V elektroniki je pravilo delilnika napetosti preprosto in najpomembnejše elektronsko vezje , ki se uporablja za spreminjanje velike napetosti v majhno napetost. Z uporabo samo i / p napetosti in dveh zaporednih uporov lahko dobimo o / p napetost. Tu je izhodna napetost del i / p napetosti. Najboljši primer za delilnik napetosti sta dva uporno povezana zaporedno. Ko napetost i / p deluje na par uporov in se napetost o / p prikaže iz povezave med njimi. Na splošno se ti delilniki uporabljajo za zmanjšanje velikosti napetosti ali za ustvarjanje referenčne napetosti in se uporabljajo tudi pri nizkih frekvencah kot dušilec signala. Za enosmerne in relativno nizke frekvence je lahko delilnik napetosti primerno popoln, če je izdelan samo iz uporov, pri katerih se frekvenčni odziv zahteva v širokem območju.
Kaj je pravilo delilnika napetosti?
Opredelitev: Na področju elektronike je delilnik napetosti osnovno vezje, ki se uporablja kot del izhodne napetosti. To vezje je lahko zasnovano z dvema uporoma, sicer pa vse pasivne komponente skupaj z napetostnim virom. Upore v vezju je mogoče povezati zaporedno, medtem ko je na te upore priključen vir napetosti. To vezje imenujemo tudi potencialni delilnik. Vhodna napetost se lahko prenaša med uporovoma v tokokrogu, tako da pride do delitve napetosti.
Kdaj uporabiti pravilo delilnika napetosti?
Pravilo delilnika napetosti se uporablja za reševanje vezij za poenostavitev rešitve. Z uporabo tega pravila lahko tudi temeljito rešite preprosta vezja. Glavni koncept tega pravila o delilniku napetosti je 'Napetost je razdeljena med dva upora, ki sta zaporedno povezana sorazmerno z njihovo upornostjo. Napetostni delilnik vključuje dva pomembna dela, to sta vezje in enačba.
Sheme različnih delilnikov napetosti
Napetostni delilnik vključuje vir napetosti na seriji dveh uporov. Morda boste videli različne napetostne tokokroge, narisane na različne načine, ki so prikazani spodaj. Ampak te različna vezja mora biti vedno enako.
Sheme delilnika napetosti
V zgornjih različnih vezjih delilnikov napetosti je upor R1 najbližji vhodni napetosti Vin, upor R2 pa najbližji ozemljitveni sponki. Padec napetosti na uporu R2 se imenuje Vout, ki je deljena napetost vezja.
Izračun delilnika napetosti
Upoštevajmo naslednje vezje, povezano z uporabo dveh uporov R1 in R2. Kjer je spremenljivi upor priključen med napetostnim virom. V spodnjem vezju je R1 upor med drsnim kontaktom spremenljivke in negativnim priključkom. R2 je upor med pozitivnim priključkom in drsnim kontaktom. To pomeni, da sta upora R1 in R2 zaporedno.
Pravilo delilnika napetosti z uporabo dveh uporov
Ohmov zakon pravi, da je V = IR
Iz zgornje enačbe lahko dobimo naslednje enačbe
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Uporaba Kirchhoffovega napetostnega zakona
KVL navaja, da kadar je algebraična vsota napetosti okoli zaprte poti v vezju enaka nič.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Torej
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Zato
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Zamenjava III v enačbah I in 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)
Zgornje vezje prikazuje napetostni delilnik med obema uporoma, ki je neposredno sorazmeren z njihovim uporom. To pravilo delilnika napetosti je mogoče razširiti na vezja, ki so zasnovana z več kot dvema uporoma.
Pravilo delilnika napetosti z uporabo treh uporov
Pravilo delitve napetosti za vezje dveh uporov
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
Enačba delilnika napetosti
Enačba pravila delilnika napetosti sprejme, ko poznate tri vrednosti v zgornjem vezju, to so vhodna napetost in vrednosti uporov. Z uporabo naslednje enačbe lahko najdemo izhodno napetost.
Trezor = Vin. R2 / R1 + R2
Zgornja enačba navaja, da je Vout (napetost o / p) neposredno sorazmeren Vin (vhodna napetost) in razmerju dveh uporov R1 in R2.
Uporni delilnik napetosti
To je zelo enostavno in preprosto vezje za načrtovanje in razumevanje. Osnovni tip pasivnega vezja delilnika napetosti je mogoče zgraditi z dvema zaporedno povezanima uporoma. To vezje uporablja pravilo delilnika napetosti za merjenje padca napetosti na vseh serijskih uporih. Vezje uporovnega delilnika napetosti je prikazano spodaj.
V uporovnem delilnem vezju sta oba upora, kot sta R1 in R2, povezana zaporedno. Torej bo tok toka v teh uporih enak. Zato zagotavlja padec napetosti (I * R) na vseh uporovnih napravah.
