с помощью мультика (не смотрите на показания блока питания, он обладает бОльшей погрешностью, чем мультик) .
Цепляемся блоком питания за эти два резистора, запаянные последовательно, напомню, что на блоке ровно 10 Вольт.
На рисунке 4 показана схема увеличенного преобразователя напряжения с отключением выходного напряжения. Компаратор на управляющем входе наклонен при номинальном напряжении 1, 25 В с отрицательным входным током, а максимальное значение производителя может быть -0, 4 мкА. На практике это небольшое значение можно пренебречь и требовать, чтобы нам нужен делитель, который обеспечивает выход напряжения 1, 25 В без нагрузки, когда входное напряжение составляет 12 вольт. Мы установили 30% начального допусков для результатов поиска.
Мы будем использовать соединение с рисунком, чтобы оставить схему всей схемы в других публикациях, например. Выходное напряжение составляет 1, 28 В, что соответствует ошибке 2, 2%. Экран, соответствующий этой задаче, показан на фиг. Представленная программа позволяет дизайнеру разработать эффективный дизайн резистивных разделителей, которые являются основой большинства электронных конструкций.
Замеряем напругу на толстом резисторе. На толстом резисторе падает напруга 3,21 Вольт.
Замеряем напругу на тонком резисторе. На тонком резисторе падает напруга 6,77 Вольт
Программа также может быть использована или для изменения в целях обучения. Хотя конструкция делителей напряжения считается простой, когда требуется точный делитель для ручного управления, а количество доступных значений резисторов ограничено, задача может стать довольно сложной. Практически почти всегда существует ограничение на точность из-за нормализованной серии доступных значений, используемых для построения разделителя. Самый простой способ — выбрать один из значений резистора и рассчитать второе значение; однако это решение может быть не самым лучшим, и многие итерации необходимы для повышения точности такого дизайна.
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? Они упали на сопротивлении щупов, они ведь тоже обладают сопротивлением, если вы помните. Вот наглядный пример того, чтобы мы смогли разделить напряжение на два разных напряжения.
Давайте же и убедимся, что сила тока при последовательном соединении резисторов везде одинакова. 0,04 А или 40 мА.
Ну, убедились? 🙂
Для того, чтобы делить напряжение плавно, человек изобрел очень удобную вещь, переменный резистор .
Принцип 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 сопротивление 330 Ом. Давайте же глянем, как он будет делить напряжение!
Так как мощность небольшая, всего 1 Вт, то не будем нагружать его большой напругой, формула мощности P=IхU.
Ток потребления из закона Ома I=U/R. 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 напругу в 1 Вольт и цепляемся к нашему резику по крайним контактам.
Крутим крутилку в каком-нибудь произвольном направлении и останавливаем ее. Замеряем напругу между левым и средним контактом:
Замеряем напругу между средним и правым контактом
Суммируем напругу и получаем 0,34+0,64=0,98 вольт. 0,02 Вольта опять потеряли на щупах.
Такие переменные резисторы используются для добавления громкости на ваших колонках от компа, на радиоприемниках, а также на допотопных ТВ.
В настоящее время делители напряжения создаются с помощью абсолютно других законов электроники. Это может быть полупроводниковые схемы или даже схемы с использованием микроконтроллеров.
Но, если требуется быстро получить делитель напряжения и изменять малую мощность напряжения или сигнала в электронике, то делитель напряжения на резисторах вам пригодится как нельзя кстати.
). Можно представить как два участка цепи, называемые плечами , сумма напряжений на которых равна входному напряжению. Плечо между нулевым потенциалом и средней точкой называют нижним , а другое — верхним . Различают линейные и нелинейные делители напряжения. В линейных выходное напряжение изменяется по линейному закону в зависимости от входного. Такие делители используются для задания потенциалов и рабочих напряжений в различных точках электронных схем. В нелинейных делителях выходное напряжение зависит от коэффициента нелинейно. Нелинейные делители напряжения применяются в функциональных потенциометрах . Сопротивление может быть как активным , так и реактивным .
Резистивный делитель напряжения
Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора и , подключённых к источнику напряжения .
Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет одинаков в соответствии с Первым правилом Кирхгофа . Падение напряжения на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, одинаков):
Для каждого резистора:
Разделив выражение для на выражение для в итоге получаем:
Таким образом, отношение напряжений и в точности равно отношению сопротивлений и .
Используя равенство
, в котором , а
И, выражая из него соотношение для тока:
Получим формулу, связывающую выходное () и входное () напряжение делителя:
Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением, включенным параллельно можно было бы пренебречь. Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму . Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке.
Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения . Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления . Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда , отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, а сумма величин близка расчетной. При расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления , допуски на номинальные значения сопротивлений, диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя, а также максимальную рассеиваемую мощность резисторов — она должна превышать выделяемую на них мощность , где — ток источника при отключенной нагрузке (в этом случае через резисторы течет максимально возможный ток) .
Применение
Делитель напряжения имеет важное значение в схемотехнике.
В качестве реактивного делителя напряжения как пример можно привести простейший электрический фильтр , а в качестве нелинейного — параметрический стабилизатор напряжения .
Делители напряжения использовались как электромеханическое запоминающее устройство в АВМ . В таких устройствах запоминаемым величинам соответствуют углы поворота реостатов. Подобные устройства могут неограниченное время хранить информацию.
Усилитель напряжения
Делитель напряжения может использоваться для усиления входного напряжения — это возможно, если , а — отрицательно, например как на участке вольт-амперной характеристики туннельного диода
Ограничения в применении резистивных делителей напряжения
- Номинал сопротивлений делителя должен быть в 100 — 1000 раз меньше, чем номинальное сопротивление нагрузки.
- Малые значения сопротивлений, являющихся делителем напряжения, приводят к возникновению больших токов в делителе. Снижается КПД схемы из-за нагрева сопротивлений.
- Резистивный делитель напряжения нельзя использовать для подключения мощных электрических приборов: электрические машины, нагревательные элементы.
Нормативно-техническая документация
- ГОСТ 11282-93 (МЭК 524-75) — Резистивные делители напряжения постоянного тока
Примечания
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое «Делитель напряжения» в других словарях:
делитель напряжения — делитель напряжения Преобразующее устройство, состоящее из плеч высокого и низкого напряжения, таких, что напряжение входа прикладывается ко всему устройству, а напряжение выхода снимается с плеча низкого напряжения. [МЭС… … Справочник технического переводчика
Большой Энциклопедический словарь
Устройство, позволяющее снимать (использовать) только часть имеющегося постоянного или переменного напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности.
Используется в радио и… … Энциклопедический словарь
делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель напряжения, m pranc. diviseur de tension, m … Automatikos terminų žodynas
делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель… …
делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, sudarytas iš rezistorių, induktyvumo ričių, kondensatorių, transformatorių arba iš šių elementų derinio taip, kad tarp dviejų šio įtaiso taškų susidarytų… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis chemija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: angl. potential divider; voltage divider rus. делитель напряжения … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
делитель напряжения — įtampos dalytuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. voltage divider vok. Spannungsteiler, m rus. делитель напряжения, m pranc. diviseur de tension, m … Fizikos terminų žodynas
Электротехническое устройство для деления напряжения постоянного или переменное тока на части. Любой Д. н. состоит из активных или реактивных электрических сопротивлений. Обычно Д. н. применяют для измерения напряжения. При низких… … Большая советская энциклопедия
Электротехническое устройство, позволяющее снимать (использовать) только часть имеющегося постоянного или переменного напряжения посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности. При… … Энциклопедия техники
Делитель напряжения на резисторах ⋆ diodov.net
Делитель напряжения — это простая схема, которая позволяет получить из высокого напряжения пониженное напряжение.
Используя только два резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, составляющее определенную часть от входного. Делитель напряжения является одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения следует отметить два основных момента – это сама схема и формула расчета.
Схема делителя напряжения на резисторах
Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.
Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате применения резисторного делителя напряжения.
Расчет делителя напряжения на резисторах
Расчет делителя напряжения предполагает, что нам известно, по крайней мере, три величины из приведенной выше схемы: входное напряжение и сопротивление обоих резисторов. Зная эти величины, мы можем рассчитать выходное напряжение.
Электрический паяльник с регулировкой температуры
Мощность: 60/80 Вт, температура: 200’C-450’C, высококачествен…
Подробнее
Формула делителя напряжения
Это не сложное упражнение, но очень важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя основан на законе Ома.
Для того чтобы узнать какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу исходя из закона Ома. Предположим, что мы знаем значения Uin, R1 и R2. Теперь на основании этих данных выведем формулу для Uout. Давайте начнем с обозначения токов I1 и I2, которые протекают через резисторы R1 и R2 соответственно:
Наша цель состоит в том, чтобы вычислить Uout, а это достаточно просто используя закон Ома:
Хорошо. Мы знаем значение R2, но пока неизвестно сила тока I2. Но мы знаем кое-что о ней. Мы можем предположить, что I1 равно I2. При этом наша схема будет выглядеть следующим образом:
Что мы знаем о Uin? Ну, Uin это напряжение на обоих резисторах R1 и R2. Эти резисторы соединены последовательно, при этом их сопротивления суммируются:
И, на какое-то время, мы можем упростить схему:
Закон Ома в его наиболее простом виде: Uin = I *R. Помня, что R состоит из R1+R2, формула может быть записана в следующем виде:
А так как I1 равно I2, то:
Это уравнение показывает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению сопротивлений R1 и R2.
