전압 분배기 회로의 조립 및 연구 계산. 전압 분배기

전압 분배기는 저항을 사용하여 고정된 전압 값을 얻습니다. 이 경우, 출력 전압 U out은 다음 관계식에 의해 입력 전압 U in(가능한 부하 저항을 고려하지 않고)과 관련됩니다.

U 출력 = U x x (R2 / R1 + R2)

쌀. 1. 전압 분배기

예. 저항 분배기를 사용하면 저항이 100kOhm인 부하의 소스에서 1V의 전압을 얻어야 합니다. 직류 전압 5V. 필요한 전압 분배 비율 1/5 = 0.2. 우리는 그림에 표시된 다이어그램과 같은 분배기를 사용합니다. 1.

저항 R1 및 R2의 저항은 100kOhm보다 훨씬 작아야 합니다. 이 경우 분배기를 계산할 때 부하 저항을 무시할 수 있습니다.

따라서 R2 / (R1 +R2) R2 = 0.2

R2 = 0.2R1 + 0.2R2.

R1 = 4R2

따라서 R2 = 1kOhm, R1 - 4kOhm을 선택할 수 있습니다. 저항 R1은 ±1%의 정확도(전력 0.25W)로 금속 필름을 기반으로 만들어진 표준 저항기 1.8 및 2.2kOhm을 직렬로 연결하여 얻습니다.

분배기 자체는 1차 소스(이 경우 1mA)의 전류를 소비하며 분배기 저항의 저항이 감소함에 따라 이 전류가 증가한다는 점을 기억해야 합니다.

지정된 전압 값을 얻으려면 고정밀 저항기를 사용해야 합니다.

단순한 저항기 전압 분배기의 단점은 부하 저항이 변하면 분배기의 출력 전압(U out)도 변한다는 것입니다. U에 대한 부하의 영향을 줄이려면 최소 부하 저항보다 최소 10배 작은 저항 R2를 선택해야 합니다.

저항 R1 및 R2의 저항이 감소하면 입력 전압 소스에서 소비되는 전류가 증가한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 일반적으로 이 전류는 1~10mA를 초과해서는 안 됩니다.

저항기는 전체 전류의 특정 비율을 분배기의 해당 암으로 보내는 데에도 사용됩니다. 예를 들어, 그림의 다이어그램에서 도 2에서, 전류 I는 저항 R1 및 R2의 저항에 의해 결정되는 총 전류 I 입력의 일부입니다. I out = I in x (R1 / R2 + R1)이라고 쓸 수 있습니다.

예. 화살 측정기다음과 같은 경우에는 전체 규모로 벗어납니다. DC움직이는 코일에서는 1mA입니다. 능동 저항코일 권선은 100Ω입니다. 입력 전류 10mA에서 기구 바늘이 최대한 편향되도록 저항을 계산합니다(그림 3 참조).

쌀. 2 전류 분배기

쌀. 3.

현재 분할 계수는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

I out / I in = 1/10 = 0.1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100Ω.

여기에서,

0,1R1 + 0.1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0.9 = 11.1옴

저항기 R1에 필요한 저항은 ±2%(0.25W)의 정확도로 후막 기술을 기반으로 제작된 저항이 9.1Ω과 2Ω인 두 개의 표준 저항기를 직렬로 연결하여 얻을 수 있습니다. 그림에서 그 점을 다시 주목해 보자. 3 저항 R2는 .

우수한 전류 분배 정확도를 보장하려면 고정밀(± 1%) 저항기를 사용해야 합니다.

전압 분배기는 전압 조정 문제에 대한 최적의 솔루션을 제공하므로 전자 제품에 널리 사용됩니다. 예를 들어 일부 벽 램프와 같은 가장 단순한 것부터 노멀라이저 권선을 전환하기 위한 제어 보드와 같이 매우 복잡한 것까지 다양한 도식적 솔루션이 있습니다. 주전원 전압.

전압 분배기 란 무엇입니까? 공식은 간단합니다. 이는 전송 계수(별도 조정 가능)에 따라 입력에 대한 출력 전압 값을 조절하는 장치입니다.

