مقسم مقاوم على الإنترنت. فواصل الجهد والتيار

عند تصميم الدوائر الكهربائية ، هناك حالات يكون فيها من الضروري تقليل قيمة الجهد (تقسيمها إلى عدة أجزاء) وتطبيق جزء فقط على الحمل. لهذه الأغراض ، استخدم فواصل الجهد. إنها تستند إلى قانون كيرشوف الثاني.

أكثر دارة بسيطة- مقسم جهد مقاوم. مقاومتان R1 و R2 متصلتان بالتسلسل مع.

في اتصال تسلسليتتدفق المقاومة من خلالها نفس التيارأنا.

نتيجة لذلك ، وفقًا لقانون أوم ، يتم تقسيم الجهد عبر المقاومات بما يتناسب مع قيمتها الاسمية.

نقوم بتوصيل الحمل بالتوازي مع R1 أو R2. نتيجة لذلك ، سيكون للحمل جهد مساوٍ لـ U R2.

أمثلة على تطبيق مقسم الجهد

مثل مقسم الجهد. تخيل أن لديك مصباحًا كهربائيًا يعمل فقط على 6 فولت وبطارية 9 فولت. في هذه الحالة ، عند توصيل المصباح بالبطارية ، سوف يحترق المصباح. لكي يعمل المصباح في الوضع الاسمي ، يجب تقسيم الجهد 9 فولت إلى 6 و 3 فولت. يتم تنفيذ هذه المهمة بواسطة أبسط مقسمات الجهد على المقاومات.
معلمة الاستشعار - الجهد. تعتمد مقاومة العناصر المقاومة على العديد من المعلمات ، مثل درجة الحرارة. نضع إحدى المقاومات في وسط ذي درجة حرارة متغيرة. نتيجة لذلك ، عندما تتغير درجة الحرارة ، ستتغير مقاومة أحد مقسمات الجهد. يتغير التيار من خلال الحاجز. وفقًا لقانون أوم ، يتم إعادة توزيع جهد الدخل بين المقاومتين.
مضخم الجهد. يمكن استخدام مقسم الجهد لتضخيم جهد الدخل. يكون هذا ممكنًا إذا كانت المقاومة الديناميكية لأحد عناصر الفاصل سالبة ، على سبيل المثال ، في قسم خاصية الجهد الحالي لصمام ثنائي النفق.

قيود عند استخدام فواصل الجهد المقاوم

يجب أن تكون المقاومة الاسمية لمقسم الجهد على المقاومات أقل من 100-1000 مرة من المقاومة الاسمية للحمل المتصل بالمقسم. خلاف ذلك ، ستقلل مقاومة الحمل من قيمة الجهد مقسومًا على المقسم.
تؤدي قيم المقاومة الصغيرة ، وهي عبارة عن مقسم للجهد ، إلى خسائر كبيرة في الطاقة النشطة. تتدفق التيارات الكبيرة عبر الحاجز. من الضروري تحديد المقاومات بحيث لا تحترق ويمكن أن تبدد مثل هذه القيمة من الطاقة المنبعثة في البيئة.
لا يمكن استخدام مقسم جهد مقاوم لتوصيل طاقة عالية الأجهزة الكهربائية: سيارات كهربائية ، عناصر التسخين، أفران الحث.
تقليل كفاءة الدائرة بسبب فقد العناصر النشطة لمقسم الجهد.
يجب استخدام مقاومات دقيقة (عالية الدقة) في مقسم الجهد للحصول على نتائج دقيقة.

تستخدم مقسمات الجهد على نطاق واسع في الإلكترونيات ، لأنها تسمح لك بحل مشاكل تنظيم الجهد على النحو الأمثل. هناك العديد من الحلول التخطيطية: من الأبسط ، على سبيل المثال ، في بعض مصابيح الحائط ، إلى تلك المعقدة تمامًا ، كما هو الحال في لوحات التحكم الخاصة بتبديل لفات أجهزة التطبيع. أنابيب الجهد.

ما هو مقسم الجهد؟ الصياغة بسيطة - هذا جهاز ، اعتمادًا على معامل الإرسال (تم تكوينه بشكل منفصل) ، ينظم قيمة جهد الخرج بالنسبة للإدخال.

