抵抗分圧器オンライン. 分圧器と分流器

電気回路を設計する場合、電圧値を下げて（いくつかの部分に分割して）、一部だけを負荷にかける必要がある場合があります。これらの目的のために、 分圧器. これらは、キルヒホッフの第 2 法則に基づいています。

最も簡単な回路- 抵抗分圧器。 2 つの抵抗 R1 と R2 が直列に接続されています。

でシリアル接続抵抗が流れる同じ電流私。

その結果、オームの法則に従って、抵抗器の両端の電圧は額面の値に比例して分割されます。

負荷をR1またはR2に並列に接続します。その結果、負荷には U R2 に等しい電圧がかかります。

分圧器のアプリケーション例

分圧器のように。 6 ボルトと 9 ボルトのバッテリーでしか動作しない電球があるとします。この場合、電球をバッテリーに接続すると、電球が切れます。電球が公称モードで動作するには、9 V の電圧を 6 ボルトと 3 ボルトに分割する必要があります。このタスクは、抵抗器の最も単純な分圧器によって実行されます。
センサーパラメータ - 電圧。抵抗要素の抵抗は、温度などの多くのパラメータに依存します。温度が変化する媒体に抵抗の1つを配置します。その結果、温度が変化すると、分圧器の 1 つの抵抗が変化します。分圧器を流れる電流が変化します。オームの法則に従って、入力電圧は 2 つの抵抗間で再分配されます。
電圧増幅器。分圧器を使用して入力電圧を増幅できます。これは、たとえばトンネルダイオードの電流-電圧特性のセクションで、分割要素の1つの動的抵抗が負の場合に可能です。

抵抗分圧器を使用する場合の制限

抵抗器の分圧器の公称抵抗は、分圧器に接続された負荷の公称抵抗の 100 ～ 1000 分の 1 にする必要があります。そうしないと、負荷抵抗により、分圧器で分圧された電圧の値が減少します。
分圧器である抵抗値が小さいと、有効電力の損失が大きくなります。分圧器には大きな電流が流れます。燃え尽きないように抵抗を選択し、環境に放出されるエネルギーのそのような値を放散できるようにする必要があります。
抵抗分圧器を使用して高電力を接続することはできません電気製品：電気自動車、発熱体、誘導炉。
分圧器の能動素子の損失による回路の効率の低下。
正確な結果を得るには、分圧器で精密 (高精度) 抵抗を使用する必要があります。

分圧器は、電圧調整の問題を最適に解決できるため、電子機器で広く使用されています。いくつかのウォールランプなどの最も単純なものから、ノーマライザーの巻線を切り替えるための制御ボードのように非常に複雑なものまで、さまざまな回路図ソリューションがあります。電源電圧.

分圧器とは何ですか？言葉遣いは簡単です-これは、伝達係数（個別に設定）に応じて、入力に対する出力電圧の値を調整するデバイスです。

以前は、店の棚で、2つのランプ用に設計された燭台ランプを見つけることがよくありました。その特異性は、ランプ自体が127ボルトの電圧で動作するように設計されていることでした。同時に、システム全体が 220 V の家庭用電気ネットワークに接続され、非常にうまく機能しました。奇跡はありません！問題は、導体を接続する方法が分圧器に過ぎないということです。電気工学の基本、つまり消費者を思い出してください。ご存じのように、スイッチを順次オンにする方法では、電圧は等しくなり、電圧が変化します（オームの法則を思い出してください）。したがって、ランプの例では、同じタイプのランプが直列に接続され、それらに供給される電圧が半分（110 V）に減少します。また、分圧器は、1 つのアンテナから複数の TV に信号を分配するデバイスにも見られます。実際、多くの例があります。

2 つの抵抗 R1 と R2 に基づく最も単純な分圧器を見てみましょう。抵抗は直列に接続され、入力電圧 U が自由端子に印加され、抵抗を接続する導体の中点から追加の出力があります。つまり、3 つの端が判明します。