Соединение резисторов
Соединение резисторов в различные конфигурации очень часто применяются в электротехнике и электронике. Здесь мы будем рассматривать только участок цепи, включающий в себя соединение резисторов. Соединение резисторов может производиться последовательно, параллельно и смешанно.
Последовательное соединение резисторов
Последовательное соединение.
Последовательное соединение резисторов это такое соединение, в котором конец одного резистора соединен с началом второго резистора, конец второго резистора с началом третьего и так далее. То есть при последовательном соединении резисторы подключатся друг за другом. При таком соединении через резисторы будет протекать один общий ток. Следовательно, для последовательного соединения резисторов будет справедливо сказать, что между точками А и Б есть только один единственный путь протекания тока.
Интересно почитать: принцип действия и основные характеристики варисторов.
Таким образом, чем больше число последовательно соединенных резисторов, тем большее сопротивление они оказывают протеканию тока, то есть общее сопротивление Rобщ возрастает. Рассчитывается общее сопротивление последовательно соединенных резисторов по следующей формуле: Rобщ = R1 + R2 + R3+…+ Rn.
Последовательное и параллельное соединение резисторов.
Параллельное соединение резисторов
Параллельное соединение резисторов это соединение, в котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку (А), а концы в другую общую точку. При этом по каждому резистору течет свой ток.
При параллельном соединении при протекании тока из точки А в точку Б, он имеет несколько путей. Таким образом, увеличение числа параллельно соединенных резисторов ведет к увеличению путей протекания тока, то есть к уменьшению противодействия протеканию тока. А это значит, чем большее количество резисторов соединить параллельно, тем меньше станет значение общего сопротивления такого участка цепи (сопротивления между точкой А и Б.)Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением: 1/Rобщ= 1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn. Следует отметить, что здесь действует правило «меньше – меньшего». Это означает, что общее сопротивление всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора. Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов рассчитывается по следующей формуле Rобщ= R1*R2/R1+R2
Если имеет место два параллельно соединенных резистора с одинаковыми сопротивлениями, то их общее сопротивление будет равно половине сопротивления одного из них. Данный вид подключения характерен тем, что все элементы цепи соединяется выводами в одной точке друг другу, т.е. точка входа и выхода всех нагрузок сходятся в одну точку (или еще одно обозначение на схемах — //). Электроток, двигаясь по проводнику, дойдя до общего соединения делится на количество имеющихся веток.
Если представить движение воды в трубе, то можно сказать, что вода двигающиеся по одной трубе, равномерно перетекает в несколько отводов, подсоединенных к ней. В нашем случае заряженные электроны, двигающиеся по проводнику, также растекаются на количества предложенных веток в узле.
Каждый вид соединения находится под одинаковым напряжением:
- U = U1 = U2; Суммарная сила тока равняется суммарному значению тока каждого участка
- I = I1 + I2; Сопротивление цепи равно сумме величина обратных сопротивлению участка:
- 1/R = 1/R1 + 17R2 + . . . + 1/Rn; Сила тока пропорциональна сопротивлению каждого участка
- I1/I2=R2/R1.
Будет интересно➡ Как прочитать обозначение (маркировку) резисторов
Примеры расчета
Давайте рассмотрим пример. Цепь представлена на рисунке выше. Есть источник тока и два сопротивления. Пусть R1=1,2 кОм, R2= 800 Ом, а ток в цепи 2 А. По закону Ома U = I * R. Подставляем наши значения:
- U1 = R1 * I = 1200 Ом * 2 А = 2400 В;
- U2 = R2 * I = 800 Ом * 2А = 1600 В.
Общее напряжение цепи считается как сумма напряжений на резисторах: U = U1 + U2 = 2400 В + 1600 В = 4000 В. Полученную цифру можно проверить. Для этого найдем суммарное сопротивление цепи и умножим его на ток. R = R1 + R2 = 1200 Ом + 800 Ом = 2000 Ом. Если подставить в формулу напряжения при последовательном соединении сопротивлений, получаем: U = R * I = 2000 Ом * 2 А = 4000 В. Получаем, что общее напряжение данной цепи 4000 В. А теперь посмотрите на схему. На первом вольтметре (возле резистора R1) показания будут 2400 В, на втором — 1600 В. При этом напряжение источника питания — 4000 В.
