Razdjelnici napona naširoko se koriste u elektronici jer vam omogućuju optimalno rješavanje problema regulacije napona. Postoje različita shematska rješenja: od najjednostavnijih, na primjer, u nekim zidnim svjetiljkama, do prilično složenih, kao u upravljačkim pločama za prebacivanje namota normalizatora mrežnog napona.
Što je razdjelnik napona? Tekst je jednostavan - ovo je uređaj koji, ovisno o koeficijentu prijenosa (konfiguriran zasebno), regulira vrijednost izlaznog napona u odnosu na ulaz.
Ranije je na policama trgovina često bilo moguće pronaći svjetiljku dizajniranu za dvije svjetiljke. Njegova je osobitost bila da su same svjetiljke dizajnirane za rad s naponom od 127 volti. Istovremeno je cijeli sustav bio spojen na kućnu električnu mrežu od 220 V i prilično je uspješno radio. Nema čuda! Stvar je u tome što je način povezivanja vodiča formirao ništa više od razdjelnika napona. Prisjetiti se osnova elektrotehnike, odnosno potrošača. Kao što znate, kod sekvencijalnog načina uključivanja, on je jednak, a napon se mijenja (sjetite se Ohmovog zakona). Dakle, u primjeru sa svjetiljkom, iste vrste žarulja spojene su u seriju, što smanjuje napon koji ih napaja za pola (110 V). Također, razdjelnik napona može se naći u uređaju koji distribuira signal s jedne antene na nekoliko televizora. Zapravo, ima mnogo primjera.
Pogledajmo najjednostavniji djelitelj napona koji se temelji na dva otpornika R1 i R2. Otpori su spojeni u seriju, na slobodne priključke dovodi se ulazni napon U. Postoji dodatni izlaz iz sredine vodiča koji povezuje otpornike. Odnosno, ispadaju tri kraja: dva su vanjski zaključci (između njih puna vrijednost napon U), kao i prosjek, tvoreći U1 i U2.
Izračunajmo djelitelj napona koristeći Ohmov zakon. Budući da I \u003d U / R, tada je U proizvod struje i otpora. Prema tome, u dijelu s R1, napon će biti U1, a za R2 će biti U2. U ovom slučaju struja je jednaka. Uzimajući u obzir zakon za cijeli strujni krug nalazimo da je napajanje U zbroj U1 + U2.
Kolika je struja u tim uvjetima? Generalizirajući jednadžbe, dobivamo:
I \u003d U / (R1 + R2).
Odavde možete odrediti vrijednost napona (U izlaz) na izlazu razdjelnika (može biti U1 ili U2):
U izlaz = U * R2 / (R1+R2).
Za razdjelnike s podesivim otporima postoji niz važnih značajki koje se moraju uzeti u obzir kako u fazi izračuna tako i tijekom rada.
Prije svega, ovakva rješenja ne mogu se koristiti za regulaciju napona snažnih potrošača. Na primjer, na ovaj način nemoguće je napajati elektromotor. Jedan od razloga su vrijednosti samih otpornika. Kilovatni otpornici, ako postoje, masivni su uređaji koji rasipaju impresivnu količinu energije u obliku topline.
Vrijednost otpora priključenog opterećenja ne smije biti manja od krugova samog razdjelnika, inače će se cijeli sustav morati ponovno izračunati. U idealan razlika između R razdjelnika i R opterećenja treba biti što veća. Važno je točno odabrati vrijednosti R1 i R2, budući da će precijenjene vrijednosti dovesti do pretjeranih, a podcijenjene će se pregrijati, trošeći energiju na grijanje.
Prilikom izračunavanja razdjelnika obično odabiru vrijednost njegove struje nekoliko puta (na primjer, 10) više od amperaže priključenog opterećenja. Nadalje, znajući struju i napon, izračunajte ukupni otpor (R1 + R2). Nadalje, prema tablicama, odabiru se najbliže standardne vrijednosti R1 i R2 (uzimajući u obzir njihovu dopuštenu snagu kako bi se izbjeglo prekomjerno zagrijavanje).