オームの法則を使って分圧器を計算しましょう。 I \u003d U / Rなので、Uは電流と抵抗の積です。したがって、R1のセクションでは、電圧はU1になり、R2の場合はU2になります。この場合、電流は等しくなります完全な回路の法則を考慮すると、供給UはU1 + U2の合計であることがわかります。

この状態での電流は？方程式を一般化すると、次のようになります。

私\u003d U /（R1 + R2）。

ここから、分圧器の出力 (U1 または U2 のいずれか) での電圧値 (U 出口) を決定できます。

U 出口 = U * R2 / (R1+R2)。

調整可能な抵抗を備えたディバイダーには、いくつかの重要な機能、これは計算段階と操作中の両方で考慮に入れる必要があります。

まず第一に、そのようなソリューションを使用して強力な消費者の電圧を調整することはできません。たとえば、この方法では電気モーターに電力を供給することは不可能です。その理由の1つは、抵抗器自体の値です。キロワットの抵抗が存在する場合、熱の形で大量のエネルギーを放散する巨大なデバイスです。

接続された負荷の抵抗値は、分圧器自体の回路よりも小さくてはなりません。そうしないと、システム全体を再計算する必要があります。理想的には、R 分圧器と R 負荷の差はできるだけ大きくする必要があります。 R1 と R2 の値を正確に選択することが重要です。過大評価すると過大評価になり、過小評価すると過熱して加熱にエネルギーが浪費されるためです。

分周器を計算するとき、彼らは通常、接続された負荷のアンペア数よりも数倍（たとえば10）大きい電流の値を選択します。さらに、電流と電圧がわかれば、全抵抗 (R1 + R2) を計算します。さらに、表に従って、R1とR2の最も近い標準値が選択されます（過度の加熱を避けるために許容電力を考慮して）。

）。と呼ばれるチェーンの 2 つのセクションとして表すことができます。肩、入力電圧に等しい電圧の合計。ゼロ電位と中点の間の肩は呼ばれます低い、およびその他上. 線形分圧器と非線形分圧器があります。線形では、出力電圧は入力に応じて線形に変化します。このような分圧器は、さまざまなポイントで電位と動作電圧を設定するために使用されます。電子回路. 非線形分圧器では、出力電圧は係数に非線形に依存します。非線形分圧器は、機能ポテンショメータで使用されます。抵抗は、アクティブまたはリアクティブのいずれかです。

抵抗分圧器

最も単純な抵抗分圧器は、直列に接続され、電圧源に接続された 2 つの抵抗器で構成されます。抵抗器は直列に接続されているため、それらを流れる電流は、キルヒホッフの第 1 規則に従って同じになります。オームの法則によると、各抵抗の両端の電圧降下は抵抗に比例します (以前に確立された電流は同じです)。

各抵抗について:

for 式を for 式で割ると、次のようになります。
したがって、電圧との比率は、抵抗との比率に正確に等しくなります。
平等の使用
、その中、および
そして、それから電流の関係を表現します：

出力 () と入力 () の分圧器電圧に関する式を取得します。

分圧器の負荷抵抗は、分圧器自体の抵抗よりもはるかに大きくなければならないことに注意してください。計算では、並列に接続されたこの抵抗を無視することができます。実際に特定の抵抗値を選択するには、原則として、次のアルゴリズムに従うだけで十分です。まず、負荷が切断された状態で動作する分圧器電流の大きさを決定する必要があります。この電流はより最新の(通常、大きさで 10 倍以上かかります) が負荷によって消費されますが、指定された電流が電圧源に過度の負荷を与えてはなりません。オームの法則に従って、電流の大きさに基づいて、総抵抗の値が決定されます。標準シリーズから特定の抵抗値を取得するだけで、その値の比率は必要な電圧比率に近く、値の合計は計算された値に近くなります。実際の分圧器を計算するときは、抵抗の温度係数、公称抵抗値の許容誤差、入力電圧変化の範囲、分圧器の負荷特性の変化の可能性、および最大消費電力を考慮する必要があります。抵抗器 - それらに割り当てられた電力を超える必要があります。ここで、は負荷が切断された状態のソース電流です (この場合、可能な最大電流が抵抗器を流れます)。

