Un divizor de tensiune te ajută să descompui o tensiune în bucăți mai mici cu ajutorul rezistențelor. Poți folosi circuite divizoare de tensiune pentru a obține tensiuni diferite de la o singură sursă de alimentare. Gândește-te la două rezistențe unite într-o linie. Dacă verifici tensiunea pe o singură rezistență, obții doar o parte din tensiunea totală. Această configurație simplă îți permite să alimentezi senzori sau alte componente electronice care necesită o tensiune mai mică.
Circuite divizor de tensiune
Definiție
Circuitele divizoare de tensiune ajută la divizarea tensiunii în cantități mai mici. Aceste circuite folosiți rezistențe pentru a genera tensiuni diferite de la o singură sursă de alimentare. Conectați rezistențele la rând pentru a construi circuitul. Tensiunea scade la fiecare rezistență. Puteți verifica tensiunea în diferite puncte ale circuitului. În acest fel, obțineți tensiunea necesară pentru senzori sau alte componente electronice.
Funcția de bază
Circuitele divizoare de tensiune împart tensiunea totală între rezistențe. Rezistențele se pun în linie sau în serie. Tensiunea se împarte în funcție de valoarea fiecărui rezistor. Pentru a obține o tensiune mai mică, măsurați la bornele unui singur rezistor. Puteți modifica tensiunea de ieșire alegând diferite valori ale rezistorului. Acest lucru face ca circuitele divizoare de tensiune să fie utile pentru multe proiecte electronice.
Sfat: Circuitele divizoare de tensiune pot alimenta lucruri care necesită o tensiune mai mică decât sursa principală de alimentare.
Exemplu simplu
Iată un exemplu simplu. Ai o baterie care furnizează 9 volți. Ai nevoie doar de 3 volți pentru un senzor. Poți folosi două rezistențe pentru a realiza un circuit divizor de tensiune. Dacă ambele rezistențe sunt identice, tensiunea se împarte uniform. Fiecare rezistență primește 4.5 volți. Dacă o rezistență este mai mare, primește o tensiune mai mare.
Iată o diagramă simplă:
[Battery]---[R1]---[R2]---[Ground]
| |
Vout 0V
R1 și R2 sunt ambele rezistențe.
Vout este tensiunea pe care o verificați pe R2.
Tensiunea bateriei se împarte între R1 și R2.
Poți folosi acest circuit pentru a obține tensiunea dorită. Încearcă să folosești diferite valori ale rezistențelor pentru a vedea cum se modifică tensiunea. Circuitele divizoare de tensiune îți permit să controlezi tensiunea în proiectele tale.
Cădere de tensiune și calcul
Legea lui Ohm
Poți folosi legea lui Ohm pentru a înțelege cum se produce căderea de tensiune într-un circuit divizor de tensiune. Legea lui Ohm spune că tensiunea este egală cu curentul înmulțit cu rezistența. Dacă ai un rezistor într-un circuit, căderea de tensiune pe acesta depinde de curent și de valoarea rezistorului. Poți scrie ecuația astfel:
V = I × R
Dacă cunoașteți tensiunea de intrare și valorile rezistenței, poți găsi curentul. Curentul rămâne același prin fiecare rezistor într-un circuit în serie. Poți folosi legea lui Ohm pentru a găsi rapoartele de cădere de tensiune pentru fiecare rezistor.
Notă: Legea lui Ohm vă ajută să preziceți câtă tensiune va primi fiecare rezistor în divizorul de tensiune.
Legea lui Kirchoff
Legea tensiunii a lui Kirchoff vă ajută să vedeți cum se divide tensiunea într-un circuit. Această lege spune că tensiunea totală în jurul unei bucle închise este egală cu zero. Dacă adunați toate căderile de tensiune dintr-un circuit serie, acestea sunt egale cu tensiunea de intrare. Puteți utiliza legea tensiunii a lui Kirchoff pentru a vă verifica munca atunci când construiți un divizor de tensiune.
De exemplu, dacă aveți două rezistențe într-un circuit și o tensiune de intrare, suma căderilor de tensiune pe fiecare rezistență este egală cu tensiunea de intrare. Acest lucru vă ajută să vă asigurați că ecuațiile divizorului de tensiune sunt corecte.
Ecuații cheie
Trebuie să utilizați ecuația corectă pentru a găsi tensiunea de ieșire într-un divizor de tensiune. Ecuația de bază pentru un divizor de tensiune simplu cu două rezistențe arată astfel:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))
Vin este tensiunea de intrare.
Vout este tensiunea de ieșire.
R1 este primul rezistor.
R2 este al doilea rezistor.
