- Działanie obwodu dzielnika prądu
- Testowanie obwodu dzielnika prądu w sprzęcie
- Aktualne aplikacje dzielnika
Podczas projektowania układu elektronicznego istnieje wiele sytuacji, w których obwód wymaga różnych wartości źródeł napięcia i prądu. Na przykład podczas ustawiania wstępnie ustawionego napięcia dla wzmacniacza operacyjnego bardzo często stosuje się obwód dzielnika potencjału w celu uzyskania wymaganych wartości napięcia. Ale co, jeśli potrzebujemy określonej wartości prądu? Podobnie jak w przypadku dzielnika napięcia, istnieje inny typ obwodu zwany dzielnikiem prądu, który może być użyty do podzielenia całkowitego prądu na kilka w obwodzie zamkniętym. Dlatego w tym samouczku nauczymy się, jak zbudować prosty obwód dzielnika prądu metodą rezystancyjną (używając tylko rezystorów). Zwróć uwagę, że możliwe jest również wykonanie dzielnika prądu za pomocą cewek, a działanie obu obwodów będzie takie samo.
Działanie obwodu dzielnika prądu
Rezystor jest najczęściej używanym elementem pasywnym w elektronice i bardzo łatwo jest zbudować dzielnik prądu za pomocą rezystorów. Dzielnik prądu jest obwodem liniowym, który rozdziela całkowity prąd przepływający do obwodu i tworzy podział lub wytwarza ułamek całkowitego prądu.
Zgodnie z zasadą dzielnika prądu prąd płynący przez dowolną równoległą gałąź obwodu będzie równy iloczynowi całkowitego prądu i stosunku rezystancji przeciwnej gałęzi do całkowitej rezystancji. Tak więc przy obecnej zasadzie dzielnika możemy obliczyć prąd przepływający przez gałąź, jeśli znamy całkowitą wartość prądu i rezystancji innych gałęzi. Zrozumiemy więcej na ten temat w dalszej części.
Bieżący dzielnik można łatwo zbudować za pomocą KCL (aktualne prawo Kirchhoffa) i prawo Ohma. Zobaczmy, jak odbywa się ten podział na równolegle połączony obwód rezystancyjny.
Na powyższym obrazku dwa rezystory 1 Ohm są połączone równolegle, czyli R1 i R2. Te dwa rezystory dzielą całkowity prąd przepływający przez rezystor. Ponieważ napięcie na tych dwóch rezystorach jest takie samo, prąd przepływający przez każdy rezystor można obliczyć za pomocą wzoru dzielnika prądu
Zatem całkowity prąd wynosi I Total = I R1 + I R2 zgodnie z obowiązującym prawem Kirchoffa.
Teraz, aby znaleźć prąd każdego rezystora, używamy prawa Ohma I = V / R na każdym rezystorze. W takim przypadku
I R1 = V / R1 i I R2 = V / R2
Dlatego jeśli użyjemy tych wartości w I Total = I R1 + I R2, całkowity prąd będzie
Całkowity prąd = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
A zatem, V = I łącznie (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I łącznie (R1R2 / R1 + R2)
Tak więc, jeśli możemy obliczyć całkowitą rezystancję i całkowity prąd, to używając powyższego wzoru, możemy uzyskać podzielony prąd przez rezystor. W bieżących wzory reguły rozdzielacz do obliczenia dla prądu przez R1 może być podana jako
I R1 = V / R1 = I ogółem I R1 = I łącznie (R2 / (R1 + R2))
Podobnie, obecne formuły reguły dzielnika do obliczania prądu do R2 można podać jako
I R2 = V / R2 = I ogółem I R2 = I łącznie (R1 / (R1 + R2))
Dlatego, gdy rezystory są więcej niż dwa, należy obliczyć całkowitą lub równoważną rezystancję, aby znaleźć podzielony prąd w każdym rezystorze za pomocą wzoru
I = V / R
Testowanie obwodu dzielnika prądu w sprzęcie
Zobaczmy, jak ten aktualny dzielnik działa w prawdziwym scenariuszu.
Na powyższym schemacie znajdują się trzy rezystory, które są podłączone do stałego lub stałego źródła prądu 1A. Wszystkie rezystory są oceniane jako 1 Ohm. Dlatego R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Ten obwód jest testowany na płytce stykowej, łącząc rezystory jeden po drugim w konfiguracji równoległej ze źródłem prądu stałego 1A podłączonym w obwodzie. Możesz również sprawdzić ten prosty obwód prądu stałego, aby dowiedzieć się, jak działa źródło prądu i jak samodzielnie go zbudować. Na poniższym obrazku pojedynczy rezystor jest podłączony do obwodu.
Prąd pokazuje 1A w multimetrze po podłączeniu przez rezystor. Następnie dodawany jest drugi rezystor 1 Ohm. Prąd spadł do połowy, około 500 mA w każdym rezystorze, jak pokazano poniżej
Dlaczego tak się stało? Przekonajmy się, korzystając z aktualnego obliczenia dzielnika. Gdy dwa rezystory 1 Ohm są połączone równolegle, równoważna rezystancja będzie wynosić -
R Odpowiednik = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 oma
Dlatego, gdy dwie rezystancje 1 Ohm są połączone równolegle, równoważna rezystancja wynosi 0,5 Ohm. Zatem prąd płynący przez R1 jest
I R1 = I ogółem (odpowiednik R / R1) I R1 = 1 A (0,5 oma / 1 Ω) = 0,5 A
Ta sama ilość prądu przepływa przez drugi rezystor, ponieważ R2 jest tym samym rezystorem 1 Ohm, a prąd jest stały do 1A. Multimetr pokazuje około 0,5 A, które przepływa przez dwa rezystory.
Teraz w obwodzie podłączony jest dodatkowy rezystor 1 Ohm. Multimetr pokazuje teraz około 0,33 A prądu przepływa przez każdy rezystor.
Ponieważ istnieją trzy rezystory połączone równolegle, znajdźmy równoważną rezystancję trzech rezystorów połączonych równolegle
R równoważne = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R równoważne = (1 / (01/1 + 01/1 + 01/1)) R równoważne = 1/3 R równoważne 0,33 Ohm
Teraz prąd płynący przez każdy rezystor, IR = I ogółem (odpowiednik R / R1) IR = 1 Amp x (0,33 oma / 1 Ω) IR = 0,33 A
Multimetr pokazuje około 0,33 A przepływa przez każdy rezystor, ponieważ wszystkie rezystory mają wartość 1 Ohm i są połączone w obwód, w którym przepływ prądu jest ustalony na 1A. Możesz również obejrzeć wideo na końcu strony, aby sprawdzić, jak działa obwód.
Aktualne aplikacje dzielnika
Głównym zastosowaniem dzielnika prądu jest wytwarzanie ułamka całkowitego prądu dostępnego w obwodzie. Jednak w niektórych przypadkach element używany do przenoszenia prądu ma ograniczenie dotyczące tego, ile prądu faktycznie przepływa przez element. Przetężenie powoduje zwiększone rozpraszanie ciepła, jak również zmniejsza oczekiwaną żywotność komponentów. Stosując dzielnik prądu, prąd przepływający przez komponent można zminimalizować, a tym samym można zastosować mniejszy rozmiar elementu.
Na przykład w przypadku, gdy wymagana jest większa moc rezystora; dodanie wielu rezystorów równolegle zmniejsza rozpraszanie ciepła, a rezystory o mniejszej mocy mogą wykonywać to samo zadanie.