Kao dio djelitelja napona koriste se otpornici za dobivanje fiksne vrijednosti napona. U ovom slučaju, izlazni napon U out povezan je s ulazom U in (bez uzimanja u obzir mogući otpor opterećenja) sljedećim odnosom:
U izlaz = U u x (R2 / R1 + R2)
Riža. 1. Razdjelnik napona
Primjer. Pomoću razdjelnika otpornika morate dobiti napon od 1 V iz izvora na opterećenju s otporom od 100 kOhm stalni napon 5 V. Potreban omjer dijeljenja napona 1/5 = 0,2. Koristimo razdjelnik, čija je shema prikazana na Sl. 1.
Otpor otpornika R1 i R2 mora biti znatno manji od 100 kΩ. U ovom slučaju, pri izračunavanju razdjelnika, otpor opterećenja može se zanemariti.
Prema tome, R2 / (R1 + R2) R2 = 0,2
R2 = 0,2R1 + 0,2R2.
R1=4R2
Stoga možete odabrati R2 = 1 kOhm, R1 - 4 kOhm. Otpor R1 dobiva se serijskim spajanjem standardnih otpornika od 1,8 i 2,2 kOhm, izrađenih na osnovi metalnog filma s točnošću od ± 1% (sa snagom od 0,25 W).
Treba imati na umu da sam razdjelnik troši struju iz primarnog izvora (u ovom slučaju 1 mA) i ta struja će se povećavati sa smanjenjem otpora otpornika razdjelnika.
Za postizanje navedene vrijednosti napona potrebno je koristiti otpornike visoke preciznosti.
Nedostatak jednostavnog otporničkog djelitelja napona je da se s promjenom otpora opterećenja mijenja izlazni napon (U out) djelitelja. Da bi se smanjio utjecaj opterećenja na Uout, potrebno je odabrati otpor R2 najmanje 10 puta manji od minimalnog otpora opterećenja.
Važno je zapamtiti da se sa smanjenjem otpora otpornika R1 i R2 struja potrošena iz izvora ulaznog napona povećava. Tipično, ova struja ne bi trebala prelaziti 1-10 mA.
Otpornici se također koriste za slanje određenog udjela ukupne struje u odgovarajući krak razdjelnika. Na primjer, u dijagramu na Sl. 2, struja I dio je ukupne struje I in, određene otporima otpornika Rl i R2, tj. možete napisati da I out \u003d I in x (R1 / R2 + R1)
Primjer. Kazaljka mjernog uređaja odstupa do pune skale ako D.C. u pokretnom svitku je 1 mA. Aktivni otpor namota zavojnice je 100 ohma. Izračunajte otpor tako da kazaljka uređaja odstupa što je više moguće pri ulaznoj struji od 10 mA (vidi sliku 3).
Riža. 2 Razdjelnik struje
Riža. 3.
Trenutni omjer dijeljenja određen je omjerom:
I out / I in \u003d 1/10 \u003d 0,1 \u003d R1 / R2 + R1, R2 \u003d 100 Ohm.
Odavde,
0,1R1 + 0,1R2 = R1
0,1R1 + 10 = R1
R1 \u003d 10 / 0,9 \u003d 11,1 Ohm
Potreban otpor otpornika R1 može se dobiti serijskim spajanjem dvaju standardnih otpornika tehnologije debelog filma od 9,1 i 2 ohma s točnošću od ±2% (0,25 W). Napomenimo još jednom da je na Sl. 3 otpor R2 je .
Kako bi se osigurala dobra točnost dijeljenja struje, potrebno je koristiti otpornike visoke preciznosti (± 1%).
Pri projektiranju električnih krugova postoje slučajevi kada je potrebno smanjiti vrijednost napona (podijeliti ga na nekoliko dijelova) i primijeniti samo dio na opterećenje. U ove svrhe koristite razdjelnici napona. Temelje se na drugom Kirchhoffovom zakonu.
Najjednostavniji sklop je otpornički djelitelj napona. Dva otpora R1 i R2 spojena su serijski s.
Kad su otpornici spojeni u seriju, kroz njih teče ista struja I.
Kao rezultat toga, prema Ohmovom zakonu, napon na otpornicima dijeli se proporcionalno njihovoj nominalnoj vrijednosti.
Spojimo opterećenje paralelno na R1 ili na R2. Kao rezultat toga, opterećenje će imati napon jednak U R2.
