Разделител на напрежението за резистори, кондензатори и индуктори

За да се получи фиксирана стойност на напрежението, равна на част от първоначалната стойност, в електрическите вериги се използват разделители на напрежението. Разделителите на напрежението могат да се състоят от два или повече елемента, които могат да бъдат резистори или реагенти (кондензатори или индуктори).

Разделител на напрежението - комбинация от съпротивления, използвани за разделяне на входното напрежение на части.

В най-простата си форма разделителят на напрежение е представен от двойка секции на електрическа верига, свързани последователно помежду си, които се наричат ​​раменете на разделителя. Горната част на рамото е секцията, която се намира между точката на положителното напрежение и избраната точка на свързване на секциите, а долната част е секцията между точката на свързване (избрана точка, нулева точка) и общата жица.

Резисторни разделители на напрежението

Разбира се, разделители на напрежение могат да се използват както в вериги на постоянен ток, така и в вериги с променлив ток. Резисторните разделители са подходящи и за двете вериги, но те се използват само в вериги с ниско напрежение. За захранване на устройствата не се използват разделители на напрежение на резисторите.

В най-простата си форма резистивен делител на напрежение се състои само от двойки резисторисвързани последователно. Делимото напрежение се подава към делителя, като резултат определена част от това напрежение, пропорционална на стойността на резистора, пада върху всеки резистор. Сумата от падащите напрежения тук е равна на напрежението, подадено на делителя.

Според закона на Ом за част от електрическа верига, на всеки резистор спадът на напрежението ще бъде пряко пропорционален на тока и стойността на съпротивлението на резистора. И според първото правило на Kirchhoff, токът през тази верига ще бъде един и същ навсякъде. Така че, за всеки резистор ще има спад на напрежението:

И напрежението в краищата на веригата ще бъде равно на:

А токът в разделителната верига ще бъде:

Сега, ако заместим израза за тока във формулите за падане на напрежението през резисторите, получаваме формулите за намиране на стойностите на напрежението на всеки от резисторите на делителя:

Избирайки стойностите на съпротивленията R1 и R2, можете да изберете всяка част от цялото входно напрежение. В случаите, когато напрежението трябва да бъде разделено на няколко части, няколко съпротивления са свързани последователно с източника на напрежение.

Използвайки разделител на напрежение върху резистори за различни цели, важно е да разберете, че натоварването, свързано към едно от рамената на разделителя, независимо дали е измервателно устройство или нещо друго, трябва да има собствено съпротивление, много по-голямо от общото съпротивление на резисторите, формиращи разделителя. В противен случай самото съпротивление на натоварването трябва да се вземе предвид при изчисленията, като се разглежда като успореден на раменния резистор, който е част от разделителя.

Пример: има източник на постоянен ток от 5 волта, необходимо е да изберете резистори за него за разделител на напрежение, за да премахнете измервателния сигнал от 2 волта от разделителя. Разрешената мощност, разсеяна върху делителя, не трябва да надвишава 0,02 вата.

Решение: Нека максималната мощност, разсеяна от делителя, е 0,02 W, тогава ще намерим минималното общо съпротивление на делителя на 5 волта от закона на Ом, ще се окаже 1250 Ома. Нека 1.47 kOhm е общото съпротивление на избрания от нас разделител, тогава 2 волта ще паднат при 588 ома. Избираме постоянен резистор при 470 ома и променлива при 1 kOhm. Задайте променливия резистор на 588 ома.

Резисторите за делител на напрежение днес се използват широко в електронни вериги.В тези схеми стойностите на резисторите за разделителите се избират въз основа на параметрите на активните елементи на веригите. По правило разделителите са в измервателните вериги на веригите, във веригите за обратна връзка на преобразувателите на напрежение и пр. Минусът на такива решения е, че резисторите разсейват мощността сами по себе си под формата на топлина, но целесъобразността оправдава тези малки загуби на енергия.

Разделители на напрежението на кондензатора

В вериги с променлив ток, във вериги с високо напрежение, се използват разделители на напрежение върху кондензатори. Той използва реактивния характер на съпротивлението на кондензатора в променливотокови вериги. Големината на реактивността на кондензатор в променлив ток зависи от капацитета на кондензатора и от честотата на напрежението. Ето формулата за намиране на тази съпротива:

Формулата показва, че колкото по-голям е електрическият капацитет на кондензатора, толкова по-ниско е неговото реактивно (капацитивно) съпротивление и колкото по-висока е честотата, толкова по-ниска е реактивността. Такива разделители се използват при измерване на вериги на променливотокови вериги, спада на напрежението върху раменете се счита за подобен на случая с постоянни активни съпротивления (резистори, виж по-горе).

Предимството на кондензаторите, използвани в разделителите, е, че разсейването на енергия под формата на топлина е минимално и зависи само от качеството на диелектрика.

Разделител на напрежението на индуктора

Индуктивният разделител на напрежението е друг вид разделител, използван за измерване на електроника на променлив ток, особено в вериги с ниско напрежение, работещи на високи честоти. Съпротивлението на намотките на променлив ток с висока честота е основно реактивно (индуктивно) в природата, то се намира по формулата:

Формулата показва, че колкото по-голяма е индуктивността и колкото е по-висока честотата, толкова по-високо е съпротивлението на намотката срещу променлив ток. Важно е да се разбере, че намотката на проводника има активно съпротивление, така че мощността, разсеяна под формата на топлина, която е характерна за разделителя на индукторите, е много по-висока от тази на разделителите на кондензаторите.

В любителската електроника често се използват разделители на напрежение. при свързване на аналогови сензори към Arduino модули.