V elektronice je pravidlo děliče napětí jednoduché a nejdůležitější elektronický obvod , který se používá ke změně velkého napětí na malé napětí. Použitím pouze i / p napětí a dvou sériových rezistorů můžeme získat o / p napětí. Zde je výstupní napětí zlomkem i / p napětí. Nejlepším příkladem děliče napětí jsou dva rezistory zapojené do série. Když je napětí i / p přivedeno na dvojici rezistoru a napětí o / p se objeví ze spojení mezi nimi. Obecně se tyto děliče používají ke snížení velikosti napětí nebo k vytvoření referenčního napětí a také se používají při nízkých frekvencích jako tlumič signálu. Pro stejnosměrné a relativně nízké frekvence může být dělič napětí vhodně dokonalý, pokud je vyroben pouze z odporů, kde je požadována frekvenční odezva v širokém rozsahu.
Co je pravidlo děliče napětí?
Definice: V oblasti elektroniky je dělič napětí základním obvodem, který se používá k generování části jeho vstupního napětí jako výstupu. Tento obvod může být navržen se dvěma odpory, jinak s pasivními součástmi spolu se zdrojem napětí. Odpory v obvodu mohou být zapojeny do série, zatímco zdroj napětí je připojen přes tyto odpory. Tento obvod se také nazývá dělič potenciálu. Vstupní napětí může být přenášeno mezi dvěma odpory v obvodu, takže dochází k rozdělení napětí.
Kdy použít pravidlo rozdělovače napětí?
Pravidlo děliče napětí se používá k řešení obvodů ke zjednodušení řešení. Použitím tohoto pravidla lze také důkladně vyřešit jednoduché obvody. Hlavní koncept tohoto pravidla děliče napětí je „Napětí je rozděleno mezi dva odpory, které jsou zapojeny do série přímo úměrně jejich odporu. Dělič napětí zahrnuje dvě důležité části, kterými jsou obvod a rovnice.
Různá schémata rozdělovače napětí
Dělič napětí obsahuje zdroj napětí napříč řadou dvou rezistorů. Můžete vidět různé napěťové obvody nakreslené různými způsoby, které jsou uvedeny níže. Ale tyhle různé obvody by měla být vždy stejná.
Schémata rozdělovače napětí
Ve výše uvedených různých obvodech děliče napětí je rezistor R1 nejblíže vstupnímu napětí Vin a rezistor R2 je nejblíže zemnící svorce. Pokles napětí na rezistoru R2 se nazývá Vout, což je rozdělené napětí obvodu.
Výpočet děliče napětí
Uvažujme následující obvod připojený pomocí dvou rezistorů R1 a R2. Kde je proměnný rezistor připojen mezi zdrojem napětí. V níže uvedeném obvodu je R1 odpor mezi posuvným kontaktem proměnné a zápornou svorkou. R2 je odpor mezi kladným pólem a posuvným kontaktem. To znamená, že dva odpory R1 a R2 jsou v sérii.
Pravidlo děliče napětí pomocí dvou rezistorů
Ohmův zákon stanoví, že V = IR
Z výše uvedené rovnice můžeme získat následující rovnice
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Uplatňování Kirchhoffova zákona o napětí
KVL uvádí, že když se algebraický součet napětí kolem uzavřené cesty v obvodu rovná nule.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Proto
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Proto
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Nahrazení III v rovnicích 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)
Výše uvedený obvod ukazuje dělič napětí mezi dvěma odpory, který je přímo úměrný jejich odporu. Toto pravidlo děliče napětí lze rozšířit na obvody navržené s více než dvěma odpory.
Pravidlo děliče napětí pomocí tří rezistorů
Pravidlo dělení napětí pro více než dva rezistorové 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
Rovnice děliče napětí
Rovnice pravidla děliče napětí přijímá, když znáte tři hodnoty ve výše uvedeném obvodu, jsou to vstupní napětí a dvě hodnoty odporu. Pomocí následující rovnice můžeme zjistit výstupní napětí.
Vault = Vin. R2 / R1 + R2
Výše uvedená rovnice uvádí, že Vout (napětí o / p) je přímo úměrné Vin (vstupní napětí) a poměru dvou odporů R1 a R2.
Oddělovač odporového napětí
Jedná se o velmi snadný a jednoduchý obvod, který lze navrhnout a pochopit. Základní typ obvodu pasivního děliče napětí lze postavit se dvěma rezistory, které jsou zapojeny do série. Tento obvod používá pravidlo děliče napětí k měření poklesu napětí na každém sériovém rezistoru. Obvod odporového děliče napětí je zobrazen níže.
V obvodu odporového děliče jsou dva odpory jako R1 a R2 zapojeny do série. Tok proudu v těchto rezistorech bude tedy stejný. Proto poskytuje pokles napětí (I * R) napříč každým odporem.
