În electronică, regula divizorului de tensiune este simplă și cea mai importantă circuit electronic , care este folosit pentru a schimba o tensiune mare într-o tensiune mică. Folosind doar o tensiune i / p și două rezistențe din serie putem obține o tensiune o / p. Aici, tensiunea de ieșire este o fracțiune din tensiunea i / p. Cel mai bun exemplu pentru un divizor de tensiune este că două rezistențe sunt conectate în serie. Când tensiunea i / p este aplicată peste perechea rezistorului și tensiunea o / p va apărea din conexiunea dintre ele. În general, aceste divizoare sunt utilizate pentru a reduce magnitudinea tensiunii sau pentru a crea tensiune de referință și, de asemenea, utilizate la frecvențe joase ca atenuator de semnal. Pentru frecvențe de curent continuu și relativ scăzute, un divizor de tensiune poate fi în mod corespunzător perfect dacă este format doar din rezistențe unde răspunsul de frecvență este necesar într-un interval larg.
Care este regula divizorului de tensiune?
Definiție: În domeniul electronicii, un divizor de tensiune este un circuit de bază, utilizat pentru a genera o parte din tensiunea sa de intrare ca o ieșire. Acest circuit poate fi proiectat cu două rezistențe, altfel orice componente pasive împreună cu o sursă de tensiune. Rezistențele din circuit pot fi conectate în serie, în timp ce o sursă de tensiune este conectată la aceste rezistențe. Acest circuit este, de asemenea, numit un divizor de potențial. Tensiunea de intrare poate fi transmisă între cele două rezistențe din circuit, astfel încât să aibă loc divizarea tensiunii.
Când se folosește regula divizorului de tensiune?
Regula divizorului de tensiune este utilizată pentru a rezolva circuite pentru a simplifica soluția. Aplicarea acestei reguli poate, de asemenea, rezolva complet circuitele simple. Conceptul principal al acestei reguli de divizare a tensiunii este „Tensiunea este împărțită între două rezistențe care sunt conectate în serie direct proporțional cu rezistența lor. Divizorul de tensiune implică două părți importante: circuitul și ecuația.
Scheme diferite de divizare a tensiunii
Un divizor de tensiune include o sursă de tensiune într-o serie de două rezistențe. Este posibil să vedeți diferitele circuite de tensiune desenate în moduri diferite, care sunt prezentate mai jos. Dar acestea circuite diferite ar trebui să fie întotdeauna la fel.
Schemele divizorului de tensiune
În diferitele circuite de divizare a tensiunii de mai sus, rezistorul R1 este cel mai apropiat de tensiunea de intrare Vin, iar rezistorul R2 este cel mai apropiat de terminalul de masă. Căderea de tensiune pe rezistorul R2 se numește Vout, care este tensiunea divizată a circuitului.
Calculul divizorului de tensiune
Să luăm în considerare următorul circuit conectat utilizând două rezistențe R1 și R2. Unde rezistorul variabil este conectat între sursa de tensiune. În circuitul de mai jos, R1 este rezistența dintre contactul glisant al variabilei și terminalul negativ. R2 este rezistența dintre terminalul pozitiv și contactul glisant. Asta înseamnă că cele două rezistențe R1 și R2 sunt în serie.
Regula divizorului de tensiune folosind două rezistențe
Legea lui Ohm prevede că V = IR
Din ecuația de mai sus, putem obține următoarele ecuații
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Aplicarea legii voltajului lui Kirchhoff
KVL afirmă că atunci când suma algebrică a tensiunii în jurul unei căi închise într-un circuit este egală cu zero.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Prin urmare
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Prin urmare
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Înlocuind III în ecuațiile I și 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)
Circuitul de mai sus arată divizorul de tensiune dintre cele două rezistențe, care este direct proporțional cu rezistența lor. Această regulă de divizare a tensiunii poate fi extinsă la circuite proiectate cu mai mult de două rezistențe.
Regula divizorului de tensiune folosind trei rezistoare
Regula diviziunii de tensiune pentru circuitul cu rezistență de peste două
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
Ecuația divizorului de tensiune
Ecuația regulii divizorului de tensiune acceptă atunci când cunoașteți cele trei valori din circuitul de mai sus, acestea fiind tensiunea de intrare și cele două valori ale rezistorului. Folosind următoarea ecuație, putem găsi tensiunea de ieșire.
Seif = Vin. R2 / R1 + R2
Ecuația de mai sus afirmă că Vout (tensiunea o / p) este direct proporțională cu Vin (tensiunea de intrare) și raportul a două rezistențe R1 și R2.
Divizor de tensiune rezistiv
Acesta este un circuit foarte ușor și simplu de proiectat și de înțeles. Tipul de bază al unui circuit divizor de tensiune pasiv poate fi construit cu două rezistențe care sunt conectate în serie. Acest circuit utilizează regula divizorului de tensiune pentru a măsura căderea de tensiune pe fiecare rezistor de serie. Circuitul divizor de tensiune rezistiv este prezentat mai jos.