Смешанное соединение резисторов
Смешанное соединение резисторов является комбинацией последовательного и параллельного соединения. Иногда подобную комбинацию называют последовательно-параллельным соединением. На этом рисунке видно, что резисторы R2 R3 соединены параллельно, а R1, комбинация R2 R3 и R4 последовательно.
Для расчета сопротивления таких соединений, всю цепь разбивают на простейшие участки, из параллельно или последовательно соединенных резисторов. Далее следуют следующему алгоритму:
- Определяют эквивалентное сопротивление участков с параллельным соединением резисторов.
- Если эти участки содержат последовательно соединенные резисторы, то сначала вычисляют их сопротивление.
- После расчета эквивалентных сопротивлений резисторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных сопротивлений.
- Рассчитывают сопротивления полученной схемы.
Схема смешанного подключения.
Применение делителя напряжения на резисторах
В радиоэлектронике есть много способов применения делителя напряжения. Вот только некоторые примеры где вы можете обнаружить их.
Потенциометры
Потенциометр представляет собой переменный резистор, который может быть использован для создания регулируемого делителя напряжения.
Изнутри потенциометр представляет собой резистор и скользящий контакт, который делит резистор на две части и передвигается между этими двумя частями. С внешней стороны, как правило, у потенциометра имеется три вывода: два контакта подсоединены к выводам резистора, в то время как третий (центральный) подключен к скользящему контакту.
Если контакты резистора подключения к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), то центральный вывод потенциометра будет имитировать делитель напряжения.
Переведите движок потенциометра в верхнее положение и напряжение на выходе будет равно входному напряжению. Теперь переведите движок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение. Если же установить ручку потенциометра в среднее положение, то мы получим половину входного напряжения.
Резистивные датчики
Большинство датчиков применяемых в различных устройствах представляют собой резистивные устройства. Фоторезистор представляет собой переменный резистор, который изменяет свое сопротивление, пропорциональное количеству света, падающего на него. Так же есть и другие датчики, такие как датчики давления, ускорения и термисторы и др.
Так же резистивный делитель напряжения помогает измерить напряжение при помощи микроконтроллера (при наличии АЦП).
Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.
Допустим, сопротивление фоторезистора изменяется от 1 кОм (при освещении) и до 10 кОм (при полной темноте). Если мы дополним схему постоянным сопротивлением примерно 5,6 кОм, то мы можем получить широкий диапазон изменения выходного напряжения при изменении освещенности фоторезистора.
Как мы видим, размах выходного напряжения при уровне освещения от яркого до темного получается в районе 2,45 вольт, что является отличным диапазоном для работы большинства АЦП.
Расчет гасящего резистора
В схемах аппаратуры связи часто возникает необходимость подать на потребитель меньшее напряжение, чем дает источник. В этом случае последовательно с основным потребителем включают дополнительное сопротивление, на котором гасится избыток напряжения источника. Такое сопротивление называется гасящим.
Будет интересно➡ Как рассчитать резистор для светодиода?
Напряжение источника тока распределяется по участкам последовательной цепи прямо пропорционально сопротивлениям этих участков. Рассмотрим схему включения гасящего сопротивления:
- Полезной нагрузкой в этой цепи является лампочка накаливания, рассчитанная на нормальную работу при величине напряжения Uл= 80 в и тока I =20 ма.
- Напряжение на зажимах источника тока U=120 в больше Uл, поэтому если подключить лампочку непосредственно к источнику, то через нее пройдет ток, превышающий нормальный, и она перегорит.
- Чтобы этого не случилось, последовательно с лампочкой включено гасящее сопротивление R гас.
Схема включения гасящего сопротивления резистора.
Расчет величины гасящего сопротивления при заданных значениях тока и напряжения потребителя сводится к следующему:
– определяется величина напряжения, которое должно быть погашено:
Uгас = Uист – Uпотр,
Uгас = 120 – 80 = 40в
определяется величина гасящего сопротивления
Rгас = Uгас / I
Rгас = 40 / 0,020 = 2000ом = 2 ком
Далее необходимо рассчитать мощность, выделяемую на гасящем сопротивлении по формуле
P = I2 * Rгас
P = 0,0202 * 2000 = 0,0004 * 2000 = 0,8вт
Зная величину сопротивления и расходуемую мощность, выбирают тип гасящего сопротивления.
Формула для делителя напряжения [объяснение]
Таблица содержания
- Что такое делитель напряжения?
- делитель напряжения с резисторами
- Делитель напряжения резистора
- Правило разделителя напряжения
- Уравнения разделителя напряжения с нагрузкой
- Как получить значение резистора, когда вы знаете VIT и VIN
- Устойчивость
- 5 -levider Divider Divider Divider Capacister 6665
- . Применение делителя напряжения
- Делитель напряжения с операционным усилителем
- Измерение датчика
- Сдвиг логического уровня
- Измерение высокого напряжения
- Стандартные резисторы
Что такое делитель напряжения?
