U elektronici je pravilo razdjelnika napona jednostavno i najvažnije elektronički sklop , koji se koristi za promjenu velikog napona u mali napon. Koristeći samo i / p napon i dvije serijske otpornike možemo dobiti o / p napon. Ovdje je izlazni napon djelić i / p napona. Najbolji primjer za razdjelnik napona su dva otpornika spojena u seriju. Kada se i / p napon primijeni na par otpornika i o / p napon će se pojaviti iz veze između njih. Općenito, ovi se razdjelnici koriste za smanjenje veličine napona ili za stvaranje referentnog napona, a također se koriste na niskim frekvencijama kao prigušivač signala. Za istosmjerne i relativno niske frekvencije razdjelnik napona može biti prikladno savršen ako je izrađen samo od otpornika gdje je frekvencijski odziv potreban u širokom rasponu.
Što je pravilo razdjelnika napona?
Definicija: U području elektronike, razdjelnik napona osnovni je krug koji se koristi za stvaranje dijela njegovog ulaznog napona poput izlaza. Ovaj krug može biti izveden s dva otpora, inače bilo kojim pasivnim komponentama, zajedno s izvorom napona. Otpornici u krugu mogu se povezati serijski, dok je izvor napona povezan s tim otpornicima. Ovaj se krug naziva i razdjelnikom potencijala. Ulazni napon može se prenositi između dva otpora u krugu tako da se odvija podjela napona.
Kada koristiti pravilo za razdvajanje napona?
Pravilo djelitelja napona koristi se za rješavanje krugova radi pojednostavljenja rješenja. Primjenom ovog pravila mogu se i temeljito riješiti jednostavni krugovi. Glavni koncept ovog pravila o razdjelniku napona glasi: 'Napon se dijeli između dva otpornika koji su spojeni u nizu izravno proporcionalno njihovom otporu. Dijelnik napona uključuje dva važna dijela, a to su sklop i jednadžba.
Sheme razdjelnika različitih napona
Dijelnik napona uključuje izvor napona na nizu od dva otpora. Možda ćete vidjeti različite naponske krugove nacrtane na različite načine koji su prikazani u nastavku. Ali ovi različiti krugovi uvijek trebao biti isti.
Sheme razdjelnika napona
U gornjim različitim krugovima djelitelja napona, R1 otpor je najbliži ulaznom naponu Vin, a otpor R2 najbliži priključku uzemljenja. Pad napona na otporu R2 naziva se Vout što je podijeljeni napon kruga.
Proračun djelitelja napona
Razmotrimo sljedeći krug povezan pomoću dva otpornika R1 i R2. Gdje je promjenjivi otpor povezan između izvora napona. U donjem krugu, R1 je otpor između kliznog kontakta varijable i negativnog priključka. R2 je otpor između pozitivne stezaljke i kliznog kontakta. To znači da su dva otpora R1 i R2 u seriji.
Pravilo razdjelnika napona pomoću dva otpornika
Ohmov zakon kaže da je V = IR
Iz gornje jednadžbe možemo dobiti sljedeće jednadžbe
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Primjenjujući Kirchhoffov zakon o naponu
KVL navodi da kada je algebarski zbroj napona oko zatvorenog puta u krugu jednak nuli.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Stoga
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Stoga
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
Zamjena III u jednadžbama I i II
V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R2 / R1 + R2)
Gornji krug prikazuje razdjelnik napona između dva otpornika koji je izravno proporcionalan njihovom otporu. Ovo pravilo djelitelja napona može se proširiti na krugove koji su projektirani s više od dva otpora.
Pravilo razdjelnika napona pomoću tri otpornika
Pravilo podjele napona za krug otpornika iznad dva
V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4
V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4
V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4
V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4
Jednadžba djelitelja napona
Jednadžba pravila razdjelnika napona prihvaća kad znate tri vrijednosti u gornjem krugu, to su ulazni napon i dvije vrijednosti otpora. Pomoću sljedeće jednadžbe možemo pronaći izlazni napon.
Svod = Vin. R2 / R1 + R2
Gornja jednadžba navodi da je Vout (napon o / p) izravno proporcionalan Vin (ulazni napon) i omjeru dva otpora R1 i R2.
Otporni djelitelj napona
Ovo je vrlo jednostavan i jednostavan sklop za dizajniranje, kao i razumijevanje. Osnovni tip pasivnog kruga djelitelja napona može se graditi s dva otpora koja su spojena u seriju. Ovaj krug koristi pravilo djelitelja napona za mjerenje pada napona na svakom serijskom otporniku. Otporni krug djelitelja napona prikazan je u nastavku.
U otpornom krugu djelitelja dva otpora poput R1 i R2 spojena su u seriju. Dakle, protok struje u tim otpornicima bit će jednak. Stoga osigurava pad napona (I * R) na svakom otporniku.