În circuitul divizor rezistiv, cele două rezistențe precum R1 și R2 sunt conectate în serie. Deci fluxul de curent în aceste rezistențe va fi același. Prin urmare, oferă o cădere de tensiune (I * R) la fiecare rezistiv.
Tip rezistiv
Folosind o sursă de tensiune, o sursă de tensiune este aplicată acestui circuit. Prin aplicarea legii KVL & Ohms la acest circuit, putem măsura căderea de tensiune pe rezistor. Deci fluxul de curent în circuit poate fi dat ca
Prin aplicarea KVL
VS = VR1 + VR2
Conform Legii lui Ohm
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Fluxul de curent prin circuitul de serie este I = V / R conform Legii lui Ohm. Deci fluxul de curent este același în ambele rezistențe. Deci, acum se poate calcula căderea de tensiune pe rezistorul R2 din circuit
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
În mod similar, căderea de tensiune pe rezistorul R1 poate fi calculată ca
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Divizoare capacitive de tensiune
Circuitul divizor de tensiune capacitiv generează căderi de tensiune pe condensatori care sunt conectați în serie cu o sursă de curent alternativ. De obicei, acestea sunt utilizate pentru a reduce tensiunile extrem de mari pentru a furniza un semnal de tensiune scăzută. În prezent, aceste separatoare sunt aplicabile pe tablete, dispozitive mobile și dispozitive de afișare bazate pe ecran tactil.
La fel ca circuitele divizoare de tensiune rezistive, divizoarele de tensiune capacitive funcționează cu o sursă de alimentare AC sinusoidală, deoarece diviziunea de tensiune între condensatori poate fi calculată cu ajutorul reactanței condensatorilor (XC) care depinde de frecvența alimentării cu curent alternativ.
Tip capacitiv
Formula reactanței capacitive poate fi derivată ca
Xc = 1 / 2πfc
Unde:
Xc = Reactanța capacitivă (Ω)
π = 3.142 (a numeric constant)
ƒ = Frecvența măsurată în Hz (Hz)
C = Capacitate măsurată în Farads (F)
Reactanța fiecărui condensator poate fi măsurată de tensiune, precum și de frecvența sursei de curent alternativ și le înlocuiește în ecuația de mai sus pentru a obține căderile de tensiune echivalente pe fiecare condensator. Circuitul divizor de tensiune capacitiv este prezentat mai jos.
Prin utilizarea acestor condensatori care sunt conectați în serie, putem determina căderea de tensiune RMS pe fiecare condensator în termeni de reactanță a acestora odată ce s-au conectat la o sursă de tensiune.
Xc1 = 1 / 2πfc1 și Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Separatoarele capacitive nu permit intrarea DC.
O ecuație capacitivă simplă pentru o intrare AC este
Seif = (C1 / C1 + C2) .Vin
Divizoare de tensiune inductive
Divizorii de tensiune inductivi vor crea căderi de tensiune pe bobine, altfel inductoarele sunt conectate în serie printr-o sursă de curent alternativ. Se compune dintr-o bobină, altfel înfășurată singură, care este separată în două părți oriunde se primește tensiunea o / p de la una dintre părți.
Cel mai bun exemplu al acestui divizor de tensiune inductiv este autotransformatorul care include mai multe puncte de atingere cu înfășurarea sa secundară. Un divizor de tensiune inductiv între doi inductori poate fi măsurat prin reactanța inductorului notat cu XL.
Tip inductiv
Formula reactanței inductive poate fi derivată ca
XL = 1 / 2πfL
„XL” este o reactanță inductivă măsurată în ohmi (Ω)
π = 3.142 (a numeric constant)
„Ƒ” este frecvența măsurată în Hz (Hz)
„L” este o inductanță măsurată în Henries (H)
Reactanța celor două inductoare poate fi calculată odată ce cunoaștem frecvența și tensiunea sursei de curent alternativ și le utilizăm prin legea divizorului de tensiune pentru a obține căderea de tensiune la fiecare inductor este prezentată mai jos. Circuitul divizor de tensiune inductiv este prezentat mai jos.
Folosind doi inductori care sunt conectați în serie în circuit, putem măsura căderile de tensiune RMS pe fiecare condensator în termeni de reactanță a acestora odată ce s-au conectat la o sursă de tensiune.
XL1= 2πfL1 & XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
Intrarea de curent alternativ poate fi împărțită prin divizoare inductive pe baza inductanței:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Această ecuație este pentru inductori care nu interacționează, iar inductanța reciprocă într-un autotransformator va schimba rezultatele. Intrarea de curent continuu se poate împărți în funcție de rezistența elementelor în conformitate cu regula divizorului rezistiv.
Exemplu de probleme de divizor de tensiune
Problemele exemplului divizorului de tensiune pot fi rezolvate folosind circuitele rezistive, capacitive și inductive de mai sus.
1). Să presupunem că rezistența totală a unui rezistor variabil este de 12 Ω. Contactul glisant este poziționat într-un punct în care rezistența este împărțită în 4 Ω și 8Ω. Rezistorul variabil este conectat la o baterie de 2,5 V. Să examinăm tensiunea care apare pe voltmetrul conectat în secțiunea de 4 Ω a rezistorului variabil.