Odporový typ
Pomocí zdroje napětí se na tento obvod přivádí napájecí napětí. Použitím zákona KVL & Ohms na tento obvod můžeme měřit pokles napětí na rezistoru. Tok proudu v obvodu lze tedy dát jako
Použitím KVL
VS = VR1 + VR2
Podle Ohmova zákona
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Tok proudu sériovým obvodem je podle Ohmova zákona I = V / R. Tok proudu je tedy v obou rezistorech stejný. Nyní tedy můžeme vypočítat pokles napětí na rezistoru R2 v obvodu
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Podobně lze pokles napětí na rezistoru R1 vypočítat jako
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Kapacitní děliče napětí
Kapacitní obvod děliče napětí generuje poklesy napětí na kondenzátorech, které jsou zapojeny do série se střídavým napájením. Obvykle se používají ke snížení extrémně vysokého napětí pro poskytování signálu s nízkým výstupním napětím. V současné době jsou tyto rozdělovače použitelné v tabletech, mobilních zařízeních a zobrazovacích zařízeních založených na dotykové obrazovce.
Stejně jako odporové obvody děliče napětí, kapacitní děliče napětí pracují se sinusovým střídavým napájením, protože rozdělení napětí mezi kondenzátory lze vypočítat pomocí reaktance kondenzátorů (XC), který závisí na frekvenci střídavého napájení.
Kapacitní typ
Vzorec kapacitní reaktance lze odvodit jako
Xc = 1 / 2πfc
Kde:
Xc = kapacitní reaktance (Ω)
π = 3 142 (číselná konstanta)
ƒ = Frekvence měřená v Hz (Hz)
C = kapacita měřená ve Faradech (F)
Reaktanci každého kondenzátoru lze měřit napětím i frekvencí střídavého napájení a nahradit je ve výše uvedené rovnici, aby se dosáhlo ekvivalentních poklesů napětí na každém kondenzátoru. Obvod děliče kapacitního napětí je uveden níže.
Použitím těchto kondenzátorů, které jsou zapojeny do série, můžeme určit pokles napětí RMS na každém kondenzátoru z hlediska jejich reaktance, jakmile se připojí ke zdroji napětí.
Xc1 = 1 / 2πfc1 a Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
PROTIC1= Vs (XC1/ XCT)
PROTIC2= Vs (XC2/ XCT)
Kapacitní děliče neumožňují stejnosměrný vstup.
Jednoduchá kapacitní rovnice pro AC vstup je
Vault = (C1 / C1 + C2). Vin
Indukční děliče napětí
Indukční děliče napětí vytvoří úbytky napětí na cívkách, jinak jsou induktory zapojeny do série přes napájecí zdroj. Skládá se z cívky, jinak jednoduchého vinutí, která je rozdělena na dvě části, kdykoli je z jedné části přijímáno o / p napětí.
Nejlepším příkladem tohoto indukčního děliče napětí je autotransformátor včetně několika odboček se sekundárním vinutím. Indukční dělič napětí mezi dvěma induktory lze měřit prostřednictvím reaktance induktoru označené XL.
Indukční typ
Vzorec indukční reaktance lze odvodit jako
XL = 1 / 2πfL
„XL“ je indukční reaktance měřená v ohmech (Ω)
π = 3 142 (číselná konstanta)
„Ƒ“ je frekvence měřená v Hz (Hz)
„L“ je indukčnost měřená v Henries (H)
Reaktanci dvou induktorů lze vypočítat, jakmile známe frekvenci a napětí střídavého napájení a využijeme je pomocí zákona děliče napětí k získání poklesu napětí na každém induktoru, jak je uvedeno níže. Obvod děliče indukčního napětí je uveden níže.
Použitím dvou induktorů, které jsou zapojeny do série v obvodu, můžeme měřit poklesy RMS napětí na každém kondenzátoru, pokud jde o jejich reaktanci, jakmile se připojí ke zdroji napětí.
XL1= 2πfL1 a XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
PROTIL1 = Vs ( XL1/ XLT)
PROTIL2 = Vs ( XL2/ XLT)
Střídavý vstup lze rozdělit indukčními děliči na základě indukčnosti:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Tato rovnice je pro induktory, které neinteragují a vzájemná indukčnost v autotransformátoru změní výsledky. DC vstup se může rozdělit na základě odporu prvků podle pravidla odporového děliče.
Příklad problémů s děličem napětí
Ukázkové problémy s děličem napětí lze vyřešit pomocí výše uvedených odporových, kapacitních a indukčních obvodů.