في السابق ، كان من الممكن في كثير من الأحيان العثور على مصباح شمعدان مصمم لمصباحين على أرفف المتاجر. كانت خصوصيتها أن المصابيح نفسها صُممت لتعمل بجهد 127 فولت. في الوقت نفسه ، تم توصيل النظام بأكمله بشبكة كهربائية منزلية بقوة 220 فولت وعمل بنجاح كبير. لا معجزات! الشيء هو أن طريقة توصيل الموصلات لم تكن أكثر من مقسم جهد. أذكر أساسيات الهندسة الكهربائية وهي المستهلكون. كما تعلم ، مع طريقة التشغيل المتسلسلة ، فهي متساوية ، ويتغير الجهد (تذكر قانون أوم). لذلك ، في مثال المصباح ، يتم توصيل نفس النوع من المصابيح في سلسلة ، مما يقلل من الجهد الكهربائي الذي يزودهم بمقدار النصف (110 فولت). أيضًا ، يمكن العثور على مقسم جهد في جهاز يوزع الإشارة من هوائي واحد إلى عدة أجهزة تلفزيون. في الواقع ، هناك العديد من الأمثلة.

لنلقِ نظرة على أبسط مقسم جهد يعتمد على مقاومين R1 و R2. المقاومة متصلة في سلسلة ، يتم تطبيق جهد الدخل U على المحطات الحرة.هناك خرج إضافي من نقطة المنتصف للموصل الذي يربط المقاومات. أي ، اتضح أن هناك ثلاثة نهايات: اثنان عبارة عن استنتاجات خارجية (بينهما القيمة الكاملة للجهد U) ، وكذلك الطرف الأوسط ، الذي يشكل U1 و U2.

لنحسب مقسم الجهد باستخدام قانون أوم. منذ I \ u003d U / R ، إذن U هو نتاج التيار والمقاومة. وفقًا لذلك ، في القسم الذي يحتوي على R1 ، سيكون الجهد هو U1 ، وبالنسبة لـ R2 سيكون U2. في هذه الحالة ، التيار متساوي ، مع الأخذ في الاعتبار قانون الدائرة الكاملة ، نجد أن العرض U هو مجموع U1 + U2.

ما هو التيار في ظل هذه الظروف؟ بتعميم المعادلات ، نحصل على:

أنا \ u003d U / (R1 + R2).

من هنا يمكنك تحديد قيمة الجهد (مخرج U) عند خرج الحاجز (يمكن أن يكون إما U1 أو U2):

خروج U = U * R2 / (R1 + R2).

بالنسبة للفواصل ذات المقاومات القابلة للتعديل ، هناك عدد من الميزات الهامة، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار في كل من مرحلة الحسابات وأثناء التشغيل.

بادئ ذي بدء ، لا يمكن استخدام هذه الحلول لتنظيم جهد المستهلكين الأقوياء. على سبيل المثال ، بهذه الطريقة يستحيل تشغيل المحرك الكهربائي. أحد الأسباب هو قيم المقاومات نفسها. إن مقاومة الكيلووات ، إن وجدت ، هي أجهزة ضخمة تبدد كمية هائلة من الطاقة على شكل حرارة.

يجب ألا تقل قيمة مقاومة الحمل المتصل عن دوائر المقسم نفسه ، وإلا فسيحتاج النظام بأكمله إلى إعادة حسابه. من الناحية المثالية ، يجب أن يكون الفرق بين R divider والحمل R كبيرًا قدر الإمكان. من المهم تحديد قيم R1 و R2 بدقة ، نظرًا لأن التصنيفات المبالغة في التقدير ستؤدي إلى زيادة درجة الحرارة وعدم تقديرها ، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة على التدفئة.

عند حساب الحاجز ، عادة ما يختارون قيمة تياره عدة مرات (على سبيل المثال ، 10) أكثر من قوة الحمل المتصل. علاوة على ذلك ، بمعرفة التيار والجهد ، احسب المقاومة الإجمالية (R1 + R2). علاوة على ذلك ، وفقًا للجداول ، يتم تحديد أقرب القيم القياسية لـ R1 و R2 (مع مراعاة قوتها المسموح بها لتجنب التسخين المفرط).