Uporovni tip
Z uporabo napetostnega vira se na to vezje napaja napetost. Z uporabo zakona KVL & Ohms za to vezje lahko izmerimo padec napetosti na uporu. Torej lahko tok toka v vezju dobimo kot
Z uporabo KVL
VS = VR1 + VR2
Po Ohmovem zakonu
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Pretok toka skozi serijsko vezje je I = V / R po Ohmovem zakonu. Torej je tok toka v obeh uporih enak. Zdaj lahko izračunamo padec napetosti na uporu R2 v vezju
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Podobno lahko padec napetosti na uporu R1 izračunamo kot
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Kapacitivni delilniki napetosti
Kapacitivni napetostni delilnik vezja ustvarja padce napetosti na kondenzatorjih, ki so povezani zaporedno z napajalnikom. Običajno se uporabljajo za zmanjšanje izredno visokih napetosti za zagotavljanje signala nizke izhodne napetosti. Trenutno so ti delilniki uporabni v tabličnih računalnikih, mobilnih napravah in zaslonih na osnovi zaslona na dotik.
Kapacitivni delilniki napetosti ne delujejo kot uporovna vezja delilnikov napetosti s sinusno napajalno napetostjo, ker lahko delitev napetosti med kondenzatorji izračunamo s pomočjo reaktancije kondenzatorjev (XC), ki je odvisna od frekvence napajanja.
Kapacitivni tip
Kapacitivno reaktančno formulo lahko dobimo kot
Xc = 1 / 2πfc
Kje:
Xc = kapacitivni reaktanc (Ω)
π = 3.142 (številska konstanta)
ƒ = frekvenca, izmerjena v hercih (Hz)
C = kapacitivnost, izmerjena v Faradih (F)
Odpornost vsakega kondenzatorja je mogoče izmeriti tako z napetostjo kot s frekvenco napajanja z izmeničnim tokom in jih nadomestiti v zgornji enačbi, da dobimo enakovredne padce napetosti na vsakem kondenzatorju. Kapacitivni delilnik napetosti je prikazan spodaj.
Z uporabo teh kondenzatorjev, ki so povezani v seriji, lahko ugotovimo efektivni padec napetosti na vsakem kondenzatorju glede na njihovo reaktanco, ko se priključijo na vir napetosti.
Xc1 = 1 / 2πfc1 in Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Kapacitivni delilniki ne omogočajo enosmernega vhoda.
Preprosta kapacitivna enačba za AC vhod je
Trezor = (C1 / C1 + C2). Vin
Induktivni delilniki napetosti
Induktivni delilniki napetosti bodo povzročili padce napetosti na tuljah, sicer so induktorji zaporedno priključeni na napajalnik AC. Sestavljen je iz tuljave, sicer enojne navitja, ki je ločena na dva dela, kjer koli je o / p napetost sprejeta iz enega od delov.
Najboljši primer tega induktivnega delilnika napetosti je avtotransformator, ki vključuje več točk točenja s sekundarnim navitjem. Induktivni delilnik napetosti med dvema induktorjema je mogoče izmeriti z reaktanco induktorja, označeno z XL.
Induktivni tip
Formulo induktivne reaktancije lahko dobimo kot
XL = 1 / 2πfL
„XL“ je induktivna reaktanca, izmerjena v ohmih (Ω)
π = 3.142 (številska konstanta)
„Ƒ“ je frekvenca, izmerjena v hercih (Hz)
„L“ je induktivnost, izmerjena v Henries (H)
Reaktanco obeh induktorjev lahko izračunamo, ko poznamo frekvenco in napetost napajanja z izmeničnim tokom in jih uporabimo po zakonu o delilniku napetosti, da dobimo padec napetosti na vseh induktorjih, ki je prikazan spodaj. Induktivno vezje delilnika napetosti je prikazano spodaj.
Z uporabo dveh induktorjev, ki sta zaporedno povezana v vezju, lahko izmerimo efektivne padce napetosti na vsakem kondenzatorju glede na njihovo reaktanco, ko so priključeni na vir napetosti.
XL1= 2πfL1 & XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
AC vhod lahko razdelimo z induktivnimi delilniki glede na induktivnost:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Ta enačba je za induktorje, ki niso medsebojno povezani, in medsebojna induktivnost v avtotransformatorju bo spremenila rezultate. Vhod enosmernega toka se lahko razdeli glede na upornost elementov v skladu s pravilom uporovnega delilnika.
Primeri težav z delilnikom napetosti
Težave z delilnikom napetosti je mogoče rešiti z uporabo zgornjih uporovnih, kapacitivnih in induktivnih vezij.
1). Predpostavimo, da je skupni upor spremenljivega upora 12 Ω. Drsni kontakt je nameščen na točki, kjer je upor razdeljen na 4 Ω in 8 Ω. Spremenljivi upor je povezan prek 2,5 V baterije. Preučimo napetost, ki se pojavi na voltmetru, priključenem na 4 Ω odsek spremenljivega upora.