1). Předpokládejme, že celkový odpor proměnného rezistoru je 12 Ω. Posuvný kontakt je umístěn v bodě, kde je odpor rozdělen na 4 Ω a 8Ω. Variabilní odpor je připojen přes 2,5 V baterii. Podívejme se na napětí, které se objeví na voltmetru připojeném na 4 Ω sekci variabilního rezistoru.
Podle pravidla děliče napětí poklesy napětí budou,
Vout = 2,5 Vx4 Ohmy / 12 Ohmů = 0,83 V.
2). Když jsou dva kondenzátory C1-8uF a C2-20uF zapojeny do série v obvodu, lze vypočítat poklesy RMS napětí na každém kondenzátoru, pokud jsou připojeny k napájení 80 Hz RMS a 80 voltů.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohmů
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohmů
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). Když jsou dva induktory L1-8 mH a L2-15 mH zapojeny do série, můžeme vypočítat pokles napětí RMS na každém kondenzátoru, který lze vypočítat, jakmile jsou připojeny k napájení 40 V, 100 Hz RMS.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohmů
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohmů
XLT = XL1 + XL2
14,444 ohmů
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 voltů
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 voltů
Odbočné body napětí v rozdělovací síti
Když je počet odporů zapojen do série napříč napěťovým zdrojem Vs v obvodu, pak lze považovat různá odbočná místa napětí za A, B, C, D & E
Celkový odpor v obvodu lze vypočítat sečtením všech hodnot odporu, jako je 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kiloohmů. Tato hodnota odporu omezí tok proudu v obvodu, který generuje napájecí napětí (VS).
Různé rovnice, které se používají k výpočtu úbytku napětí na rezistorech, jsou VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD a VR4 = VDE.
Úrovně napětí v každém odbočce se počítají s ohledem na svorku GND (0V). Úroveň napětí v bodě „D“ bude proto ekvivalentní VDE, zatímco úroveň napětí v bodě „C“ bude ekvivalentní VCD + VDE. Zde je úroveň napětí v bodě „C“ míra dvou poklesů napětí na dvou rezistorech R3 a R4.
Takže výběrem vhodné sady hodnot rezistorů můžeme provést řadu poklesů napětí. Tyto poklesy napětí budou mít relativní hodnotu napětí, která je dosažena pouze z napětí. Ve výše uvedeném příkladu je každá hodnota napětí o / p kladná, protože záporná svorka napájecího zdroje (VS) je připojena k uzemňovací svorce.
Aplikace děliče napětí
The aplikace děliče votlage zahrnout následující.
- Dělič napětí se používá pouze tam, kde je napětí regulováno poklesem konkrétního napětí v obvodu. Používá se hlavně v takových systémech, kde energetická účinnost nemusí být nutně brána vážně.
- V našem každodenním životě se nejčastěji dělič napětí používá v potenciometrech. Nejlepším příkladem potenciometrů je knoflík ladění hlasitosti připojený k našim hudebním systémům a rádiovým tranzistorům atd. Základní konstrukce potenciometru zahrnuje tři piny, které jsou uvedeny výše. Tím jsou dva kolíky připojeny k rezistoru, který je uvnitř potenciometru, a zbývající kolík je spojen se stíracím kontaktem, který klouže na rezistoru. Když někdo změní knoflík na potenciometru, objeví se napětí na stabilních kontaktech a stíracím kontaktu podle pravidla děliče napětí.
- Rozdělovače napětí se používají k úpravě úrovně signálu, k měření napětí a zkreslení aktivních zařízení v zesilovačích. Multimetr a Wheatstoneův můstek obsahují děliče napětí.
- K měření odporu snímače lze použít děliče napětí. Pro vytvoření děliče napětí je senzor zapojen do série se známým odporem a známé napětí je aplikováno na dělič. The analogově-digitální převodník mikrokontroléru je připojen ke středové odbočce děliče, takže lze měřit odbočkové napětí. Použitím známého odporu lze vypočítat odpor měřeného napětí snímače.
- Rozdělovače napětí se používají při měření senzoru, napětí, posunu logické úrovně a nastavení úrovně signálu.
- Obecně se pravidlo děliče rezistoru používá hlavně k výrobě referenčních napětí, která jinak snižují velikost napětí, takže měření je velmi jednoduché. Navíc se jedná o tlumiče signálu při nízké frekvenci
- Používá se v případě extrémně méně frekvencí a stejnosměrného proudu
- Kapacitní dělič napětí používaný při přenosu energie pro kompenzaci zátěžové kapacity a měření vysokého napětí.
To je vše o dělení napětí pravidlo s obvody, toto pravidlo platí pro zdroje střídavého i stejnosměrného napětí. Kromě toho jakékoli pochybnosti týkající se tohoto konceptu nebo elektronika a elektrotechnika , poskytněte nám svůj názor komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka, jaká je hlavní funkce pravidla děliče napětí?
