Delilnik napetosti vam pomaga razdeliti eno napetost na manjše dele z upori. Z delilniki napetosti lahko dobite različne napetosti iz enega vira napajanja. Predstavljajte si dva upora, povezana v linijo. Če preverite napetost na enem uporu, dobite le del celotne napetosti. Ta preprosta nastavitev vam omogoča napajanje senzorjev ali druge elektronike, ki potrebuje nižjo napetost.
Vezja delilnika napetosti
Definicija
Vezja delilnikov napetosti pomagajo razdeliti napetost na manjše količine. Ta vezja uporabite upornike za ustvarjanje različnih napetosti iz enega vira napajanja. Upore povežete zaporedno, da sestavite vezje. Napetost na vsakem uporu pade. Napetost lahko preverite na različnih mestih v vezju. Na ta način dobite napetost, potrebno za senzorje ali drugo elektroniko.
Osnovna funkcija
Vezja delilnikov napetosti si delijo skupno napetost med upori. Upore povežete linijsko ali zaporedno. Napetost se deli glede na vrednost vsakega upora. Če želite doseči nižjo napetost, merite na samo enem uporu. Izhodno napetost lahko spremenite z izbiro različnih vrednosti uporov. Zaradi tega so vezja delilnikov napetosti uporabna za veliko elektronskih projektov.
Nasvet: Vezja delilnikov napetosti lahko napajajo naprave, ki potrebujejo manjšo napetost kot vaše glavno napajanje.
Preprost primer
Tukaj je preprost primer. Imate baterijo, ki daje 9 voltov. Za senzor potrebujete le 3 volte. Za izdelavo vezja delilnika napetosti lahko uporabite dva upora. Če sta oba upora enaka, se napetost enakomerno razdeli. Vsak upor dobi 4.5 volta. Če je en upor večji, dobi večjo napetost.
Tukaj je preprost diagram:
[Battery]---[R1]---[R2]---[Ground]
| |
Vout 0V
R1 in R2 sta oba upornika.
Vout je napetost, ki jo preverite na R2.
Napetost baterije se razdeli med R1 in R2.
S tem vezjem lahko dosežete želeno napetost. Poskusite uporabiti različne vrednosti uporov, da vidite, kako se napetost spreminja. Vezja delilnikov napetosti vam omogočajo nadzor napetosti v vaših projektih.
Padec napetosti in izračun
Ohmov zakon
Ohmov zakon lahko uporabite za razumevanje padca napetosti v vezju delilnika napetosti. Ohmov zakon pravi, da je napetost enaka toku pomnoženemu z upornostjo. Če imate v vezju upor, je padec napetosti na njem odvisen od toka in vrednosti upora. Enačbo lahko zapišete takole:
V = I × R
Če poznate vhodno napetost in vrednosti uporov, lahko izračunate tok. Tok ostane enak skozi vsak upor v zaporednem vezju. Za določitev padcev napetosti za vsak upor lahko uporabite Ohmov zakon.
Opomba: Ohmov zakon vam pomaga napovedati, koliko napetosti bo vsak upor dobil v vašem delilniku napetosti.
Kirchoffov zakon
Kirchoffov napetostni zakon vam pomaga razumeti, kako se napetost deli v vezju. Ta zakon pravi, da je skupna napetost okoli zaprte zanke enaka nič. Če seštejete vse padce napetosti v zaporednem vezju, so enaki vhodni napetosti. Kirchoffov napetostni zakon lahko uporabite za preverjanje svojega dela pri gradnji delilnika napetosti.
Na primer, če imate v vezju dva upora in vhodno napetost, je vsota padcev napetosti na vsakem uporu enaka vhodni napetosti. To vam pomaga zagotoviti, da so enačbe delilnika napetosti pravilne.
Ključne enačbe
Za izračun izhodne napetosti v delilniku napetosti morate uporabiti pravilno enačbo. Osnovna enačba za preprost delilnik napetosti z dvema uporoma je videti takole:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))
Vin je vhodna napetost.
Vout je izhodna napetost.
R1 je prvi upor.
R2 je drugi upor.
