Obwód dzielnika napięcia

Napięcia lub dzielnika napięcia obwód jest powszechnie stosowany w elektronice obwodu, gdy napięcie wejściowe ma być przekształcony w inny napięcie niższe niż wtedy oryginału. Jest to bardzo przydatne dla wszystkich obwodów analogowych, w których wymagane są zmienne napięcia, dlatego ważne jest, aby zrozumieć, jak działa ten obwód i jak obliczyć wartości rezystorów wymaganych do utworzenia obwodu dzielnika napięcia, aby wyprowadzić pożądane napięcie.

Wymagany materiał

• Rezystor (1k - 1 nos, 10k - 1 nos)
• Bateria - 9V
• Multimetr
• Podłączanie przewodów
• Płytka prototypowa

Schemat obwodu

Obwód dzielnika napięcia jest bardzo prosty układ zbudowany tylko z dwóch rezystorów (R1 i R2), jak pokazano powyżej na schemacie obwodu. Wymagane napięcie wyjściowe (V _OUT) można uzyskać na rezystorze R2. Za pomocą tych dwóch rezystorów możemy zamienić napięcie wejściowe na dowolne wymagane napięcie wyjściowe.

UWAGA: Napięcie wyjściowe (V _OUT) jest zawsze mniejsze niż napięcie wejściowe (V _IN)

Wzór dzielnika napięcia

Załóżmy, że jeśli prąd (I) w przewodzie wyjściowym wynosi zero, to zależność między napięciem wejściowym (V _IN) a napięciem wyjściowym (V _out) jest określana jako:

V _OUT = (V _IN * R ₂) / (R ₁ + R ₂)…. (Równanie dzielnika napięcia)

Gdzie,

V _OUT = napięcie wyjściowe

V _IN = napięcie wejściowe

R ₁ = górny rezystor

R ₂ = dolny rezystor

Dowód formuły potencjalnego podziału

Zgodnie z prawem Ohma napięcie płynące przez idealny przewodnik jest równe przepływającemu przez niego prądowi.

Napięcie = prąd * rezystancja

V = IR

Teraz, zgodnie ze schematem obwodu

V _IN = I * (R ₁ + R ₂) I = V _IN / (R ₁ + R ₂)… równanie (1) V _OUT = I * R ₂ … równanie (2)

Umieszczając wartość „ I ” z równania (1) w równaniu (2), mamy

V _OUT = (V _IN * R ₂) / (R ₁ + R ₂)

O czym należy pamiętać

• Jeżeli wartość R1 jest równa R2, to wartość napięcia wyjściowego jest równa połowie wartości wejściowej.
• Jeśli wartość R1 jest znacznie mniejsza niż R2, wówczas wartość napięcia wyjściowego będzie w przybliżeniu równa napięciu wejściowemu.
• Jeśli wartość R1 jest znacznie większa niż R2, wówczas wartość napięcia wyjściowego będzie w przybliżeniu równa zero.

Działanie obwodu dzielnika napięcia

Zgodnie z przykładowym schematem obwodu dzielnika napięcia, którego użyliśmy tutaj, przyjęliśmy 9 V jako napięcie wejściowe, a wartość rezystancji R ₁ i R ₂ wynosi odpowiednio 1k i 10k. Praktycznie otrzymujemy 8,16V jako napięcie wyjściowe, jak pokazano na powyższym obrazku.

Spróbujmy teoretycznie

V _IN = 9 V, R1 = 1 kiloom i R2 = 10 kiloomów . Vout = (9 × 10000) / (1000 + 10000) Vout = (90000) / (11000) Vout = 8,1818V

Istnieje bardzo niewielka różnica między wartością praktyczną a teoretyczną, ponieważ bateria nie dostarcza dokładnie 9V.

Innym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy doborze wartości rezystora, jest jego moc znamionowa (P). Gdy już znasz wartości I (w oparciu o obciążenie), V _IN, R ₁ i R ₂, dodaj R ₁ i R ₂ razem, aby uzyskać R _SUMA i użyj kalkulatora prawa Ohma, aby znaleźć moc (waty) wymaganą dla rezystory. Lub po prostu użyj wzorów P = VI, aby zdecydować o mocy znamionowej swojego rezystora. Jeśli nie zostanie wybrana właściwa moc znamionowa, rezystor przegrzeje się i może się również spalić.

Kalkulator dzielnika napięcia

Możesz bezpośrednio użyć poniższego kalkulatora dzielnika napięcia, aby obliczyć dowolną z wartości wymienionych we wzorach na dzielnik napięcia.

Zastosowania obwodu dzielnika napięcia

Obwody dzielnika napięcia lub potencjału są często używane w różnych projektach i zastosowaniach. Poniżej znajduje się kilka przykładów obwodów, w których zastosowano koncepcję potencjalnego rozdzielacza:

• Woltomierz cyfrowy Arduino
• Pomiar natężenia światła
• Samouczek Raspberry Pi ADC
• Miernik omów Arduino
• Detektor ciemności
• Lampa awaryjna Raspberry Pi