Одной из самых полезных схем в электронике является делитель напряжения . Он состоит в том, чтобы получить более низкое напряжение ( Vout ) из более высокого значения напряжения ( Vout ). Чтобы получить это более низкое значение напряжения, используются два импеданса путем получения соотношения между входным и выходным напряжением.
Делитель напряжения с резисторами
Резистор Делитель напряжения
Хотя вы можете использовать катушки индуктивности или конденсаторы для снижения напряжения, наиболее распространенным импедансом для получения является сопротивление .
Правило делителя напряжения
Формула для делителя напряжения для расчета Vout основана на хорошо известном законе Ома , например:
Если R2 намного больше, чем R1, то Vout станет Vin. Но, если R1 намного больше, чем R2, Vout будет стремиться к 0 В.
Уравнения делителя напряжения с нагрузкой
Основная проблема этой схемы в том, что нагрузка оказывает огромное влияние. Если у нас к выходу подключена Rload , то результат может отличаться из-за того, что load влияет на . Вы должны учитывать это при проектировании такого рода схем. Если мы хотим учесть влияние нагрузки, то вам нужно использовать следующее выражение:
Где Req — это параллель между R2 и Rload, , например:
Как получить значение резистора, зная Vout и Vin
У вас может быть выходное и входное напряжение, поэтому вы хотите получить значение резисторов. В этом случае формула выглядит следующим образом:
Допуски сопротивления
Любая электронная часть имеет свои допуски из-за производственного процесса. У IEC есть стандарт для классификации сопротивлений в зависимости от допусков, называемый E-серией. Самая обычная E-серия — E24 (5%), E48 (2%), E96 (1%) и E192 (0,5% и более низкие допуски).
Наш калькулятор делителя напряжения вычисляет эквивалентное значение резистора в соответствии с выбранной серией E. Кроме того, он сравнивает результат без учета E-серии с результатом с применением E-серии , получая ошибку.
Делитель напряжения Конденсатор
Делитель напряжения для конденсаторов представляет собой схему для понижения Vout, образованного конденсаторами. Импеданс, равный для конденсаторов, называется реактивным сопротивлением и определяется следующим образом:
Емкостное реактивное сопротивление , Xc обратно пропорционально емкости и частоте.
Формула для расчета Vout для делителя напряжения аналогична формуле для резисторов. Вам просто нужно заменить R на Xc.
Применение делителя напряжения
Делитель напряжения с операционным усилителем
Как мы упоминали ранее, нагрузка может влиять на то, какое напряжение мы получаем на выходе резисторного делителя. Стать делителем напряжения самостоятельно на нагрузку , мы можем использовать операционный усилитель . У него огромный входной импеданс и довольно низкий выходной импеданс.
Выходное напряжение будет соответствовать той же формуле, которую мы уже видели. Но если мы подключим нагрузку к Vout, это не повлияет на напряжение, пока операционный усилитель U1 может проводить ток через нагрузку.
Измерение датчика
В настоящее время очень распространены датчики, такие как термисторы NTC (отрицательный температурный коэффициент). Это NTC резистор, номинал которого обратно пропорционален температуре. Таким образом, чем больше измеряется температура, тем меньше сопротивление мы получаем.
Значение Vout будет соответствовать правилу делителя напряжения. Вместо постоянного резистора R2 он имеет NTC в виде переменного резистора . Мы также можем поместить NTC на высокую сторону цепи.
Сдвиг логического уровня
Может быть связь для обмена информационными данными между цепями. Эти схемы могут «говорить» на другом языке, потому что их 9Логика 0042 — 5В, а не 3В. По этой причине логический переключатель уровня может использоваться для адаптации уровней напряжения между цепями.
Эта схема работает так, как мы видели.
Измерение высокого напряжения
Допустим, мы хотим измерить высокое напряжение , такое как сетевое напряжение, например, 110 или 250 В. Как вы понимаете, это напряжение может повредить схему измерения. АЦП от микроконтроллера, который обычно допускает от 0 до 5В. В этом случае Можно использовать схему делителя высокого напряжения . Он образован несколькими последовательными резисторами, чтобы избежать искровых напряжений между входом и выходом.
Чтобы предотвратить попадание высокого напряжения на Vout, RA и RB должны быть больше, чем R2 , чтобы снизить Vout до входного диапазона. Обратите внимание, что эта цепь не изолирована, поэтому, если кто-то коснется любой клеммы, это может привести к поражению электрическим током.