Ta enačba prikazuje, kako razmerja padcev napetosti odvisno od vrednosti uporov. Izhod lahko spremenite z izbiro različnih uporov. Če želite izračunati tok v tokokrogu, uporabite to enačbo:
I = Vin / (R1 + R2)
Te enačbe lahko uporabite za načrtovanje lastnega vezja delilnika napetosti.
simbol | Pomen |
|---|---|
Vin | Vhodna napetost |
vout | izhodna napetost |
R1 | Prvi upor |
R2 | Drugi upor |
I | Trenutna |
Vzorčni izračun
Poskusimo rešiti primer problema. Iz vhodne napetosti 3 voltov želite dobiti izhodno napetost 5 volte. V vezju uporabite dva upora. R1 ima 2 kΩ. R2 ima 3 kΩ.
Zapišite enačbo delilnika napetosti:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))Vstavite vrednosti:
Vout = 5 × (3 / (2 + 3)) Vout = 5 × (3 / 5) Vout = 5 × 0.6 Vout = 3 volts
Izhodna napetost je 3 volti. Razmerja padcev napetosti za R1 in R2 sta 2:3. Padec napetosti na R1 je 2 volta. Padec napetosti na R2 je 3 volti. Skupni padec napetosti je enak vhodni napetosti.
Tok v tokokrogu lahko najdete tudi:
I = Vin / (R1 + R2)
I = 5 / (2 + 3)
I = 5 / 5
I = 1 mA
Nasvet: Vedno preverite, ali je vsota padcev napetosti na vsakem uporu enaka vhodni napetosti. To zagotavlja varnost in delovanje vašega vezja.
Te enačbe lahko uporabite za načrtovanje vezij delilnikov napetosti za senzorje, LED diode ali drugo elektroniko. Poskusite spremeniti vrednosti uporov, da vidite, kako se spreminja izhodna napetost. Videli boste, kako razmerja padcev napetosti vplivajo na izhod.
Praktična uporaba delilnikov napetosti
10% pravila
Pri delu z delilniki napetosti morate upoštevati pravilo 10 %. To pravilo vam pomaga zagotoviti, da vezij vam daje želeno napetost. Pravilo 10 % pravi, da mora obremenitev, priključena na vaš delilnik napetosti, porabiti manj kot 10 % toka, ki teče skozi delilnik. Če upoštevate to pravilo, boste ohranili stabilno izhodno napetost. Izognete se velikim spremembam napetosti, ko priključite napravo.
Nasvet: Vedno preverite razmerje toka med obremenitvijo in delilnikom. Tako bo vaša napetost natančna.
Učinki obremenitve
Do obremenitvenih učinkov pride, ko na delilnik napetosti priključite napravo. Naprava deluje kot še en upor v vezju. Ta dodatni upor spremeni skupno upornost in razmerje napetosti. Če obremenitev porablja preveč toka, izhodna napetost pade. To težavo opazimo v številnih projektih načrtovanja vezij. Da bi se izognili obremenitvenim učinkom, morate izberite vrednosti uporov ki ohranjajo napetost blizu vašega cilja.
Tukaj je kratka tabela, ki prikazuje, kako učinki obremenitve spremenijo izhod:
Odpornost na obremenitev | Izhodna napetost | Sprememba razmerja |
|---|---|---|
visoka | Ostane stabilen | majhno |
nizka | Kapljice | Veliki |
Primer oblikovanja
Oglejmo si primer načrtovanja, ki uporablja pravilo 10 %. Iz 5-voltnega vira za senzor želite dobiti 12 voltov. Vaš senzor potrebuje 1 mA. Načrtovanje vezja začnete z izbiro toka za delilnik. Če želite, da je tok delilnika vsaj 10 mA, je razmerje med tokom obremenitve in tokom delilnika 1:10. Za določitev vrednosti uporov uporabite enačbo delilnika napetosti. Preverite napetost, ko je senzor priključen. Če napetost ostane blizu 5 voltov, vaša zasnova deluje. Če ne, prilagodite vrednosti uporov in postopek ponovite.
Ne pozabite: Dobra zasnova vezja vedno preveri učinke obremenitve in uporabi pravo razmerje za stabilno napetost.
Vidite praktična uporaba delilnikov napetosti v senzorskih vezjih, avdio krmilnikih in vhodih mikrokrmilnikov. Ko upoštevate pravilo 10 %, je vaše vezje delilnika napetosti zanesljivejše. Uporabite pravilno razmerje in korake načrtovanja, da ohranite stabilno napetost v resničnih projektih.