Conform regulii divizorului de tensiune, căderile de tensiune vor fi,
Vout = 2,5Vx4 Ohmi / 12Ohms = 0,83V
2). Când cei doi condensatori C1-8uF și C2-20uF sunt conectați în serie în circuit, căderile de tensiune RMS pot fi calculate pe fiecare condensator atunci când sunt conectate la o sursă de 80Hz RMS și 80 de volți.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 ohmi
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohmi
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). Când cei doi inductori L1-8 mH și L2- 15 mH sunt conectați în serie, putem calcula căderea de tensiune RMS pe fiecare condensator poate fi calculată odată ce s-au conectat la 40 volți, 100Hz alimentare RMS.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohmi
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohmi
XLT = XL1 + XL2
14,444 ohmi
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volți
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volți
Puncte de atingere a tensiunii într-o rețea de divizare
Când numărul de rezistențe este conectat în serie pe o sursă de tensiune Vs într-un circuit, atunci diferite puncte de tensiune pot fi considerate ca A, B, C, D și E
Rezistența totală din circuit poate fi calculată prin adăugarea tuturor valorilor rezistenței, cum ar fi 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilohmi. Această valoare a rezistenței va restricționa fluxul de curent pe tot circuitul care generează alimentarea cu tensiune (VS).
Diferitele ecuații care sunt utilizate pentru a calcula căderea de tensiune pe rezistențe sunt VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD și VR4 = VDE.
Nivelurile de tensiune la fiecare punct de atingere sunt calculate în raport cu terminalul GND (0V). Prin urmare, nivelul de tensiune la punctul ‘D’ va fi echivalent cu VDE, în timp ce nivelul de tensiune la punctul ‘C’ va fi echivalent cu VCD + VDE. Aici, nivelul de tensiune la punctul ‘C’ este cantitatea celor două căderi de tensiune pe două rezistențe R3 și R4.
Deci, selectând un set adecvat de valori ale rezistorului, putem face o serie de căderi de tensiune. Aceste căderi de tensiune vor avea o valoare relativă a tensiunii care se obține numai din tensiune. În exemplul de mai sus, fiecare valoare a tensiunii o / p este pozitivă, deoarece terminalul negativ al sursei de tensiune (VS) este conectat la terminalul de masă.
Aplicații ale divizorului de tensiune
aplicații ale împărțitorului de voturi include următoarele.
- Divizorul de tensiune este utilizat numai acolo unde tensiunea este reglată prin scăderea unei anumite tensiuni într-un circuit. Este utilizat în principal în astfel de sisteme în care eficiența energetică nu trebuie neapărat luată în considerare în mod serios.
- În viața noastră de zi cu zi, cel mai frecvent divizorul de tensiune este utilizat în potențiometre. Cele mai bune exemple pentru potențiometre sunt butonul de reglare a volumului atașat sistemelor noastre de muzică și tranzistoarelor radio etc. Designul de bază al potențiometrului include trei pini care sunt arătați mai sus. În acest sens, doi pini sunt conectați la rezistorul care se află în interiorul potențiometrului, iar pinul rămas este conectat cu un contact de ștergere care alunecă pe rezistor. Când cineva schimbă butonul de pe potențiometru, atunci tensiunea va apărea peste contactele stabile și contactul de ștergere în conformitate cu regula divizorului de tensiune.
- Separatoarele de tensiune sunt utilizate pentru a regla nivelul semnalului, pentru măsurarea tensiunii și polarizarea dispozitivelor active din amplificatoare. Un multimetru și o punte Wheatstone includ divizoare de tensiune.
- Separatoarele de tensiune pot fi utilizate pentru a măsura rezistența senzorului. Pentru a forma un divizor de tensiune, senzorul este conectat în serie cu o rezistență cunoscută, iar tensiunea cunoscută este aplicată peste divizor. convertor analogic digital microcontrolerului este conectat la robinetul central al divizorului, astfel încât tensiunea robinetului să poată fi măsurată. Prin utilizarea rezistenței cunoscute, se poate calcula rezistența senzorului de tensiune măsurat.
- Separatoarele de tensiune sunt utilizate la măsurarea senzorului, a tensiunii, a deplasării nivelului logic și a reglării nivelului semnalului.
- În general, regula divizorului de rezistență este utilizată în principal pentru a produce tensiunile de referință, altfel reducând magnitudinea tensiunii, astfel încât măsurarea să fie foarte simplă. În plus, acestea funcționează ca atenuatoare de semnal la frecvență joasă
- Este utilizat în cazul frecvențelor extrem de reduse și al curentului continuu
- Divizor de tensiune capacitiv utilizat în transmisia de putere pentru compensarea capacității de sarcină și măsurarea tensiunii ridicate.
Asta este tot despre diviziunea de tensiune regulă cu circuite, această regulă este aplicabilă atât pentru sursele de tensiune AC și DC. Mai mult, orice îndoieli cu privire la acest concept sau proiecte electronice și electrice , vă rugăm să ne dați feedback comentând în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția principală a regulii divizorului de tensiune?