Стандартные резисторы
В следующей таблице показан стандарт EIA для резисторов. Это логарифмическое распределение, охватывающее десятилетие за десятилетием.
| E6 (20%) | E12 (10%) | E24 (5%) | E48 (2%) | E96 (1%) | (2%) | E96 (1%) | (2%) | (1%) | (2%) | (1%) | (2%) | (1%) | (2%) | (1%) | (2%) | (1%) | (2%) | (1%) | (2%) | ) 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 101 | |||||||||||||||||||||||||
| 102 | 102 | ||||||||||||||||||||||||
| 104 | |||||||||||||||||||||||||
| 105 | 105 | 105 | |||||||||||||||||||||||
| 106 | |||||||||||||||||||||||||
| 107 | 107 | ||||||||||||||||||||||||
| 109 | |||||||||||||||||||||||||
| 110 | 110 | 110 | 110 | ||||||||||||||||||||||
| 11819 12 | |||||||||||||||||||||||||
| 113 | 113 | ||||||||||||||||||||||||
| 114 | |||||||||||||||||||||||||
| 115 | 115 | 115 | |||||||||||||||||||||||
| 117 | |||||||||||||||||||||||||
| 118 | 118 | ||||||||||||||||||||||||
| 120 | |||||||||||||||||||||||||
| 120 | 120 | 121 | 121 | 121 | |||||||||||||||||||||
| 123 | |||||||||||||||||||||||||
| 124 | 124 | ||||||||||||||||||||||||
| 126 | |||||||||||||||||||||||||
| 127 | 127 | 127 | |||||||||||||||||||||||
| 129 | |||||||||||||||||||||||||
| 130 | 130 | ||||||||||||||||||||||||
| 132 | |||||||||||||||||||||||||
| 130 | 133 | 133 | 133 | ||||||||||||||||||||||
| 135 | |||||||||||||||||||||||||
| 137 | 137 | ||||||||||||||||||||||||
| 138 | |||||||||||||||||||||||||
| 1 | 0 | 140 | 140 | ||||||||||||||||||||||
| 142 | |||||||||||||||||||||||||
| 143 | 143 | ||||||||||||||||||||||||
| 145 | |||||||||||||||||||||||||
| 150 | 150 | 150 | 147 | 147 | 147 | ||||||||||||||||||||
| 149 | 9 | 150 | 150 | ||||||||||||||||||||||
| 152 | |||||||||||||||||||||||||
| 154 | 154 | 154 | |||||||||||||||||||||||
| 156 | |||||||||||||||||||||||||
| 158 | 158 | ||||||||||||||||||||||||
| 160 | |||||||||||||||||||||||||
| 160 | 91182282 | 162 | |||||||||||||||||||||||
| 164 | |||||||||||||||||||||||||
| 165 | 165 | ||||||||||||||||||||||||
| 167 | |||||||||||||||||||||||||
| 169 | 169 | 169 | |||||||||||||||||||||||
| 172 | |||||||||||||||||||||||||
| 174 | 174 | 3||||||||||||||||||||||||
| 176 | |||||||||||||||||||||||||
| 180 | 180 | 178 | 178 | 178 | |||||||||||||||||||||
| 180 | |||||||||||||||||||||||||
| 182 | 182 | ||||||||||||||||||||||||
| 184 | |||||||||||||||||||||||||
| 187 | 187 | 1871810 83||||||||||||||||||||||||
| 189 | |||||||||||||||||||||||||
| 191 | 191 | ||||||||||||||||||||||||
| 193 | |||||||||||||||||||||||||
| 200 | 196 | 196 | 196 | ||||||||||||||||||||||
| 198 | |||||||||||||||||||||||||
| 200 | 200 | 0 | 203 | ||||||||||||||||||||||
| 205 | 205 | 205 | |||||||||||||||||||||||
| 208 | |||||||||||||||||||||||||
| 210 | 210 | ||||||||||||||||||||||||
| 213 | |||||||||||||||||||||||||
| 220 | 220 | 220 | 215 | 215 | 215 | 218 | |||||||||||||||||||
| 221 | 221 | ||||||||||||||||||||||||
| 223 | |||||||||||||||||||||||||
| 226 | 226 | 226 | |||||||||||||||||||||||
| 229 | |||||||||||||||||||||||||
| 232 | 232 | ||||||||||||||||||||||||
| 234 | |||||||||||||||||||||||||
| 240 | 237 | 237 | 237 | ||||||||||||||||||||||
| 240 | |||||||||||||||||||||||||
| 243 | 243 | ||||||||||||||||||||||||
| 246 | |||||||||||||||||||||||||
| 249 | 249 | 249 | |||||||||||||||||||||||
| 5 8 9119 | 9020 | ||||||||||||||||||||||||
| 255 | 255 | ||||||||||||||||||||||||
| 258 | |||||||||||||||||||||||||
| 270 | 270 | 261 | 261 | 261 | |||||||||||||||||||||