). يمكن تمثيلها على شكل قسمين من السلسلة ، تسمى أكتاف، مجموع الفولتية التي تساوي جهد الدخل. يتم استدعاء الكتف بين احتمال الصفر ونقطة المنتصف أدنى، والآخر أعلى. هناك فواصل جهد خطي وغير خطي. في الخطي ، يختلف جهد الخرج خطيًا اعتمادًا على الدخل. تستخدم هذه الفواصل لتعيين الإمكانات وجهود التشغيل في نقاط مختلفة. الدوائر الإلكترونية. في الفواصل غير الخطية ، يعتمد جهد الخرج على المعامل غير الخطي. تستخدم مقسمات الجهد غير الخطية في مقاييس فرق الجهد الوظيفية. يمكن أن تكون المقاومة نشطة أو تفاعلية.

مقسم جهد مقاوم

يتكون أبسط مقسم جهد مقاوم من مقاومين متصلين في سلسلة ومتصلين بمصدر جهد. نظرًا لأن المقاومات متصلة في سلسلة ، فسيكون التيار من خلالها هو نفسه وفقًا لقاعدة كيرشوف الأولى. سيكون انخفاض الجهد عبر كل مقاوم ، وفقًا لقانون أوم ، متناسبًا مع المقاومة (التيار ، كما تم تحديده مسبقًا ، هو نفسه):

لكل مقاوم:

بقسمة التعبير عن التعبير عن ، ننتهي بـ:
وهكذا تكون نسبة الفولتية مساوية تمامًا لنسبة المقاومة و.
باستخدام المساواة
وفيه و
وتعبيرا منه عن العلاقة بالتيار:

نحصل على صيغة تتعلق بإخراج () وإدخال () جهد مقسم:

وتجدر الإشارة إلى أن مقاومة الحمل لمقسم الجهد يجب أن تكون أكبر بكثير من مقاومة الحاجز نفسه ، بحيث يمكن إهمال هذه المقاومة المتصلة بالتوازي في الحسابات. لتحديد قيم مقاومة محددة في الممارسة ، كقاعدة عامة ، يكفي اتباع الخوارزمية التالية. أولاً ، من الضروري تحديد حجم تيار الفاصل الذي يعمل مع الحمل غير متصل. يجب أن يكون هذا التيار أكثر حداثة(عادة ما يأخذ ما يزيد عن 10 مرات من حيث الحجم) الذي يستهلكه الحمل ، ولكن ، ومع ذلك ، يجب ألا يؤدي التيار المحدد إلى تحميل زائد على مصدر الجهد. بناءً على حجم التيار ، وفقًا لقانون أوم ، يتم تحديد قيمة المقاومة الإجمالية. يبقى فقط أخذ قيم مقاومة محددة من السلسلة القياسية ، تكون نسبة قيمها قريبة من نسبة الجهد المطلوبة ، ومجموع القيم قريب من القيمة المحسوبة. عند حساب مقسم حقيقي ، من الضروري مراعاة معامل درجة الحرارة للمقاومة ، والتفاوتات لقيم المقاومة الاسمية ، ونطاق تغيرات جهد الدخل والتغييرات المحتملة في خصائص الحمل للمقسم ، وكذلك الحد الأقصى للطاقة المشتتة لـ المقاومات - يجب أن تتجاوز الطاقة المخصصة لها ، حيث يكون مصدر التيار مع فصل الحمل (في هذه الحالة ، أقصى تدفق ممكن للتيار عبر المقاومات).

طلب

مقسم الجهد أهميةفي الدوائر. كمقسم جهد تفاعلي ، كمثال ، يمكن للمرء أن يستشهد بأبسط مرشح كهربائي ، وكمثبت جهد غير خطي - حدودي.

تم استخدام مقسمات الجهد كجهاز تخزين كهروميكانيكي في الألغام المضادة للمركبات. في مثل هذه الأجهزة ، تتوافق القيم المخزنة مع زوايا دوران المتغيرات المتغيرة. يمكن لهذه الأجهزة تخزين المعلومات إلى أجل غير مسمى.