이전에는 상점 선반에서 두 개의 램프용으로 설계된 스콘스 램프를 자주 찾을 수 있었습니다. 그 특징은 램프 자체가 127V의 전압으로 작동하도록 설계되었다는 것입니다. 동시에 전체 시스템은 220V의 가정용 전원 공급 장치에 연결되어 매우 성공적으로 작동했습니다. 기적은 없습니다! 문제는 도체를 연결하는 방법이 전압 분배기에 지나지 않는다는 것입니다. 전기 공학의 기본, 즉 소비자를 기억합시다. 아시다시피 순차 연결 방식에서는 동일하지만 전압이 변합니다(옴의 법칙을 기억하세요). 따라서 램프가 있는 예에서는 동일한 유형의 램프를 직렬로 연결하여 공급 전압을 절반(110V)으로 줄입니다. 전압 분배기는 하나의 안테나에서 여러 TV로 신호를 분배하는 장치에서도 찾을 수 있습니다. 실제로 많은 예가 있습니다.

두 개의 저항 R1과 R2를 기반으로 하는 가장 간단한 전압 분배기를 살펴보겠습니다. 저항은 직렬로 연결되며 입력 전압 U는 저항을 연결하는 도체의 중간 지점에 추가 단자가 있습니다. 즉, 세 개의 끝이 있습니다. 두 개는 외부 단자(그 사이에 전압 U의 전체 값)이고 중간 단자는 U1과 U2를 형성합니다.

옴의 법칙을 사용하여 전압 분배기를 계산해 보겠습니다. I = U / R이므로 U는 전류와 저항의 곱입니다. 따라서 R1이 있는 구간에서는 전압이 U1이 되고, R2가 있는 구간에서는 전압이 U2가 됩니다. 전류는 다음과 같습니다. 완전한 회로에 대한 법칙을 고려하면 공급 U는 U1 + U2의 합입니다.

이 조건에서 전류는 얼마인가? 방정식을 일반화하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.

나는 = U / (R1+R2)입니다.

여기에서 분배기 출력(U1 또는 U2일 수 있음)의 전압 값(U 종료)을 결정할 수 있습니다.

U 출구 = U * R2 / (R1+R2).

저항을 조절할 수 있는 분배기에는 여러 가지가 있습니다. 중요한 기능, 이는 계산 단계와 작동 중에 모두 고려해야 합니다.

우선, 이러한 솔루션은 강력한 소비자의 전압을 조절하는 데 사용할 수 없습니다. 예를 들어, 이런 방식으로 전기 모터에 전력을 공급하는 것은 불가능합니다. 그 이유 중 하나는 저항 자체의 값 때문입니다. 킬로와트 저항기가 존재한다면 이는 에너지의 상당 부분을 열의 형태로 발산하는 대규모 장치입니다.

연결된 부하의 저항 값은 분배기 자체의 회로보다 작아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 전체 시스템을 다시 계산해야 합니다. 이상적으로는 분배기의 R과 부하의 R 사이의 차이가 최대한 커야 합니다. R1과 R2의 값을 정확하게 선택하는 것이 중요합니다. 정격을 과대평가하면 초과로 이어지고, 과소평가하면 과열되어 난방에 에너지가 낭비되기 때문입니다.

분배기를 계산할 때 일반적으로 연결된 부하의 암페어보다 몇 배(예: 10) 큰 전류 값을 선택합니다. 다음으로 전류와 전압을 알고 총 저항(R1 + R2)을 계산합니다. 다음으로 R1과 R2의 가장 가까운 표준 값이 표에서 선택됩니다 (과도한 가열을 피하기 위해 허용 전력을 고려).

공유하세요... 여러분 모두 이 단어를 아실 겁니다. 보드카를 나누고, 전리품을 나누고, 간식을 나누세요 :-) 그런데 긴장감을 공유한 적이 있으신가요? 나는 그들 중 소수가 있다고 생각합니다. 자, 어떻게 나누는지 알아봅시다.

전압을 분배하려면 두 개 이상의 저항만 필요합니다. 먼저 이 사진을 살펴보겠습니다.

우리의 회로는 직렬로 연결된 두 개의 저항으로 구성됩니다. 이 저항에는 전압이 공급되며 교류 또는 직접 전압이 공급됩니다. 이를 U라고 부르겠습니다. 이 저항기를 통해 전압을 전달하면 옴의 법칙이 즉시 작동하기 시작합니다. 저항이 직렬로 연결되면 저항은 해당 값의 합과 동일하다는 것을 알고 있습니다. 즉, 다음과 같이 밝혀졌습니다.