| 264 | |||||||||||||||||||||||||
| 267 | 267 | ||||||||||||||||||||||||
| 182713 | |||||||||||||||||||||||||
| 274 | 274 | 274 | |||||||||||||||||||||||
| 277 | |||||||||||||||||||||||||
| 280 | 280 | ||||||||||||||||||||||||
| 284 | |||||||||||||||||||||||||
| 300 | 287 | 287 | 287 | ||||||||||||||||||||||
| 291 | 3 | 30209 | 294 | 294 | |||||||||||||||||||||
| 298 | |||||||||||||||||||||||||
| 301 | 301 | 301 | |||||||||||||||||||||||
| 305 | |||||||||||||||||||||||||
| 309 | 309 | ||||||||||||||||||||||||
| 312 | |||||||||||||||||||||||||
| 330 | 330 3300181 330316 | 316 | 316 | ||||||||||||||||||||||
| 320 | |||||||||||||||||||||||||
| 324 | 324 | ||||||||||||||||||||||||
| 328 | |||||||||||||||||||||||||
| 332 | 332 | 332 | |||||||||||||||||||||||
| 336 | |||||||||||||||||||||||||
| 340 | 340 | ||||||||||||||||||||||||
| 344 | |||||||||||||||||||||||||
| 360 | 348 | 348 | 348 | ||||||||||||||||||||||
| 352 | |||||||||||||||||||||||||
| 357 | 357 | ||||||||||||||||||||||||
| 361 | |||||||||||||||||||||||||
| 1 365 | 820182 | 365 | |||||||||||||||||||||||
| 370 | |||||||||||||||||||||||||
| 374 | 374 | ||||||||||||||||||||||||
| 379 | |||||||||||||||||||||||||
| 390 | 390 | 383 | 383 | 383 | |||||||||||||||||||||
| 388 | |||||||||||||||||||||||||
| 9180 9181 392 3922 | |||||||||||||||||||||||||
| 397 | |||||||||||||||||||||||||
| 402 | 402 | 402 | |||||||||||||||||||||||
| 407 | |||||||||||||||||||||||||
| 412 | 412 | ||||||||||||||||||||||||
| 417 | |||||||||||||||||||||||||
| 430 | 422 | 422 | 9182 422 181 4220193|||||||||||||||||||||||
| 427 | |||||||||||||||||||||||||
| 432 | 432 | ||||||||||||||||||||||||
| 437 | |||||||||||||||||||||||||
| 442 | 442 | 442 | |||||||||||||||||||||||
| 448 | |||||||||||||||||||||||||
| 453 | 453 | ||||||||||||||||||||||||
| 459 | |||||||||||||||||||||||||
| 470 | 470 | 470 | 464 | 464 | 464 | ||||||||||||||||||||
| 470 | |||||||||||||||||||||||||
| 475 | 475 | ||||||||||||||||||||||||
| 481 | |||||||||||||||||||||||||
| 487 | 487 | 908 908 | 493 | ||||||||||||||||||||||
| 499 | 499 | ||||||||||||||||||||||||
| 505 | |||||||||||||||||||||||||
| 510 | 511 | 511 | 511 | ||||||||||||||||||||||
| 517 | |||||||||||||||||||||||||
| 523 | 523 | ||||||||||||||||||||||||
| 9 | 530 | ||||||||||||||||||||||||
| 536 | 536 | 536 | |||||||||||||||||||||||
| 542 | |||||||||||||||||||||||||
| 549 | 549 | ||||||||||||||||||||||||
| 556 | |||||||||||||||||||||||||
| 560 | 560 | 562 | 562 | 562 | |||||||||||||||||||||
| 09 | 569 | ||||||||||||||||||||||||
| 576 | 576 | ||||||||||||||||||||||||
| 583 | |||||||||||||||||||||||||
| 590 | 590 | 590 | |||||||||||||||||||||||
| 597 | |||||||||||||||||||||||||
| 604 | 604 | ||||||||||||||||||||||||
| 612 | |||||||||||||||||||||||||
| 620 | 619 | 619 | 619 | ||||||||||||||||||||||
| 626 | |||||||||||||||||||||||||
| 634 | 634 | ||||||||||||||||||||||||
| 642 | |||||||||||||||||||||||||
| 649 | 649 | 649 | |||||||||||||||||||||||
| 0658 111932 09 | 665 | 665 | |||||||||||||||||||||||
| 673 | |||||||||||||||||||||||||
| 680 | 680 | 680 | 681 | 681 | 681 | ||||||||||||||||||||
| 690 | |||||||||||||||||||||||||
| 698 | 698 | ||||||||||||||||||||||||
| 706 | 715 | 715 | 715 | ||||||||||||||||||||||
| 723 | |||||||||||||||||||||||||
| 732 | 732 | ||||||||||||||||||||||||
| 741 | |||||||||||||||||||||||||
| 750 | 750 | 750 | 750 | ||||||||||||||||||||||
| 759 | 3 | 0 | 0 | 768 | 768 | ||||||||||||||||||||