مضخم الجهد

يمكن استخدام مقسم الجهد لتضخيم جهد الدخل - وهذا ممكن إذا كانت a سالبة ، على سبيل المثال ، كما هو الحال في قسم خاصية الجهد الحالي في الصمام الثنائي النفقي

قيود على استخدام فواصل الجهد المقاوم

يجب أن يكون معدل مقاومة الحاجز أقل من 100-1000 مرة من مقاومة الحمل الاسمية.

تؤدي قيم المقاومة الصغيرة ، وهي عبارة عن مقسم جهد ، إلى تيارات عالية في الحاجز. تنخفض كفاءة الدائرة بسبب تسخين المقاومات.

لا يمكن استخدام مقسم جهد مقاوم لتوصيل الأجهزة الكهربائية القوية: سيارات كهربائية، عناصر التسخين.

الوثائق المعيارية والفنية

GOST 11282-93 (IEC 524-75) - فواصل جهد DC مقاومة

ملحوظات

الروابط

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما هو "Voltage Divider" في القواميس الأخرى:

مقسم الفولت- مقسم الجهد: جهاز تحويل يتكون من عالي و جهد منخفض، بحيث يتم تطبيق جهد الدخل على الجهاز بأكمله ، ويتم أخذ جهد الخرج من ذراع الجهد المنخفض. [MES ... ... دليل المترجم الفني

قاموس موسوعي كبير

جهاز يسمح لك بإزالة (استخدام) فقط جزء من الجهد المباشر أو المتناوب المتاح عن طريق العناصر دائرة كهربائيةتتكون من مقاومات أو مكثفات أو محاثات. تستخدم في الراديو و ... قاموس موسوعي

مقسم الفولت- įtampos dalytuvas status as T sritis automatika atitikmenys: engl. مقسم محتمل مقسم الجهد vok. Spannungsteiler ، م روس. مقسم الجهد ، برانك م. diviseur de التوتر، m… Automatikos terminų žodynas

مقسم الفولت- įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: engl. مقسم محتمل مقسم الجهد vok. Spannungsteiler ، م روس. مقسم ... ...

مقسم الفولت- įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas، sudarytas iš rezistorių، induktyvumo riči، kondensatorių، transformatori ... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

مقسم الفولت- įtampos dalytuvas status as T sritis chemija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: engl. مقسم محتمل مقسم الفولت. مقسم الفولت... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

مقسم الفولت- įtampos dalytuvas status as T sritis fizika atitikmenys: engl. مقسم الجهد vok. Spannungsteiler ، م روس. مقسم الجهد ، برانك م. diviseur de التوتر ، m ... Fizikos terminų žodynas

جهاز كهربائي لتقسيم الجهد المباشر أو التيار المتناوبإلى أجزاء. أي D. n. يتكون من نشط أو رد الفعل المقاومة الكهربائية. عادة D. n. تستخدم لقياس الجهد. عند مستوى منخفض ... الموسوعة السوفيتية العظمى

جهاز كهربائي يسمح لك بإزالة (استخدام) جزء فقط من الجهد المباشر أو المتناوب المتاح من خلال عناصر دائرة كهربائية تتكون من مقاومات أو مكثفات أو محاثات. في… … موسوعة التكنولوجيا

كجزء من مقسم الجهد ، تُستخدم المقاومات للحصول على قيمة جهد ثابت. في هذه الحالة ، يرتبط جهد الخرج U out بمدخل U (دون مراعاة مقاومة الحمل المحتملة) بالعلاقة التالية:

U خارج = U في x (R2 / R1 + R2)

أرز. 1. مقسم الجهد

مثال. باستخدام مقسم المقاوم ، تحتاج إلى الحصول على جهد 1 فولت من المنبع على حمل بمقاومة 100 كيلو أوم الجهد المستمر 5 V. نسبة تقسيم الجهد المطلوب 1/5 = 0.2. نستخدم مقسمًا ، يظهر مخططه في الشكل. واحد.

