Un divisor de voltatge t'ajuda a dividir un voltatge en parts més petites amb resistències. Pots utilitzar circuits divisors de voltatge per obtenir diferents voltatges d'una font d'alimentació. Pensa en dues resistències unides en una línia. Si comproves el voltatge sobre una resistència, només obtens una part del voltatge total. Aquesta configuració senzilla et permet donar energia a sensors o altres components electrònics que necessiten un voltatge més baix.
Circuits divisors de tensió
definició
Els circuits divisors de voltatge ajuden a dividir el voltatge en quantitats més petites. Aquests circuits utilitzar resistències per generar diferents voltatges des d'una font d'alimentació. Connecteu les resistències en una fila per construir el circuit. El voltatge cau a cada resistència. Podeu comprovar el voltatge en diferents punts del circuit. D'aquesta manera, obteniu el voltatge necessari per a sensors o altres components electrònics.
Funció bàsica
Els circuits divisors de voltatge comparteixen el voltatge total entre les resistències. Es col·loquen les resistències en línia o sèrie. El voltatge es divideix en funció del valor de cada resistència. Per obtenir un voltatge més baix, mesureu a través d'una sola resistència. Podeu canviar el voltatge de sortida triant diferents valors de resistència. Això fa que els circuits divisors de voltatge siguin útils per a molts projectes d'electrònica.
Consell: els circuits divisors de tensió poden alimentar coses que necessiten menys voltatge que la vostra alimentació principal.
Exemple simple
Aquí teniu un exemple fàcil. Teniu una bateria que dóna 9 volts. Només voleu 3 volts per a un sensor. Podeu utilitzar dues resistències per fer un circuit divisor de voltatge. Si les dues resistències són iguals, el voltatge es divideix uniformement. Cada resistència rep 4.5 volts. Si una resistència és més gran, rep més voltatge.
Aquí teniu un diagrama senzill:
[Battery]---[R1]---[R2]---[Ground]
| |
Vout 0V
R1 i R2 són totes dues resistències.
Vout és el voltatge que comproveu a R2.
El voltatge de la bateria es divideix entre R1 i R2.
Pots utilitzar aquest circuit per obtenir el voltatge que vols. Prova d'utilitzar diferents valors de resistència per veure com canvia el voltatge. Els circuits divisors de voltatge et permeten controlar el voltatge en els teus projectes.
Caiguda de tensió i càlcul
Llei d’Ohm
Pots utilitzar la llei d'Ohm per entendre com es produeix la caiguda de tensió en un circuit divisor de tensió. La llei d'Ohm diu que la tensió és igual al corrent multiplicat per la resistència. Si tens una resistència en un circuit, la caiguda de tensió a través d'ella depèn del corrent i del valor de la resistència. Pots escriure l'equació així:
V = I × R
Si coneixeu el voltatge d'entrada i el valors de la resistència, pots trobar el corrent. El corrent es manté igual a través de cada resistència en un circuit en sèrie. Pots utilitzar la llei d'Ohm per trobar les relacions de caiguda de tensió per a cada resistència.
Nota: La llei d'Ohm us ajuda a predir quanta tensió rebrà cada resistència al vostre divisor de tensió.
Llei de Kirchoff
La llei de la tensió de Kirchoff us ajuda a veure com es divideix la tensió en un circuit. Aquesta llei diu que la tensió total al voltant d'un bucle tancat és igual a zero. Si sumeu totes les caigudes de tensió en un circuit en sèrie, són iguals a la tensió d'entrada. Podeu utilitzar la llei de la tensió de Kirchoff per comprovar el vostre treball quan construïu un divisor de tensió.
Per exemple, si teniu dues resistències en un circuit i una tensió d'entrada, la suma de la caiguda de tensió a cada resistència és igual a la tensió d'entrada. Això us ajuda a assegurar-vos que les equacions del divisor de tensió siguin correctes.
Equacions clau
Cal utilitzar l'equació correcta per trobar la tensió de sortida en un divisor de tensió. L'equació bàsica per a un divisor de tensió simple de dues resistències té aquest aspecte:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))
Vin és el voltatge d'entrada.
Vout és la tensió de sortida.
R1 és la primera resistència.
R2 és la segona resistència.