Otporni tip
Koristeći izvor napona, na ovaj krug se dovodi napajanje naponom. Primjenom zakona KVL i Ohms na ovaj krug možemo izmjeriti pad napona na otporniku. Tako se protok struje u krugu može dati kao
Primjenom KVL-a
VS = VR1 + VR2
Prema Ohmovu zakonu
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Protok struje kroz serijski krug je I = V / R prema Ohmovu zakonu. Dakle, protok struje je isti u oba otpora. Dakle, sada možete izračunati pad napona na R2 otporniku u krugu
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Slično tome, pad napona na otporniku R1 može se izračunati kao
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Kapacitivni razdjelnici napona
Kapacitivni krug djelitelja napona generira padove napona na kondenzatorima koji su povezani u seriju s izmjeničnim napajanjem. Obično se koriste za smanjenje izuzetno visokih napona za pružanje signala niskog izlaznog napona. Trenutno su ti razdjelnici primjenjivi na tablete, mobitele i uređaje za prikaz na bazi zaslona osjetljivog na dodir.
Ne poput otpornih krugova djelitelja napona, kapacitivni razdjelnici napona rade sa sinusnim napajanjem izmjeničnim naponom, jer se podjela napona među kondenzatorima može izračunati pomoću reaktancije kondenzatora (XC) koji ovisi o frekvenciji napajanja izmjeničnom strujom.
Kapacitivni tip
Formula kapacitivne reaktancije može se izvesti kao
Xc = 1 / 2πfc
Gdje:
Xc = Kapacitivni reaktans (Ω)
π = 3.142 (numerička konstanta)
ƒ = Frekvencija izmjerena u hercima (Hz)
C = Kapacitet izmjeren u Faradima (F)
Reaktancija svakog kondenzatora može se izmjeriti naponom kao i frekvencijom napajanja izmjeničnim naponom i zamijeniti ih u gornjoj jednadžbi kako bi se dobili ekvivalentni padovi napona na svakom kondenzatoru. Kapacitivni krug djelitelja napona prikazan je u nastavku.
Korištenjem ovih kondenzatora koji su povezani nizom, možemo odrediti efektivni pad napona na svakom kondenzatoru u smislu njihove reaktancije nakon što se spoje na izvor napona.
Xc1 = 1 / 2πfc1 & Xc2 = 1 / 2πfc2
xCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Kapacitivni razdjelnici ne dopuštaju istosmjerni ulaz.
Jednostavna kapacitivna jednadžba za izmjenični ulaz je
Trezor = (C1 / C1 + C2) .Vin
Induktivni razdjelnici napona
Induktivni razdjelnici napona stvorit će pad napona na zavojnicama, inače su induktiviteti spojeni u seriju preko AC napajanja. Sastoji se od zavojnice, inače pojedinačnog namota koji je odvojen na dva dijela gdje god se o / p napon prima iz jednog od dijelova.
Najbolji primjer ovog induktivnog djelitelja napona je auto-transformator koji uključuje nekoliko točaka za točenje sa svojim sekundarnim namotom. Induktivni razdjelnik napona između dvije prigušnice može se izmjeriti kroz reaktansu prigušnice označenu s XL.
Induktivni tip
Formula induktivne reaktancije može se izvesti kao
XL = 1 / 2πfL
‘XL’ je induktivna reaktancija izmjerena u ohmima (Ω)
π = 3.142 (numerička konstanta)
'Ƒ' je frekvencija izmjerena u hercima (Hz)
‘L’ je induktivitet izmjeren u Henriesu (H)
Reaktancija dviju prigušnica može se izračunati nakon što znamo frekvenciju i napon napajanja izmjeničnom strujom i iskoristiti ih kroz zakon o razdjelniku napona kako bismo dobili pad napona na svakoj prigušnici prikazan je dolje. Krug induktivnog djelitelja napona prikazan je dolje.
Korištenjem dviju prigušnica koje su serijski povezane u krug možemo izmjeriti efektivne padove napona na svakom kondenzatoru u smislu njihove reaktancije nakon što se spoje na izvor napona.
xL1= 2πfL1 & XL2= 2πfL2
xLT = xL1+ XL2
VL1 = Vs ( xL1/ XLT)
VL2 = Vs ( xL2/ XLT)
Ulaz izmjenične struje može se podijeliti induktivnim razdjelnicima na temelju induktiviteta:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Ova je jednadžba za induktivitete koji nisu u interakciji i međusobna induktivnost u autotransformatoru će promijeniti ishode. Istosmjerni ulaz može se podijeliti na temelju otpora elemenata prema pravilu otpornog razdjelnika.
Primjeri problema s razdjelnikom napona
Primjeri problema s razdjelnikom napona mogu se riješiti korištenjem gornjih otpornih, kapacitivnih i induktivnih krugova.
1). Pretpostavimo da je ukupni otpor promjenjivog otpora 12 Ω. Klizni kontakt postavljen je na mjestu gdje je otpor podijeljen na 4 Ω i 8Ω. Promjenjivi otpor povezan je preko baterije od 2,5 V. Ispitajmo napon koji se pojavljuje na voltmetru spojenom preko presjeka od 4 Ω promjenjivog otpora.