يجب أن تكون مقاومة المقاومات R1 و R2 أقل بكثير من 100 kΩ. في هذه الحالة ، عند حساب الحاجز ، يمكن تجاهل مقاومة الحمل.

لذلك ، R2 / (R1 + R2) R2 = 0.2

R2 = 0.2R1 + 0.2R2.

R1 = 4R2

لذلك ، يمكنك اختيار R2 = 1 كيلو أوم ، R1 - 4 كيلو أوم. يتم الحصول على المقاومة R1 عن طريق توصيل مقاومات قياسية متسلسلة من 1.8 و 2.2 كيلو أوم ، مصنوعة على أساس فيلم معدني بدقة ± 1٪ (بقوة 0.25 واط).

يجب أن نتذكر أن الحاجز نفسه يستهلك التيار من المصدر الأساسي (في هذه الحالة ، 1 مللي أمبير) وسيزداد هذا التيار مع انخفاض مقاومة المقاومات الفاصلة.

للحصول على قيمة الجهد المحددة ، يجب استخدام مقاومات عالية الدقة.

عيب مقسم جهد المقاوم البسيط هو أنه مع التغيير في مقاومة الحمل ، يتغير جهد الخرج (U out) للمقسم. لتقليل تأثير الحمل على Uout ، من الضروري اختيار مقاومة R2 على الأقل 10 مرات أقل من الحد الأدنى لمقاومة الحمل.

من المهم أن تتذكر أنه مع انخفاض مقاومة المقاومات R1 و R2 ، يزداد التيار المستهلك من مصدر جهد الدخل. عادة ، يجب ألا يتجاوز هذا التيار 1-10 مللي أمبير.

تُستخدم المقاومات أيضًا لإرسال حصة معينة من إجمالي التيار إلى ذراع المقسم المقابل. على سبيل المثال ، في الرسم البياني في الشكل. 2 ، التيار I جزء من إجمالي التيار I in ، الذي تحدده مقاومات المقاومات Rl و R2 ، أي يمكنك أن تكتب أنني خرجت \ u003d I in x (R1 / R2 + R1)

مثال. سهم أداة قياسينحرف إلى النطاق الكامل إذا العاصمةفي الملف المتحرك هو 1 مللي أمبير. المقاومة النشطةلفائف 100 أوم. احسب المقاومة بحيث ينحرف مؤشر الجهاز قدر الإمكان عند تيار إدخال يبلغ 10 مللي أمبير (انظر الشكل 3).

أرز. 2 الفاصل الحالي

أرز. 3.

يتم تحديد نسبة القسمة الحالية من خلال النسبة:

أنا خارج / أنا في \ u003d 1/10 \ u003d 0.1 \ u003d R1 / R2 + R1 ، R2 \ u003d 100 أوم.

من هنا،

0,1R1 + 0.1R2 = R1

0,1م 1 + 10 = م 1

R1 = 10 / 0.9 = 11.1 أوم

يمكن الحصول على المقاومة المطلوبة للمقاوم R1 عن طريق توصيل مقاومين قياسيين 9.1 و 2 أوم من مقاومات الأغشية السميكة في سلسلة بدقة ± 2٪ (0.25 واط). لاحظ مرة أخرى أنه في الشكل. 3 المقاومة R2 هي.

لضمان الدقة الجيدة في التقسيم الحالي ، يجب استخدام مقاومات عالية الدقة (± 1٪).

جهاز ترتبط فيه جهود الإدخال والإخراج بكسب. يمكن تمثيل الحاجز على هيئة قسمين من الدائرة ، يسميان أكتاف ، مجموع الفولتية التي تساوي جهد الدخل. في أغلب الأحيان ، يتم بناء مقسم الجهد من مقاومين. يسمى هذا الحاجز بالمقاوم. كل مقاوم في هذا الحاجز يسمى كتف. الكتف المتصل بالأرض يسمى السفلي ، وما يتصل بالإيجاب يسمى العلوي. تسمى نقطة اتصال اثنين من المقاومات الذراع الوسطى أو نقطة المنتصف. ببساطة ، يمكننا تخيل الكتف الأوسط كحوض سباحة. يسمح لنا مقسم الجهد بالتحكم في "بوابتين" عن طريق "تصريف" الجهد إلى الأرض (تقليل مقاومة الجانب السفلي) أو "سكب" الجهد في البركة (تقليل مقاومة الجانب العلوي). وبالتالي ، يمكن استخدام الحاجز للحصول على جزء فقط من الجهد الأصلي.