Aquesta equació mostra com ràtios de caiguda de tensió depenen dels valors de les resistències. Podeu canviar la sortida triant resistències diferents. Si voleu trobar el corrent del circuit, utilitzeu aquesta equació:
I = Vin / (R1 + R2)
Podeu utilitzar aquestes equacions per dissenyar el vostre propi circuit divisor de tensió.
Icona | Significat |
|---|---|
Vin | Voltatge d'entrada |
Vout | tensió de sortida |
R1 | Primera resistència |
R2 | Segona resistència |
I | actual |
Càlcul de mostres
Provem un problema d'exemple. Voleu obtenir una tensió de sortida de 3 volts a partir d'una tensió d'entrada de 5 volts. Feu servir dues resistències al vostre circuit. R1 és de 2 kΩ. R2 és de 3 kΩ.
Escriu l'equació del divisor de tensió:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))Introduïu els valors:
Vout = 5 × (3 / (2 + 3)) Vout = 5 × (3 / 5) Vout = 5 × 0.6 Vout = 3 volts
S'obté una tensió de sortida de 3 volts. Les relacions de caiguda de tensió per a R1 i R2 són de 2:3. La caiguda de tensió a través de R1 és de 2 volts. La caiguda de tensió a través de R2 és de 3 volts. La caiguda de tensió total és igual a la tensió d'entrada.
També pots trobar el corrent del circuit:
I = Vin / (R1 + R2)
I = 5 / (2 + 3)
I = 5 / 5
I = 1 mA
Consell: Comproveu sempre que la suma de la caiguda de tensió a cada resistència sigui igual a la tensió d'entrada. Això manté el circuit segur i en funcionament.
Podeu utilitzar aquestes equacions per dissenyar circuits divisors de tensió per a sensors, LED o altres dispositius electrònics. Proveu de canviar els valors de les resistències per veure com canvia la tensió de sortida. Veureu com les relacions de caiguda de tensió afecten la sortida.
Usos pràctics dels divisors de tensió
10% Normes
Quan treballeu amb circuits divisors de tensió, heu de tenir en compte la regla del 10%. Aquesta regla us ajuda a assegurar-vos que el vostre disseny de circuits et dóna el voltatge que vols. La regla del 10% diu que la càrrega connectada al teu divisor de voltatge ha de consumir menys del 10% del corrent que flueix a través del divisor. Si segueixes aquesta regla, mantens el voltatge de sortida estable. Evites grans canvis de voltatge quan connectes un dispositiu.
Consell: Comproveu sempre la relació de corrent entre la càrrega i el divisor. Això manté el voltatge precís.
Efectes de càrrega
Els efectes de càrrega es produeixen quan connecteu un dispositiu al divisor de tensió. El dispositiu actua com una altra resistència al circuit. Aquesta resistència addicional canvia la resistència total i la relació de tensió. Si la càrrega consumeix massa corrent, la tensió de sortida cau. Veieu aquest problema en molts projectes de disseny de circuits. Per evitar els efectes de càrrega, heu de triar els valors de les resistències que mantenen el voltatge a prop del vostre objectiu.
Aquí teniu una taula ràpida que mostra com els efectes de càrrega canvien la sortida:
Resistència a la càrrega | Voltatge de sortida | Canvi de ràtio |
|---|---|---|
alt | Es manté estable | petit |
Sota | Gotes | gran |
Exemple de disseny
Vegem un exemple de disseny que utilitza la regla del 10%. Voleu obtenir 5 volts d'una font de 12 volts per a un sensor. El sensor necessita 1 mA. Comenceu el disseny del circuit triant un corrent per al divisor. Si voleu que el corrent del divisor sigui d'almenys 10 mA, la relació entre el corrent de càrrega i el corrent del divisor és d'1:10. Utilitzeu l'equació del divisor de voltatge per trobar els valors de les resistències. Comproveu el voltatge amb el sensor connectat. Si el voltatge es manté a prop dels 5 volts, el disseny funciona. Si no, ajusteu els valors de les resistències i repetiu el procés.
Recordeu: un bon disseny de circuits sempre comprova els efectes de càrrega i utilitza la relació correcta per a un voltatge estable.
Vostè veu usos pràctics dels divisors de tensió en circuits de sensors, controls d'àudio i entrades de microcontroladors. Quan seguiu la regla del 10%, feu que el vostre circuit divisor de tensió sigui més fiable. Utilitzeu la relació i els passos de disseny correctes per mantenir la tensió estable en projectes del món real.