Primjeri primjene razdjelnika napona
- Kao razdjelnik napona. Zamislite da imate žarulju koja može raditi samo na 6 volti i bateriju od 9 volti. U tom slučaju, kada spojite žarulju na bateriju, žarulja će pregorjeti. Da bi žarulja radila u nominalnom načinu rada, napon od 9 V mora se podijeliti na 6 i 3 volta. Tu zadaću obavljaju najjednostavniji djelitelji napona na otpornicima.
- Parametar senzora - napon. Otpornost otpornih elemenata ovisi o mnogim parametrima, poput temperature. Jedan od otpora postavimo u medij s promjenjivom temperaturom. Kao rezultat toga, kada se temperatura promijeni, otpor jednog od razdjelnika napona će se promijeniti. Struja kroz razdjelnik se mijenja. Prema Ohmovom zakonu, ulazni napon se redistribuira između dva otpora.
- Pojačalo napona. Za pojačavanje ulaznog napona može se koristiti razdjelnik napona. To je moguće ako je dinamički otpor jednog od elemenata razdjelnika negativan, na primjer, u dijelu strujno-naponske karakteristike tunelske diode.
Ograničenja pri korištenju otporničkih razdjelnika napona
- Nazivni otpor razdjelnika napona na otpornicima trebao bi biti 100 - 1000 puta manji od nazivnog otpora opterećenja spojenog na razdjelnik. Inače će otpor opterećenja smanjiti vrijednost napona podijeljenu razdjelnikom.
- Male vrijednosti otpora, koji su razdjelnik napona, dovode do velikih gubitaka djelatne snage. Kroz razdjelnik teku velike struje. Potrebno je odabrati otpornike tako da ne izgore i da mogu raspršiti toliku vrijednost oslobođene energije u okolinu.
- Otporni razdjelnik napona ne može se koristiti za spajanje snažnih električnih uređaja: električni strojevi, grijaći elementi, indukcijske peći.
- Smanjenje učinkovitosti kruga zbog gubitaka na aktivnim elementima razdjelnika napona.
- Precizni (visoko precizni) otpori moraju se koristiti u razdjelniku napona kako bi se dobili točni rezultati.
). Može se prikazati kao dva dijela lanca, tzv ramena, zbroj napona na kojem je jednak ulaznom naponu. Rame između nultog potencijala i središnje točke naziva se niži, i drugi vrh. Postoje linearni i nelinearni razdjelnici napona. U linearnom, izlazni napon varira linearno ovisno o ulazu. Takvi se razdjelnici koriste za postavljanje potencijala i radnih napona u različitim točkama. elektronički sklopovi. Kod nelinearnih razdjelnika izlazni napon ovisi o koeficijentu nelinearno. U funkcijskim potenciometrima koriste se nelinearni djelitelji napona. Otpor može biti aktivan ili reaktivan.
Otpornički djelitelj napona
Najjednostavniji otpornički djelitelj napona sastoji se od dva serijski spojena otpornika na izvor napona. Budući da su otpornici spojeni u seriju, struja kroz njih bit će ista u skladu s prvim Kirchhoffovim pravilom. Pad napona na svakom otporniku, prema Ohmovom zakonu, bit će proporcionalan otporu (struja je, kao što je prethodno utvrđeno, ista):
Za svaki otpornik:
Dijeljenjem izraza za s izrazom za, dobivamo:
Dakle, omjer napona i točno je jednak omjeru otpora i.
Korištenje jednakosti
, u kojem , i
I izražavajući iz toga odnos za struju:
Dobivamo formulu koja povezuje izlazni () i ulazni () napon razdjelnika:
Treba napomenuti da otpor opterećenja djelitelja napona mora biti puno veći od vlastitog otpora djelitelja, tako da se u proračunima ovaj paralelno spojeni otpor može zanemariti. Za odabir specifičnih vrijednosti otpora u praksi, u pravilu, dovoljno je slijediti sljedeći algoritam. Prvo je potrebno odrediti veličinu struje razdjelnika koja radi s isključenim opterećenjem. Ova struja mora biti aktualniji(obično se uzima višak od 10 puta u veličini) koju troši opterećenje, ali, međutim, navedena struja ne bi trebala stvarati prekomjerno opterećenje izvora napona. Na temelju veličine struje, prema Ohmovom zakonu, određuje se vrijednost ukupnog otpora. Ostaje samo uzeti specifične vrijednosti otpora iz standardne serije, čiji je omjer vrijednosti blizu potrebnog omjera napona, a zbroj vrijednosti je blizu izračunatog. Pri proračunu stvarnog razdjelnika potrebno je uzeti u obzir temperaturni koeficijent otpora, tolerancije za nazivne vrijednosti otpora, raspon promjena ulaznog napona i moguće promjene svojstava opterećenja razdjelnika, kao i maksimalnu disipiranu snagu razdjelnika. otpornici - mora premašiti snagu koja im je dodijeljena, gdje je struja izvora s isključenim opterećenjem (u ovom slučaju najveća moguća struja teče kroz otpornike).