رسم تخطيطي لمقسم الجهد

في المثال قيد النظر ، يتم تطبيق جهد 9V على الإدخال (Uin). لنفترض أننا بحاجة إلى الحصول على 5 فولت عند الإخراج (Uout). كيف تحسب المقاومات لمقسم الجهد؟

حساب مقسم الجهد

يواجه الكثيرون حقيقة أنه لا توجد صيغ لحساب المقاومة في الحاجز. في الواقع ، من السهل اشتقاق مثل هذه الصيغ. لكن أول الأشياء أولاً. من أجل الوضوح ، لنبدأ الحساب من النهاية ، أي احسب جهد الخرج ، مع معرفة قيم المقاوم.

التيار المتدفق خلال R1 و R2 هو نفسه طالما أنه لا يوجد شيء متصل بالذراع الأوسط (Uout). المقاومة الكلية للمقاومات عند اتصال تسلسلييساوي مجموع مقاوماتهم:

Rtotal = R1 + R2 = 400 + 500 = 900 أوم

وفقًا لقانون أوم ، نجد قوة التيار المتدفق عبر المقاومات:

I = Uin / Rtotal = 9V / 900 أوم = 0.01 A = 10 مللي أمبير

الآن بعد أن عرفنا التيار في الجانب المنخفض (التيار خلال R2) ، نحسب الجهد في الجانب المنخفض (قانون أوم مرة أخرى):

Uout \ u003d I * R2 \ u003d 0.01A * 500 أوم \ u003d 5V

أو تبسيط سلسلة العمليات الحسابية:

Uout = Uin * (R2 / (R1 + R2))

بتطبيق القليل من الرياضيات والمعرفة الأخرى ، وإضفاء نكهة على كل شيء بقانون أوم ، يمكنك الحصول على الصيغ التالية:

R1 \ u003d (Uin-Uout) / Id + In

R2 = Uout / معرف

هنا بطاقة تعريفو فيهي تيار الفاصل و تيار الحمل ، على التوالي. بشكل عام ، لا تحتاج حتى إلى معرفة نوع هذه التيارات. يمكنك فقط أن تأخذهم على قدم المساواة بطاقة تعريف= 0.01 أ (10 مللي أمبير) ، أ في= 0. أي ، ضع في اعتبارك الحاجز بدون تحميل. هذا مقبول طالما أننا نستخدم فقط المقسم لقياسات الجهد (وهي طريقة استخدامه في جميع الأمثلة في قاعدة المعرفة الخاصة بنا). ثم سيتم تبسيط الصيغ:

R1 = (Uin-Uout) * 100

R2 = Uout * 100

ملاحظة. هذا ليس مهمًا على الإطلاق ، لكن لاحظ: 100 ليس كذلك الكمية المادية. بعد قبول الشرط ذلك بطاقة تعريفلدينا دائمًا 0.01 أ ، إنه مجرد معامل تم الحصول عليه بنقل 0.01 إلى البسط.

نحن نفحص:

لدينا جهد دخل 9 فولت ، نريد الحصول على 5 فولت عند الخرج. نستبدل القيم في الصيغة ، نحصل على:

R1 = (9-5) * 100 = 400 أوم

R2 = 5 * 100 = 500 أوم

كل شيء يناسب!

تطبيق مقسم الجهد

في الأساس ، يتم استخدام مقسم الجهد حيث تحتاج إلى قياس مقاومة متغيرة. تستند قيم القراءة من المقاوم الضوئي على هذا المبدأ: يتم تضمين المقاوم الضوئي في الحاجز كأذرع واحدة. الكتف الثاني مقاوم ثابت. وبالمثل ، يمكنك قراءة قراءات الثرمستور.