応用

分圧器には重要性回路で。無効分圧器として、例として、最も単純な電気フィルター、および非線形 - パラメトリック電圧安定器として挙げることができます。

分圧器は、AVM の電気機械式ストレージデバイスとして使用されています。このようなデバイスでは、保存された値はレオスタットの回転角度に対応します。このようなデバイスは、情報を無期限に保存できます。

電圧増幅器

分圧器を使用して入力電圧を増幅できます。たとえば、トンネルダイオードの電流 - 電圧特性のセクションのように、a が負の場合に可能です。

抵抗分圧器の使用に関する制限

分圧器の抵抗定格は、公称負荷抵抗の 100 ～ 1000 分の 1 にする必要があります。

分圧器である抵抗値が小さいと、分圧器に大きな電流が流れます。抵抗の加熱により、回路の効率が低下します。

抵抗分圧器を使用して強力な電化製品を接続することはできません。電気自動車、発熱体。

規範および技術文書

GOST 11282-93 (IEC 524-75) - 抵抗 DC 分圧器

ノート

リンク

ウィキメディア財団。 2010 .

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分圧器の一部として、固定電圧値を得るために抵抗が使用されます。この場合、出力電圧 U out は、次の関係によって入力 U in に関連付けられます (可能な負荷抵抗は考慮されません)。

U out = U in x (R2 / R1 + R2)

米。 1. 分圧器

例。抵抗分割器を使用して、100 kOhm の抵抗を持つ負荷のソースから 1 V の電圧を得る必要があります。定電圧 5 V。必要な分圧比 1/5 = 0.2。分周器を使用します。そのスキームを図に示します。 1。

抵抗 R1 と R2 の抵抗値は、100 kΩ よりも大幅に小さくする必要があります。この場合、分圧器を計算するとき、負荷抵抗は無視できます。

したがって、R2 / (R1 + R2) R2 = 0.2

R2 = 0.2R1 + 0.2R2。

R1=4R2

したがって、R2 = 1 kΩ、R1 - 4 kΩ を選択できます。抵抗R1は、±1％の精度（0.25 Wの電力）の金属フィルムに基づいて作成された1.8および2.2 kOhmの標準抵抗を直列に接続することによって得られます。

分圧器自体が一次電源からの電流 (この場合は 1 mA) を消費し、この電流は分圧抵抗器の抵抗値の減少に伴って増加することに注意してください。

指定された電圧値を得るには、高精度の抵抗器を使用する必要があります。

単純な抵抗分圧器の欠点は、負荷抵抗が変化すると、分圧器の出力電圧 (U out) が変化することです。 Uout への負荷の影響を減らすには、最小負荷抵抗の少なくとも 10 分の 1 の抵抗 R2 を選択する必要があります。

抵抗器 R1 と R2 の抵抗値が減少すると、入力電圧源から消費される電流が増加することを覚えておくことが重要です。通常、この電流は 1 ～ 10 mA を超えてはなりません。

抵抗器は、合計電流の特定のシェアを対応する分割アームに送るためにも使用されます。たとえば、図 1 の図では、図２に示されるように、電流Ｉは、抵抗器Ｒ１およびＲ２の抵抗値によって決定される総電流Ｉｉｎの一部である。 I out \u003d I in x (R1 / R2 + R1) と書くことができます

例。矢印測定器次の場合、フルスケールにずれます D.C.可動コイルの電流は 1 mA です。アクティブな抵抗コイル巻線は100オームです。 10 mA の入力電流で、デバイスのポインタができるだけずれるように抵抗を計算します (図 3 を参照) 。

米。 2 分流器

米。 3.