Primjena
Razdjelnik napona je bitan u dizajnu strujnog kruga. Kao djelitelj jalova napona, kao primjer, može se navesti najjednostavniji električni filter, a kao nelinearni - parametarski stabilizator napona.
Razdjelnici napona korišteni su kao elektromehanički uređaji za pohranu u AVM-ima. U takvim uređajima pohranjene vrijednosti odgovaraju kutovima rotacije reostata. Takvi uređaji mogu pohranjivati informacije na neodređeno vrijeme.
Pojačalo napona
Razdjelnik napona može se koristiti za pojačanje ulaznog napona - to je moguće ako je , a negativno, na primjer, kao u odjeljku strujno-naponske karakteristike tunelske diode
Ograničenja u uporabi otpornih razdjelnika napona
- Nazivni otpor razdjelnika trebao bi biti 100 - 1000 puta manji od nominalnog otpora opterećenja.
- Male vrijednosti otpora, koji je razdjelnik napona, dovode do velikih struja u razdjelniku. Učinkovitost kruga se smanjuje zbog zagrijavanja otpora.
- Otporni razdjelnik napona ne može se koristiti za spajanje snažnih električnih uređaja: električni automobili, grijaći elementi.
Normativno tehnička dokumentacija
- GOST 11282-93 (IEC 524-75) - Otporni djelitelji istosmjernog napona
Bilješke
Linkovi
Zaklada Wikimedia. 2010. godine.
Pogledajte što je "djelitelj napona" u drugim rječnicima:
razdjelnik napona- razdjelnik napona Uređaj za pretvaranje koji se sastoji od kraka visokog i niskog napona, tako da se ulazni napon primjenjuje na cijeli uređaj, a izlazni napon se uzima iz kraka niskog napona. [MES…… Tehnički prevoditeljski priručnik
Veliki enciklopedijski rječnik
Uređaj koji omogućuje uklanjanje (iskorištenje) samo dijela raspoloživog istosmjernog ili izmjeničnog napona pomoću elemenata strujni krug koji se sastoji od otpornika, kondenzatora ili induktora. Koristi se u radiju i ... ... enciklopedijski rječnik
razdjelnik napona- įtampos dalytuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. razdjelnik potencijala; razdjelnik napona vok. Spannungsteiler, m rus. djelitelj napona, m pranc. diviseur de tension, m … Automatikos terminų žodynas
razdjelnik napona- įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: engl. razdjelnik potencijala; razdjelnik napona vok. Spannungsteiler, m rus. razdjelnik……
razdjelnik napona- įtampos dalytuvas statusas T sritis Standardizacija i mjeriteljstvo apibrėžtis Įtaisas, sudarytas iš rezistorių, induktyvumo ričių, kondenzatorių, transformatorių arba iš šių elementų derinio taip, kad tarp dvie jų šio įtaiso taškų susidarytų… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
razdjelnik napona- įtampos dalytuvas statusas T sritis chemija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: engl. razdjelnik potencijala; razdjelnik napona. razdjelnik napona... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas
razdjelnik napona- įtampos dalytuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. razdjelnik napona vok. Spannungsteiler, m rus. djelitelj napona, m pranc. diviseur de tension, m … Fizikos terminų žodynas
Električni uređaj za dijeljenje napona istosmjernog ili naizmjenična struja na dijelove. Bilo koji D. n. sastoji se od aktivnih ili reaktivnih električni otpor. Obično D. n. koristi se za mjerenje napona. Na niskom ...... Velika sovjetska enciklopedija
Električni uređaj koji vam omogućuje uklanjanje (iskorištenje) samo dijela dostupnog istosmjernog ili izmjeničnog napona kroz elemente električnog kruga koji se sastoji od otpornika, kondenzatora ili induktora. U…… Enciklopedija tehnike
Uređaj u kojem su ulazni i izlazni napon povezani pojačanjem. Razdjelnik se može prikazati kao dva dijela strujnog kruga, nazvana ramena, čiji je zbroj napona jednak ulaznom naponu. Najčešće je razdjelnik napona izgrađen od dva otpornika. Takav se razdjelnik naziva otpornik. Svaki otpornik u takvom razdjelniku naziva se rame. Rame spojeno s tlom naziva se donjim, ono što je spojeno s plusom naziva se gornjim. Spojna točka dvaju otpornika naziva se srednji krak ili središnja točka. Pojednostavljeno rečeno, srednje rame možemo zamisliti kao bazen. Razdjelnik napona nam omogućuje da kontroliramo dva "gatewaya" tako što "ispuštamo" napon u zemlju (smanjujemo otpor donje strane) ili "ulijevamo" napon u bazen (smanjujemo otpor gornje strane). Dakle, razdjelnik se može koristiti za dobivanje samo dijela izvornog napona.