Complexitats dels circuits divisors de tensió
Escala de voltatge
Podeu construir una escala de voltatge connectant diverses resistències en una fila. Aquesta estructura s'assembla als esglaons d'una escala. Cada resistència actua com un esglaó. Connecteu un extrem de l'escala a una font de voltatge i l'altre extrem a terra. El voltatge baixa una mica a cada esglaó. Aquesta configuració us ajuda a obtenir molts nivells de voltatge diferents d'una sola font.
Una escala de voltatge us proporciona més que només dos voltatges. Podeu connectar-vos al circuit a cada node entre resistències. Cada presa us proporciona un voltatge diferent. Això fa que l'escala de voltatge sigui útil en molts projectes. Sovint es veu això en convertidors analògic-digital o circuits de sensorsL'estabilitat de cada esglaó de tensió depèn dels valors de la resistència que trieu.
Consell: utilitzeu resistències de valor igual per a esglaons de voltatge parell a l'escala.
Càlcul del node
Podeu trobar el voltatge a cada node en una escala de voltatge utilitzant càlculs matemàtics senzills. Comenceu comptant el nombre total de resistències. Si utilitzeu resistències de valor igual, el voltatge cau uniformement a cada node. Per exemple, si teniu quatre resistències i una font de 12 volts, cada pas cau 3 volts.
Aquí teniu una manera ràpida de calcular els voltatges dels nodes:
Compta el nombre total de resistències (N).
Dividiu el voltatge total per N per obtenir la caiguda de voltatge per resistència.
Multiplica la caiguda pel nombre de passos des del terra fins al node.
Aquí teniu una taula per a una escala de quatre esglaons amb una font de 12 volts:
Node | Voltatge (V) |
|---|---|
0 | 0 |
1 | 3 |
2 | 6 |
3 | 9 |
4 | 12 |
Podeu utilitzar aquest mètode per a qualsevol escala de voltatge. Això us ajuda a dissenyar circuits amb nivells de voltatge estables a cada node. Les complexitats de circuits divisors de tensió quedarà clar quan vegeu com cada pas afecta l'estabilitat i el rendiment del vostre circuit.
Has après com els circuits divisors de voltatge creen diferents voltatges. També has après a utilitzar les matemàtiques per trobar el voltatge i el corrent. Triar els valors de resistència adequats ajuda a mantenir el voltatge estable. Això fa que el teu circuit funcioni millor. Prova de fer el teu propi divisor de voltatge o escala de voltatge.
Utilitzeu diferents valors de resistència per veure què passa.
Comproveu el voltatge a cada punt del vostre circuit.
Si voleu obtenir més informació, proveu simuladors de circuits en línia o kits pràctics.
FAQ
Què és un divisor de tensió i per què s'utilitza?
Un divisor de tensió divideix la tensió en parts més petites. S'utilitza per coses que necessiten menys voltatgeT'ajuda a crear diferents voltatges per a sensors o microcontroladors.
Com es trien els valors de les resistències per a un divisor de tensió?
Trieu valors de resistències per obtenir el voltatge que voleu. Utilitzeu l'equació del divisor de voltatge per ajudar-vos. Proveu diferents parells de resistències fins que obtingueu el voltatge correcte. D'aquesta manera, podeu definir el voltatge per al vostre projecte.
Pot un divisor de tensió alimentar càrregues pesades?
No utilitzeu un divisor de tensió per a càrregues pesades. La tensió de sortida cau si la càrrega utilitza massa corrent. Comproveu sempre la càrrega i seguiu la regla del 10%. Això manté el divisor de tensió funcionant correctament.
Per què canvia la sortida quan connecteu un dispositiu a un divisor de tensió?
Connectar un dispositiu afegeix una altra resistència al circuit. Això canvia la resistència total i la tensió de sortida. Les relacions de caiguda de tensió us ajuden a endevinar què passarà amb diferents càrregues.
On veus circuits divisors de tensió a la vida real?
Veieu circuits divisors de tensió en circuits de sensors i controls d'àudio. També es troben en entrades de microcontroladors. Aquests circuits us ajuden a obtenir el voltatge correcte per a cada peça. Els divisors de voltatge s'utilitzen en molts projectes d'electrònica.
