Dělič napětí pro rezistory, kondenzátory a induktory

Aby se získala pevná hodnota napětí rovnající se zlomku původní hodnoty, používají se v elektrických obvodech děliče napětí. Děliče napětí se mohou skládat ze dvou nebo více prvků, kterými mohou být rezistory nebo reaktance (kondenzátory nebo induktory).

Dělič napětí - kombinace odporů používaných k rozdělení vstupního napětí na části.

Ve své nejjednodušší formě je dělič napětí představován párem úseků elektrického obvodu, které jsou vzájemně spojeny v sérii a které se nazývají ramena děliče. Horní rameno je úsek, který je umístěn mezi bodem kladného napětí a vybraným připojovacím bodem sekcí, a spodní rameno je úsek mezi připojovacím bodem (vybraný bod, nulový bod) a společný vodič.

Oddělovače rezistorového napětí

Rozdělovače napětí lze samozřejmě použít jak v obvodech stejnosměrného proudu, tak i v obvodech střídavého proudu. Oddělovače rezistorů jsou vhodné pro oba obvody, ale používají se pouze v obvodech nízkého napětí. K napájení zařízení se nepoužívají děliče napětí na odporech.

Ve své nejjednodušší formě sestává odporový dělič napětí pouze páry odporůzapojen v sérii. Dělitelné napětí je přiváděno do děliče, v důsledku toho na každý odpor klesá určitá část tohoto napětí, úměrná hodnotě odporu. Součet poklesů napětí se zde rovná napětí dodávanému do děliče.

Podle Ohmova zákona pro část elektrického obvodu bude úbytek napětí na každém odporu přímo úměrný proudu a hodnotě odporu rezistoru. A podle prvního pravidla Kirchhoffa bude proud tímto obvodem všude stejný. Takže u každého rezistoru dojde k poklesu napětí:

A napětí na koncích obvodu bude stejné:

A proud v děliči bude:

Nyní, pokud nahradíme výraz proud do vzorců úbytkem napětí přes odpory, získáme vzorce pro nalezení hodnot napětí na každém z odporů děliče:

Výběrem hodnot odporů R1 a R2 můžete vybrat libovolnou část celého vstupního napětí. V případě, že je třeba napětí rozdělit na několik částí, je se zdrojem napětí zapojeno několik odporů v sérii.

Při použití děliče napětí na odporech pro různé účely je důležité pochopit, že zatížení připojené k jednomu z ramen děliče, ať už je to měřící zařízení nebo něco jiného, ​​musí mít svůj vlastní odpor mnohem větší než celkový odpor rezistorů tvořících dělič. V opačném případě by se při výpočtech měl brát v úvahu samotný odpor zatížení, který se považuje za rovnoběžný s ramenním odporem, který je součástí děliče.

Příklad: existuje zdroj stejnosměrného napětí 5 voltů, je nutné pro něj vybrat rezistory pro dělič napětí, aby se z děliče odstranil měřicí signál 2 V. Přípustný výkon rozptýlený na děliči nesmí překročit 0,02 wattu.

Řešení: Nechte maximální výkon rozptýlený děličem 0,02 W, pak najdeme minimální celkový odpor děliče při 5 V od Ohmova zákona, bude to 1250 Ohmů. Nechť 1,47 kOhm je celkový odpor děliče, kterou jsme si vybrali, pak 2 volty klesnou na 588 ohmů. Vybereme konstantní odpor při 470 ohmech a proměnnou při 1 kOhm. Nastavte proměnný odpor na 588 ohmů.

V elektronických obvodech se dnes děliče napětí na odporech často používají.V těchto schématech jsou hodnoty rezistorů pro děliče vybírány na základě parametrů aktivních prvků obvodů. Děliče jsou zpravidla v měřicích obvodech obvodů, ve zpětnovazebních obvodech měničů napětí atd. Mínus takových řešení je, že rezistory rozptýlí energii samy o sobě ve formě tepla, avšak výhodnost tyto malé energetické ztráty ospravedlňuje.

Děliče napětí kondenzátoru

V obvodech se střídavým proudem se ve vysokonapěťových obvodech používají děliče napětí na kondenzátorech. Využívá reaktivní povahu odporu kondenzátoru ve střídavých obvodech. Velikost reaktance kondenzátoru v obvodu se střídavým proudem závisí na kapacitě kondenzátoru a na frekvenci napětí. Zde je vzorec pro nalezení tohoto odporu:

Vzorec ukazuje, že čím vyšší je elektrická kapacita kondenzátoru, tím nižší je jeho reaktivní (kapacitní) odpor a čím vyšší je frekvence, tím nižší je reaktance. Takové děliče se používají v měřících obvodech střídavých proudových obvodů, poklesy napětí na ramenech jsou považovány za podobné případům s konstantními činnými odpory (rezistory, viz výše).

Výhodou kondenzátorů používaných v děličích je to, že rozptyl energie ve formě tepla je minimální a závisí pouze na kvalitě dielektrika.

Oddělovač napětí induktoru

Indukční dělič napětí je dalším typem děliče používaného při měření elektroniky střídavého proudu, zejména v nízkonapěťových obvodech pracujících při vysokých frekvencích. Odpor cívek pro střídavý proud vysoké frekvence je v podstatě hlavně reaktivní (induktivní), je zjištěn vzorcem:

Vzorec ukazuje, že čím větší je indukčnost a čím vyšší je frekvence, tím vyšší je odpor cívky vůči střídavému proudu. Je důležité pochopit, že cívkový drát má aktivní odpor, takže energie rozptýlená ve formě tepla, které je charakteristické pro dělič na induktorech, je mnohem vyšší než energie děličů na kondenzátorech.

V amatérské elektronice se často používají děliče napětí. při připojování analogových senzorů k modulům Arduino.