Shema razdjelnika napona
U primjeru koji se razmatra, napon od 9V se primjenjuje na ulaz (Uin). Pretpostavimo da trebamo dobiti 5V na izlazu (Uout). Kako izračunati otpornike za razdjelnik napona?
Proračun djelitelja napona
Mnogi se suočavaju s činjenicom da ne postoje formule za izračunavanje otpora u razdjelniku. Zapravo, takve je formule lako izvesti. Ali prvo o svemu. Radi jasnoće, počnimo izračun od kraja, tj. izračunati izlazni napon, znajući vrijednosti otpornika.
Struja koja teče kroz R1 i R2 je ista sve dok ništa nije spojeno na srednji krak (Uout). Ukupni otpor serijski spojenih otpornika jednak je zbroju njihovih otpora:
Rukupno = R1 + R2 = 400 + 500 = 900 Ohma
Prema Ohmovom zakonu nalazimo snagu struje koja teče kroz otpornike:
I = Uin / Rukupno = 9V / 900 Ohm = 0,01 A = 10 mA
Sada kada znamo struju na niskoj strani (struja kroz R2), izračunavamo napon na niskoj strani (opet Ohmov zakon):
Uizlaz \u003d I * R2 \u003d 0,01A * 500 Ohm \u003d 5V
Ili, pojednostavljujući lanac izračuna:
Uout = Uin * (R2 / (R1+R2))
Primjenom malo matematike i drugih znanja, začinivši sve Ohmovim zakonom, možete dobiti sljedeće formule:
R1 \u003d (Uin-Uout) / Id + In
R2 = Uout / Id
Ovdje iskaznica I U su struja razdjelnika i struja opterećenja. Općenito, ne morate ni znati kakve su to struje. Možete ih jednostavno uzeti jednake iskaznica= 0,01 A (10 mA), a U= 0. Odnosno razmotriti razdjelnik bez opterećenja. To je prihvatljivo sve dok razdjelnik koristimo samo za mjerenje napona (kao što se koristi u svim primjerima u našoj bazi znanja). Tada će formule biti pojednostavljene:
R1 = (Uin-Uout) * 100
R2 = Uout * 100
p.s. Ovo uopće nije važno, ali imajte na umu: 100 nije fizička vrijednost. Nakon prihvaćanja uvjeta da iskaznica uvijek imamo 0,01 A, to je samo koeficijent koji se dobije prijenosom 0,01 na brojnik.
Provjeravamo:
Imamo ulazni napon od 9 volti, želimo dobiti 5 volti na izlazu. Zamijenimo vrijednosti u formuli, dobivamo:
R1 = (9-5) * 100 = 400 ohma
R2 = 5 * 100 = 500 ohma
Sve odgovara!
Primjena razdjelnika napona
U osnovi, razdjelnik napona se koristi kada trebate izmjeriti promjenjivi otpor. Očitavanje vrijednosti s fotootpornika temelji se na ovom principu: fotootpornik je uključen u razdjelnik kao jedan krak. Drugi krak je fiksni otpornik. Slično, možete očitati očitanja termistora.