Razdjelnik napona za otpornike, kondenzatore i induktori

Da bi se dobila fiksna vrijednost napona jednaka djeliću početne vrijednosti, u električnim krugovima koriste se razdjelnici napona. Razdjelnici napona mogu se sastojati od dva ili više elemenata, koji mogu biti otpornici ili reaktanti (kondenzatori ili induktori).

Razdjelnik napona - kombinacija otpora koja se koristi za podjelu ulaznog napona na dijelove.

U svom najjednostavnijem obliku, razdjelnik napona predstavljen je parom sekcija električnog kruga koji su serijski povezani, a koji se nazivaju ramenima razdjelnika. Nadlaktica je dio koji se nalazi između točke pozitivnog napona i odabrane točke povezivanja sekcija, a donji krak je odjeljak između točke povezivanja (odabrana točka, nulta točka) i zajedničke žice.

Resistorski razdjelnici napona

Naravno, razdjelnici napona mogu se koristiti i u krugovima istosmjerne struje i u krugovima s izmjeničnom strujom. Otporni razdjelnici pogodni su za oba kruga, ali koriste se samo u krugovima niskog napona. Za napajanje uređaja ne koriste se razdjelnici napona na otpornicima.

U svom najjednostavnijem obliku, otpornički razdjelnik napona sastoji se samo od parovi otpornikaspojeno u seriju. Djeljivi napon se dovodi do razdjelnika, što rezultira time da je određeni dio tog napona proporcionalan vrijednosti otpornika na svakom otporniku. Zbroj pada napona ovdje je jednak naponu koji se isporučuje na razdjelniku.

Prema Ohmovom zakonu za dio električnog kruga, na svakom otporniku pad napona bit će izravno proporcionalan struji i vrijednosti otpora. A prema prvom pravilu Kirchhoffa, struja kroz ovaj krug bit će svugdje ista. Dakle, za svaki otpornik postojat će pad napona:

A napon na krajevima kruga bit će jednak:

A struja u razdjelničkom krugu bit će:

Ako zamijenimo izraz za struju u formule za pad napona preko otpornika, dobivamo formule za pronalaženje vrijednosti napona na svakom od otpornika razdjelnika:

Odabirom vrijednosti otpora R1 i R2, možete odabrati bilo koji dio cijelog ulaznog napona. U slučaju kada napon treba podijeliti na nekoliko dijelova, nekoliko otpora serijski je povezano s izvorom napona.

Koristeći razdjelnik napona na otpornicima u različite svrhe, važno je shvatiti da opterećenje pričvršćeno na jednu od krakova razdjelnika, bilo da je to mjerni uređaj ili nešto treće, mora imati vlastiti otpor mnogo veći od ukupnog otpora otpornika koji tvore razdjelnik. Inače, pri proračunu treba uzeti u obzir i sam otpor opterećenja, koji se smatra paralelnim s ramenskim otporom, koji je dio razdjelnika.

Primjer: postoji izvor istosmjernog napona od 5 volti, za njega je potrebno odabrati otpornike za razdjelnik napona kako biste iz razdjelnika uklonili mjerni signal od 2 volta. Dozvoljena snaga raspršena na razdjelniku ne smije biti veća od 0,02 W.

Rješenje: Neka maksimalna snaga koju razdjelnik bude 0,02 W, tada ćemo naći najmanji ukupni otpor razdjelnika na 5 volti iz Ohmovog zakona, ispostavit će se da je 1250 Ohma. Neka je 1,47 kOhm ukupni otpor razdjelnika koji smo odabrali, tada će 2 volta pasti na 588 ohma. Odaberemo konstantan otpor na 470 ohma i varijablu na 1 kOhm. Podesite varijabilni otpornik na 588 ohma.

Otpori razdjelnika napona danas se široko koriste u elektroničkim krugovima.U tim se shemama vrijednosti otpornika za razdjelnike odabiru na temelju parametara aktivnih elemenata krugova. U pravilu su razdjelnici u mjernim krugovima krugova, u povratnim krugovima pretvarača napona itd. Minus takvih rješenja je da otpornici raspodjeljuju snagu u sebi u obliku topline, međutim, opravdanost opravdava ove male gubitke energije.

Razdjelnici napona kondenzatora

U krugovima s izmjeničnom strujom, u visokonaponskim krugovima, na kondenzatorima se koriste razdjelnici napona. Koristi reaktivnu prirodu otpora kondenzatora u izmjeničnim krugovima. Veličina reaktancije kondenzatora u krugu izmjenične struje ovisi o kapacitivnosti kondenzatora i o frekvenciji napona. Evo formule za pronalaženje ovog otpora:

Formula označava da je veći električni kapacitet kondenzatora - manji je njegov reaktivni (kapacitivni) otpor i što je veća frekvencija - manja je reaktancija. Takvi razdjelnici koriste se za mjerenje krugova izmjeničnih krugova, pad napona na ramenima smatra se sličnim slučaju s konstantnim aktivnim otporom (otpornici, vidi gore).

Prednost kondenzatora koji se koriste u razdjelnicima je u tome što je rasipanje energije u obliku topline minimalno, a ovisi samo o kvaliteti dielektrika.

Razdjelnik napona induktora

Induktivni razdjelnik napona je druga vrsta razdjelnika koja se koristi za mjerenje elektronike izmjenične struje, posebno u niskonaponskim krugovima koji rade na visokim frekvencijama. Otpor zavojnica na izmjeničnu struju visoke frekvencije uglavnom je reaktivne (induktivne) prirode, a nalazimo ga formulom:

Formula ukazuje da što je veća induktivnost i što je veća frekvencija, to je veći otpor zavojnice naizmjeničnu struju. Važno je ovdje razumjeti da žica zavojnice ima aktivni otpor, dakle, snaga raspršena u obliku topline, koja je karakteristična za razdjelnik na induktorima, mnogo je veća od snage razdjelnika na kondenzatorima.

U amaterskoj elektronici često se koriste razdjelnici napona. kod spajanja analognih senzora na Arduino module.