Această ecuație arată cum rapoarte de cădere de tensiune depind de valorile rezistențelor. Puteți modifica ieșirea alegând rezistențe diferite. Dacă doriți să găsiți curentul din circuit, utilizați această ecuație:
I = Vin / (R1 + R2)
Puteți utiliza aceste ecuații pentru a vă proiecta propriul circuit de divizor de tensiune.
Simbol | Sens |
|---|---|
Vin | Tensiune de intrare |
vout | Tensiunea de ieșire |
R1 | Primul rezistor |
R2 | Al doilea rezistor |
I | Curent |
Calcul eșantionului
Să încercăm o problemă exemplu. Vrei să obții o tensiune de ieșire de 3 volți de la o tensiune de intrare de 5 volți. Folosești două rezistențe în circuit. R1 are 2 kΩ. R2 are 3 kΩ.
Scrieți ecuația divizorului de tensiune:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))Introduceți valorile:
Vout = 5 × (3 / (2 + 3)) Vout = 5 × (3 / 5) Vout = 5 × 0.6 Vout = 3 volts
Obțineți o tensiune de ieșire de 3 volți. Rapoartele de cădere de tensiune pentru R1 și R2 sunt de 2:3. Căderea de tensiune pe R1 este de 2 volți. Căderea de tensiune pe R2 este de 3 volți. Căderea totală de tensiune este egală cu tensiunea de intrare.
De asemenea, puteți găsi curentul din circuit:
I = Vin / (R1 + R2)
I = 5 / (2 + 3)
I = 5 / 5
I = 1 mA
Sfat: Verificați întotdeauna dacă suma căderilor de tensiune pe fiecare rezistor este egală cu tensiunea de intrare. Acest lucru menține circuitul în siguranță și funcțional.
Puteți utiliza aceste ecuații pentru a proiecta circuite de divizoare de tensiune pentru senzori, LED-uri sau alte componente electronice. Încercați să modificați valorile rezistențelor pentru a vedea cum se modifică tensiunea de ieșire. Veți vedea cum afectează rapoartele de cădere de tensiune ieșirea.
Utilizări practice ale divizoarelor de tensiune
10% regulă
Când lucrați cu circuite divizoare de tensiune, trebuie să vă gândiți la regula de 10%. Această regulă vă ajută să vă asigurați că design de circuit vă oferă tensiunea dorită. Regula de 10% spune că sarcina conectată la divizorul de tensiune ar trebui să consume mai puțin de 10% din curentul care trece prin divizor. Dacă respectați această regulă, mențineți tensiunea de ieșire constantă. Evitați variațiile mari de tensiune atunci când conectați un dispozitiv.
Sfat: Verificați întotdeauna raportul de curent dintre sarcină și divizor. Acest lucru menține tensiunea precisă.
Efecte de încărcare
Efectele de încărcare apar atunci când conectați un dispozitiv la divizorul de tensiune. Dispozitivul acționează ca o altă rezistență în circuit. Această rezistență suplimentară modifică rezistența totală și raportul de tensiune. Dacă sarcina consumă prea mult curent, tensiunea de ieșire scade. Această problemă se observă în multe proiecte de proiectare a circuitelor. Pentru a evita efectele de încărcare, trebuie să alegeți valorile rezistențelor care mențin tensiunea aproape de țintă.
Iată un tabel rapid care arată cum efectele de încărcare modifică rezultatul:
Rezistența la încărcare | Tensiune de ieșire | Schimbarea raportului |
|---|---|---|
Înalt | Rămâne stabil | Mic |
Scăzut | Picături | Mare |
Exemplu de proiectare
Să analizăm un exemplu de proiectare care folosește regula de 10%. Doriți să obțineți 5 volți de la o sursă de 12 volți pentru un senzor. Senzorul dvs. are nevoie de 1 mA. Începeți proiectarea circuitului alegând un curent pentru divizor. Dacă doriți ca curentul divizorului să fie de cel puțin 10 mA, raportul dintre curentul de sarcină și curentul divizorului este 1:10. Folosiți ecuația divizorului de tensiune pentru a găsi valorile rezistorului. Verificați tensiunea cu senzorul conectat. Dacă tensiunea rămâne aproape de 5 volți, proiectarea funcționează. Dacă nu, ajustați valorile rezistorului și repetați procesul.
Rețineți: O proiectare bună a circuitelor verifică întotdeauna efectele de încărcare și utilizează raportul corect pentru o tensiune stabilă.
Tu vezi utilizări practice ale divizoarelor de tensiune în circuite de senzori, comenzi audio și intrări de microcontroler. Când respecți regula de 10%, faci circuitul divizorului de tensiune mai fiabil. Folosești raportul și pașii de proiectare potriviți pentru a menține tensiunea constantă în proiecte din lumea reală.