V skladu s pravilom delilnika napetosti bodo padci napetosti,
Vout = 2,5Vx4 Ohm / 12Ohms = 0,83V
2). Ko sta kondenzatorja C1-8uF in C2-20uF zaporedno povezana v vezje, lahko efektivni padec napetosti izračunamo na vsakem kondenzatorju, ko sta priključena na 80Hz RMS napajanja in 80 voltov.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohmov
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 x 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). Ko sta dve induktorji L1-8 mH in L2- 15 mH povezani zaporedno, lahko izračunamo efektivni padec napetosti na vsakem kondenzatorju, ko se priključita na 40 voltov, 100 Hz RMS napajanja.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohma
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohma
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
Napetostne točke v razdelilni mreži
Ko je število uporov zaporedno priključeno na napetostni vir Vs v tokokrogu, potem lahko različne točke odpiranja napetosti štejemo za A, B, C, D in E
Skupno upornost v tokokrogu lahko izračunamo tako, da dodamo vse vrednosti upora, kot so 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-ohmov. Ta vrednost upora bo omejila trenutni tok v celotnem vezju, ki ustvarja napetost (VS).
Različne enačbe, ki se uporabljajo za izračun padca napetosti na uporih, so VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD in VR4 = VDE.
Ravni napetosti na vsaki točki se izračunajo glede na priključek GND (0V). Zato bo raven napetosti na točki „D“ enaka VDE, medtem ko bo raven napetosti na točki „C“ enaka VCD + VDE. Tu je raven napetosti v točki 'C' količina dveh padcev napetosti na dveh uporih R3 in R4.
Torej z izbiro ustreznega nabora vrednosti uporov lahko naredimo vrsto padcev napetosti. Ti padci napetosti bodo imeli relativno napetostno vrednost, ki jo dobimo samo iz napetosti. V zgornjem primeru je vsaka vrednost napetosti o / p pozitivna, saj je negativni terminal napetosti (VS) priključen na ozemljitveni terminal.
Uporaba delilnika napetosti
The uporabe delilnika votlage vključujejo naslednje.
- Napetostni delilnik se uporablja samo tam, kjer se napetost uravnava s padcem določene napetosti v vezju. Uporablja se predvsem v takšnih sistemih, kjer ni nujno, da je treba energetsko učinkovitost obravnavati resno.
- V našem vsakdanjem življenju se v potenciometrih najpogosteje uporablja napetostni delilnik. Najboljši primeri potenciometrov so gumb za nastavitev glasnosti, pritrjen na naše glasbene sisteme, radijske tranzistorje itd. Osnovna zasnova potenciometra vključuje tri zatiče, ki so prikazani zgoraj. Pri tem sta dva zatiča povezana z uporom, ki je znotraj potenciometra, preostali zatič pa je povezan z brisalnim kontaktom, ki drsi na uporu. Ko nekdo spremeni gumb na potenciometru, se bo napetost pojavila na stabilnih kontaktih in brisalnih kontaktih v skladu s pravilom delilnika napetosti.
- Napetostni delilniki se uporabljajo za prilagajanje ravni signala za merjenje napetosti in pristranskosti aktivnih naprav v ojačevalnikih. Multimeter in Wheatstoneov most vključujeta delilnike napetosti.
- Napetostni delilniki se lahko uporabljajo za merjenje upora senzorja. Za oblikovanje napetostnega delilnika je senzor serijsko povezan z znanim uporom in znana napetost deluje na delilnik. The analogno-digitalni pretvornik mikrokrmilnika priključen na osrednjo pipo delilnika, tako da je mogoče izmeriti napetost pipe. Z uporabo znanega upora lahko izračunamo izmerjeno upornost senzorja napetosti.
- Napetostni delilniki se uporabljajo pri merjenju senzorja, napetosti, premiku logičnega nivoja in prilagajanju nivoja signala.
- Na splošno se pravilo uporovnega razdelilnika v glavnem uporablja za izdelavo referenčnih napetosti, sicer zmanjšuje velikost napetosti, tako da je merjenje zelo preprosto. Poleg tega to delujejo kot dušilci signala pri nizki frekvenci
- Uporablja se v primeru izredno manj frekvenc in enosmernega toka
- Kapacitivni delilnik napetosti, ki se uporablja za prenos moči za kompenzacijo nosilne kapacitivnosti in merjenja visoke napetosti
To je vse o delitvi napetosti pravilo za vezja, to pravilo velja za izmenične in enosmerne napetostne vire. Nadalje, kakršni koli dvomi glede tega koncepta oz elektronika in električni projekti , prosim, dajte svoje povratne informacije s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je glavna naloga pravila delilnika napetosti?