Prema pravilu djelitelja napona, padovi napona bit će,
Izlaz = 2,5Vx4 Ohma / 12Ohms = 0,83V
2). Kad su dva kondenzatora C1-8uF & C2-20uF spojena u seriju u krug, efektivni padovi napona mogu se izračunati na svakom kondenzatoru kad su spojeni na 80Hz efektivnog napajanja i 80 volti.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 oma
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohma
XCT = XC1 + XC2
= 248,8 + 99,52 = 348,32
VC1 = Vs (XC1 / XCT)
80 (248,8 / 348,32) = 57,142
VC2 = Vs (XC2 / XCT)
80 (99,52 / 348,32) = 22,85
3). Kad su dvije induktivnosti L1-8 mH i L2 - 15 mH povezane u seriju, možemo izračunati efektivni pad napona na svakom kondenzatoru kada se spoje na 40 volti, 100 Hz efektivnog napajanja.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohma
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 ohma
XLT = XL1 + XL2
14.444 ohma
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volti
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volti
Tačke prisluškivanja napona u razdjelnoj mreži
Kada je broj otpornika spojen u seriju preko izvora napona Vs u krugu, tada se različita mjesta odbijanja napona mogu smatrati A, B, C, D & E
Ukupni otpor u krugu može se izračunati dodavanjem svih vrijednosti otpora poput 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-oma. Ova vrijednost otpora ograničit će strujni tok kroz krug koji generira napajanje naponom (VS).
Različite jednadžbe koje se koriste za izračunavanje pada napona na otpornicima su VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD i VR4 = VDE.
Razine napona na svakoj točki točenja izračunavaju se s obzirom na stezaljku GND (0V). Stoga će razina napona u točki „D“ biti jednaka VDE, dok će razina napona u točki „C“ biti ekvivalentna VCD + VDE. Ovdje je razina napona u točki 'C' količina dva pada napona na dva otpornika R3 i R4.
Dakle, odabirom odgovarajućeg skupa vrijednosti otpornika, možemo napraviti niz padova napona. Ovi padovi napona imat će relativnu vrijednost napona koja se postiže samo naponom. U gornjem primjeru, svaka vrijednost napona o / p je pozitivna jer je negativni priključak napona (VS) spojen na priključak uzemljenja.
Primjene razdjelnika napona
The primjene razdjelnika votlage uključuju sljedeće.
- Razdjelnik napona koristi se samo tamo gdje se napon regulira ispuštanjem određenog napona u krugu. Uglavnom se koristi u takvim sustavima u kojima se energetsku učinkovitost ne mora nužno ozbiljno razmatrati.
- U našem svakodnevnom životu najčešće se djelilac napona koristi u potenciometrima. Najbolji primjeri za potenciometre su gumb za podešavanje glasnoće koji je pričvršćen na naše glazbene sustave i radio tranzistore, itd. Osnovni dizajn potenciometra uključuje tri pina koja su prikazana gore. Na taj su način dva pina spojena na otpornik koji se nalazi unutar potenciometra, a preostali klin povezan je kontaktom za brisanje koji klizi na otporniku. Kad netko promijeni gumb na potenciometru, tada će se napon pojaviti na stabilnim kontaktima i kontaktima za brisanje u skladu s pravilom djelitelja napona.
- Razdjelnici napona koriste se za podešavanje razine signala, za mjerenje napona i pristranost aktivnih uređaja u pojačalima. Multimetar i Wheatstoneov most uključuju razdjelnike napona.
- Razdjelnici napona mogu se koristiti za mjerenje otpora senzora. Da bi se formirao razdjelnik napona, senzor je povezan u seriju s poznatim otporom, a poznati napon primjenjuje se preko razdjelnika. The analogno u digitalni pretvarač mikrokontrolera spojen je na središnju slavinu razdjelnika kako bi se mogao izmjeriti napon slavine. Korištenjem poznatog otpora može se izračunati izmjereni otpor osjetnika napona.
- Razdjelnici napona koriste se za mjerenje senzora, napona, pomicanje logičke razine i podešavanje razine signala.
- Općenito, pravilo otpornog otpora uglavnom se koristi za proizvodnju referentnih napona, inače smanjujući veličinu napona, tako da je mjerenje vrlo jednostavno. Pored toga, ovo su djela kao prigušivači signala na niskoj frekvenciji
- Koristi se u slučaju izuzetno manje frekvencija i istosmjerne struje
- Kapacitivni razdjelnik napona koji se koristi u prijenosu snage za kompenzaciju nosivosti i mjerenje visokog napona.
Ovo je sve o podjeli napona pravilo s krugovima, ovo je pravilo primjenjivo za izmjenične i istosmjerne izvore napona. Nadalje, bilo kakve sumnje u vezi s ovim konceptom ili elektronika i električni projekti , dajte svoje povratne informacije komentarom u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, koja je glavna funkcija pravila djelitelja napona?