Zapletenosti vezij delilnika napetosti
Napetostna lestev
Napetostno lestev lahko sestavite tako, da zaporedno povežete več uporov. Ta struktura je videti kot prečke lestve. Vsak upor deluje kot stopnica. En konec lestve priključite na vir napetosti, drugi konec pa na ozemljitev. Napetost na vsaki stopnici nekoliko pade. Ta postavitev vam pomaga pridobiti veliko različnih napetostnih nivojev iz enega vira.
Napetostna lestev vam daje več kot le dve napetosti. Na vezje se lahko priključite na vsakem vozlišču med upori. Vsaka odcepitev vam daje drugačno napetost. Zaradi tega je napetostna lestev uporabna v številnih projektih. To pogosto vidite v analogno-digitalnih pretvornikih ali senzorska vezjaStabilnost vsake napetostne stopnje je odvisna od izbranih uporov.
Nasvet: Za enakomerne napetostne stopnje v lestvi uporabite upore enake vrednosti.
Izračun vozlišča
Napetost na vsakem vozlišču napetostne lestvice lahko najdete s preprosto matematiko. Začnite s štetjem skupnega števila uporov. Če uporabljate upore enake vrednosti, napetost na vsakem vozlišču enakomerno pade. Na primer, če imate štiri upore in 12-voltni vir, vsaka stopnja pade za 3 volte.
Tukaj je hiter način za izračun napetosti vozlišč:
Preštejte skupno število uporov (N).
Skupno napetost delite z N, da dobite padec napetosti na upor.
Padec pomnožite s številom korakov od tal do vozlišča.
Tukaj je tabela za štiristopenjsko lestev z 12-voltnim virom:
Node | Napetost (V) |
|---|---|
0 | 0 |
1 | 3 |
2 | 6 |
3 | 9 |
4 | 12 |
To metodo lahko uporabite za katero koli napetostno lestvico. To vam pomaga pri načrtovanju vezij s stabilnimi napetostnimi nivoji na vsakem vozlišču. Zapletenosti vezja delilnika napetosti postane jasno, ko vidite, kako vsak korak vpliva na stabilnost in izhod vašega vezja.
Naučili ste se, kako vezja delilnikov napetosti ustvarjajo različne napetosti. Naučili ste se tudi uporabljati matematiko za določanje napetosti in toka. Izbira pravih vrednosti uporov pomaga ohranjati stabilno napetost. To izboljša delovanje vašega vezja. Poskusite izdelati svoj lastni delilnik napetosti ali napetostno lestev.
Uporabite različne vrednosti uporov, da vidite, kaj se zgodi.
Preverite napetost na vsaki točki v vašem tokokrogu.
Če želite izvedeti več, poskusite s spletnimi simulatorji vezij ali praktičnimi kompleti.
FAQ
Kaj je delilnik napetosti in zakaj ga uporabljate?
Delilnik napetosti deli napetost na manjše dele. Uporabljate ga za napaja stvari, ki potrebujejo manjšo napetostPomaga vam ustvariti različne napetosti za senzorje ali mikrokrmilnike.
Kako izberete vrednosti uporov za delilnik napetosti?
Izberite vrednosti uporov, da dobite želeno napetost. Pri tem si pomagajte z enačbo delilnika napetosti. Preizkusite različne pare uporov, dokler ne dobite prave napetosti. Na ta način lahko nastavite napetost za svoj projekt.
Ali lahko delilnik napetosti napaja velike obremenitve?
Ne uporabljajte delilnika napetosti za velike obremenitve. Izhodna napetost pade, če obremenitev porabi preveč toka. Vedno preverite obremenitev in upoštevajte pravilo 10 %. Tako bo delilnik napetosti deloval pravilno.
Zakaj se izhod spremeni, ko napravo priključite na delilnik napetosti?
S priključitvijo naprave se v vezje doda še en upor. To spremeni skupni upor in izhodno napetost. Razmerja padcev napetosti vam pomagajo uganiti, kaj se bo zgodilo pri različnih obremenitvah.
Kje v resničnem življenju vidite vezja delilnikov napetosti?
Vidite vezja delilnika napetosti v senzorskih vezjih in avdio krmilnikih. Nahajajo se tudi v vhodih mikrokrmilnikov. Ta vezja vam pomagajo doseči pravo napetost za vsak del. Delilnike napetosti uporabljate v številnih elektronskih projektih.