| 777 | |||||||||||||||||||||||||
| 787 | 787 | 787 | |||||||||||||||||||||||
| 796 | |||||||||||||||||||||||||
| 806 | 806 | ||||||||||||||||||||||||
| 816 | |||||||||||||||||||||||||
| 820 | 1820 901 825 | 825 | 825 | ||||||||||||||||||||||
| 835 | |||||||||||||||||||||||||
| 845 | 845 | ||||||||||||||||||||||||
| 856 | |||||||||||||||||||||||||
| 866 | 866 | 866 | |||||||||||||||||||||||
| 876 | |||||||||||||||||||||||||
| 8 | 0181 887 | ||||||||||||||||||||||||
| 898 | |||||||||||||||||||||||||
| 910 | 909 | 909 | 909 | ||||||||||||||||||||||
| 920 | |||||||||||||||||||||||||
| 931 | 931 | ||||||||||||||||||||||||
| 942 | |||||||||||||||||||||||||
| 953 | 953 | 820182 | |||||||||||||||||||||||
| 965 | |||||||||||||||||||||||||
| 976 | 976 | ||||||||||||||||||||||||
| 988 |
Voltage Divider — Engineering
A simple делитель напряжения показан справа. Вам нужен источник напряжения (как батарейка) и два резистора. «Выходное напряжение» — это напряжение «по» R2.
Чтобы проанализировать эту схему, вы должны сначала заметить, что R1 и R2 соединены последовательно. Их общее сопротивление равно сумме (R1 + R2).
Ток в цепи везде одинаков, так как путь тока только один, т. е. последовательная цепь. Ток можно рассчитать, разделив Vin на (R1 + R2). Итак, I = Vin/(R1 + R2).
Выходное напряжение рассчитывается, как показано на схеме.
Делитель напряжения имеет ряд практических применений. В этих приложениях обычно требуется уменьшить входное напряжение на некоторый постоянный коэффициент. Например, если вы хотите получить половину, 10% или одну треть Vin, вы можете сделать это с помощью делителя напряжения.
В Интернете есть много информации — больше, чем мы рассмотрим на нашем занятии. Если вы ищете информацию, будьте осторожны, чтобы узнать, что мы не рассматриваем в нашем классе, и пусть это не сбивает вас с толку.
Вот страница Википедии о делителе напряжения. А вот еще сайт. И эта страница Hyper-Physics показывает, какое влияние оказывает «нагрузка» и мощность, рассеиваемая в цепи. (Рассеиваемая мощность также важна.)
Вот калькулятор делителя напряжения; иди проверь себя! Вот еще один калькулятор; попробуйте этот, если другой не работает.
В этом видео на YouTube больше информации, чем нам нужно, но все в порядке.
Делитель напряжения
Вопросы рассеивания мощности
Разработчики схем также должны учитывать рассеивание мощности. Каждый электронный компонент имеет абсолютную номинальную мощность. Это определяется тем, сколько тепла может «выдержать» устройство. Резисторы бывают различной мощности, включая 1/8, 1/4, 1/2, 1, 5 и 10 Вт. Более высокая мощность означает физически больший резистор. (Наиболее распространенным в этом классе является резистор 1/4 Вт.)
Несмотря на то, что устройство может быть рассчитано на определенную мощность, важно эксплуатировать его ниже этого значения. Это называется снижением мощности . Это обеспечивает безопасную и долговечную цепь. Аналогия — ваша машина: она может развивать максимальную скорость 100 миль в час, но вы не будете ездить на ней так быстро все время. (Вы бы хотели?) Типичное снижение мощности составляет 80 %. Это означает, например, что ваш резистор 0,25 Вт должен рассеивать не более 0,8 (0,25) = 0,2 Вт.
Вот несколько практических задач…
- Сделайте любой делитель напряжения, который уменьшает входное напряжение вдвое, т. е. Vвых = 0,5(Vвх).
- Найдите номинальное выходное напряжение, если Vin=6 В, R1=100 Ом и R2=200 Ом.