電流分周比は次の比によって決まります。

I out / I in \u003d 1/10 \u003d 0.1 \u003d R1 / R2 + R1、R2 \u003d 100オーム。

ここから、

0,1R1 + 0.1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 \u003d 10 / 0.9 \u003d 11.1オーム

抵抗R1の必要な抵抗値は、厚膜技術に基づいて±2％（0.25 W）の精度で作成された、抵抗値が9.1オームと2オームの2つの標準抵抗器を直列に接続することで得られます。もう一度、図に注意してください。 3 抵抗 R2 はです。

電流分割の精度を確保するには、高精度 (± 1%) の抵抗を使用する必要があります。

入力電圧と出力電圧がゲインによって関連付けられているデバイス。分圧器は、ショルダーと呼ばれる回路の 2 つのセクションとして表すことができ、その電圧の合計は入力電圧に等しくなります。ほとんどの場合、分圧器は 2 つの抵抗から構成されます。このような分圧器は抵抗器と呼ばれます。このような分圧器の各抵抗は、ショルダーと呼ばれます。地面につながっている肩をロワー、プラスにつながっているところをアッパーと呼びます。 2 つの抵抗器の接続点は、中間アームまたは中間点と呼ばれます。簡単に言えば、真ん中の肩をプールに例えることができます。分圧器を使用すると、電圧をグランドに「排出」する (下側の抵抗を下げる) か、電圧をプールに「注ぐ」 (上側の抵抗を下げる) ことによって、2 つの「ゲートウェイ」を制御できます。したがって、分圧器を使用して元の電圧の一部のみを取得できます。

分圧器の回路図

検討中の例では、9V の電圧が入力 (Uin) に印加されます。出力 (Uout) で 5V を得る必要があるとします。分圧器の抵抗を計算する方法は?

分圧器の計算

多くの人は、分圧器の抵抗を計算するための式がないという事実に直面しています。実際、そのような式は簡単に導出できます。しかし、まず最初に。わかりやすくするために、計算を最後から始めましょう。抵抗値を知って、出力電圧を計算します。

R1 と R2 に流れる電流は、中間アーム (Uout) に何も接続されていない限り同じです。における抵抗器の総抵抗シリアル接続それらの抵抗の合計に等しい：

Rtotal = R1 + R2 = 400 + 500 = 900 オーム

オームの法則によると、抵抗器を流れる電流の強さは次のようになります。

I = Uin / Rtotal = 9V / 900 オーム = 0.01 A = 10 mA

ローサイドの電流 (R2 を流れる電流) がわかったので、ローサイドの電圧を計算します (再びオームの法則)。

Uout \u003d I * R2 \u003d 0.01A * 500 オーム \u003d 5V

または、一連の計算を単純化します。

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

少し数学やその他の知識を適用し、オームの法則ですべてを味付けすると、次の式を得ることができます。

R1 \u003d (Uin-Uout) / ID + イン

R2 = Uout / Id

ここ IDとのはそれぞれ分圧器電流と負荷電流です。一般に、これらがどのような種類の電流であるかを知る必要さえありません。あなたはそれらを等しく取ることができます ID= 0.01 A (10 mA)、a の= 0. つまり、無負荷の分周器を考えます。これは、分圧器を電圧測定にのみ使用する限り許容されます (ナレッジベースのすべての例で使用されています)。次に、式が簡略化されます。

R1 = (Uin-Uout) * 100

R2 = Uout * 100

追記これはまったく重要ではありませんが、注意: 100 はそうではありません。物理量. という条件を受け入れた上で ID常に 0.01 A です。これは、分子に 0.01 を転送することによって得られる単なる係数です。

私たちはチェックします:

入力電圧が 9 ボルトで、出力で 5 ボルトを得たいとします。式の値を代入すると、次のようになります。

R1 = (9-5) * 100 = 400 オーム

R2 = 5 * 100 = 500 オーム

すべてが合う！