Complexitățile circuitelor divizoare de tensiune
Scară de tensiune
Poți construi o scară de tensiune conectând mai multe rezistențe la rând. Această structură arată ca niște trepte ale unei scări. Fiecare rezistență acționează ca o treaptă. Conectezi un capăt al scării la o sursă de tensiune, iar celălalt capăt la masă. Tensiunea scade puțin la fiecare treaptă. Această configurație te ajută să obții mai multe niveluri diferite de tensiune de la o singură sursă.
O scară de tensiune vă oferă mai mult decât două tensiuni. Vă puteți conecta la circuit la fiecare nod dintre rezistențe. Fiecare conectare vă oferă o tensiune diferită. Acest lucru face ca scara de tensiune să fie utilă în multe proiecte. Puteți vedea adesea acest lucru în convertoarele analog-digitale sau circuitele senzorilorStabilitatea fiecărei trepte de tensiune depinde de valorile rezistorului pe care le alegeți.
Sfat: Folosiți rezistențe cu valori egale pentru treptele de tensiune pară ale scării.
Calculul nodului
Puteți găsi tensiunea la fiecare nod într-o scală de tensiune folosind calcule matematice simple. Începeți prin a număra numărul total de rezistențe. Dacă utilizați rezistențe cu valori egale, tensiunea scade uniform la fiecare nod. De exemplu, dacă aveți patru rezistențe și o sursă de 12 volți, fiecare treaptă scade cu 3 volți.
Iată o modalitate rapidă de a calcula tensiunile nodurilor:
Numărați numărul total de rezistențe (N).
Împărțiți tensiunea totală la N pentru a obține căderea de tensiune pe rezistor.
Înmulțiți căderea cu numărul de pași de la sol la nodul dvs.
Iată un tabel pentru o scară cu patru trepte cu o sursă de 12 volți:
Nod | Tensiune (V) |
|---|---|
0 | 0 |
1 | 3 |
2 | 6 |
3 | 9 |
4 | 12 |
Puteți utiliza această metodă pentru orice scară de tensiune. Acest lucru vă ajută să proiectați circuite cu niveluri de tensiune stabile la fiecare nod. Complexitatea circuite divizor de tensiune devin clare când vezi cum fiecare pas afectează stabilitatea și rezultatul circuitului tău.
Ai învățat cum circuitele divizoarelor de tensiune generează tensiuni diferite. De asemenea, ai învățat să folosești matematica pentru a calcula tensiunea și curentul. Alegerea valorilor corecte ale rezistorului ajută la menținerea tensiunii constante. Acest lucru face ca circuitul tău să funcționeze mai bine. Încearcă să-ți creezi propriul divizor de tensiune sau o scară de tensiune.
Folosește diferite valori ale rezistențelor pentru a vedea ce se întâmplă.
Verificați tensiunea în fiecare punct al circuitului.
Dacă vrei să afli mai multe, încearcă simulatoare de circuite online sau kituri practice.
FAQ
Ce este un divizor de tensiune și de ce îl folosești?
Un divizor de tensiune împarte tensiunea în părți mai mici. Îl folosești pentru a lucruri care necesită mai puțină tensiuneTe ajută să creezi diferite tensiuni pentru senzori sau microcontrolere.
Cum alegi valorile rezistențelor pentru un divizor de tensiune?
Alegeți valorile rezistoarelor pentru a obține tensiunea dorită. Folosiți ecuația divizorului de tensiune pentru a vă ajuta. Încercați diferite perechi de rezistoare până când obțineți tensiunea corectă. În acest fel, puteți seta tensiunea pentru proiectul dvs.
Poate un divizor de tensiune să alimenteze sarcini grele?
Nu utilizați un divizor de tensiune pentru sarcini mari. Tensiunea de ieșire scade dacă sarcina utilizează prea mult curent. Verificați întotdeauna sarcina și urmați regula de 10%. Acest lucru menține divizorul de tensiune în stare bună de funcționare.
De ce se modifică ieșirea când conectați un dispozitiv la un divizor de tensiune?
Conectarea unui dispozitiv adaugă o altă rezistență la circuit. Aceasta modifică rezistența totală și tensiunea de ieșire. Rapoartele de cădere de tensiune vă ajută să ghiciți ce se va întâmpla cu diferite sarcini.
Unde vezi circuite de divizoare de tensiune în viața reală?
Vedeți circuite de divizoare de tensiune în circuitele senzorilor și în comenzile audio. De asemenea, se găsesc în intrările microcontrolerelor. Aceste circuite vă ajută să obțineți tensiunea potrivită pentru fiecare piesă. Divizoarele de tensiune se utilizează în multe proiecte electronice.