I=U/R 총계, 여기서 R 총계 =R1+R2

즉, 당신은 쓸 수 있습니다

나는=U/(R1+R2)

~에 직렬 연결저항기, 전류 -나, 각 저항을 통과하는 것은 동일합니다- 이것은 저항기의 직렬 연결 법칙이므로 기억해야 합니다. 그렇지 않으면 전자 장치에 전혀 들어갈 필요가 없습니다 :-). 알았어, 우리가 알아냈어. 그러나 우리의 경우 각 저항에는 자체 저항이 있습니다. 이는 각 저항에서 완전히 다른 전압을 가지며 모든 것이 옴의 법칙에 달려 있다는 옴의 법칙의 결론을 제시합니다.

저항시 R1우리는 긴장감을 느낄 것이다 U1, 그리고 저항에 R2우리는 긴장감을 느낄 것이다 U2

나는=U2/R2=U1/R1=U/(R1+R2)

가치를 찾아보자 U1그리고 U2. 다들 학교에 다녔으니 이 방정식은 문제 없이 풀 수 있을 것 같아요. 우리는 곱하고, 줄이고, 욕하고, 머리를 부러뜨리고, 결국에는 그것을 얻습니다.

U1=UxR1/(R1+R2)

U2=UxR2/(R1+R2)

방정식의 우변을 더하면 다음이 된다는 것을 알고 계십니까? 유? 나를 믿지 못합니까? 확인해 보세요! 여기에서 우리는 그것을 얻습니다 U=U1+U2. 한마디로 말하자면 간단한 언어로주전자: 저항이 회로에 직렬로 연결되면 각 저항의 전압이 떨어지고(저항의 끝에 이 전압이 있음을 의미) 모든 저항의 전압 강하의 합은 다음과 같습니다. 소스의 전압(배터리, 전원 공급 장치 또는 일종의 전압 발생기) 우리는 어리석게 소스 전압을 나누었습니다 유두 가지 다른 전압에 대해 U1과 U2.

R1과 R2- 이것 기호저항기. 50V의 전압 소스가 있고 컴퓨터에서 5V 팬을 켜야 하는 경우 팬 권선의 저항을 측정하고 공식을 사용하여 팬에 직렬로 연결할 저항을 계산합니다. 나는 이것이 모두 분명하다고 생각합니다. 공식이 거기에 있고, 그것들을 가지고 작동합니다.

따라서 우리는 다음 두 개의 저항기와 우리가 가장 좋아하는 만화를 가지고 있습니다.

우리는 작은 저항 R1 = 109.7 Ohms의 저항을 측정합니다.

두꺼운 저항 R2 = 52.8 Ohms의 저항을 측정합니다.

전원 공급 장치를 정확히 10V로 설정하고 만화를 사용하여 전압을 측정합니다(전원 공급 장치의 판독값을 보지 마십시오. 만화보다 오류가 더 큽니다).

우리는 직렬로 납땜된 이 두 개의 저항에 전원 공급 장치를 연결합니다. 블록에 정확히 10볼트가 있다는 것을 상기시켜 드리겠습니다. 블록의 전류계 판독값도 약간 부정확합니다. 또한 만화를 사용하여 현재 강도를 측정합니다.

두꺼운 저항기의 전압을 측정합니다. 두꺼운 저항기의 전압 강하는 3.21V입니다.

얇은 저항기의 전압을 측정합니다. 얇은 저항기의 전압 강하는 6.77V입니다.

글쎄, 내 생각엔 다들 수학을 잘하는 것 같아. 이 두 전압 값 3.21 + 6.77 = 9.98V를 추가합니다. 나머지 0.02V는 어디로 갔나요? 기억한다면 그들은 프로브의 저항에 떨어졌고 저항도 있습니다. 여기 명확한 예전압을 두 개의 서로 다른 전압으로 분리할 수 있습니다.

저항을 직렬로 연결할 때 전류 세기가 모든 곳에서 동일한지 확인합시다. 0.04A 또는 40mA.

글쎄요, 확신하시나요? :-)

전압을 원활하게 분배하기 위해 인간은 매우 편리한 가변 저항기를 발명했습니다..

원칙은 다음과 같습니다. 두 극단적인 접촉 사이 일정한 저항, 외부 접점과 관련하여 중간 접점에 대한 저항은 이 가변 저항기의 손잡이를 돌리는 위치에 따라 변경될 수 있습니다. 이 저항은 1W의 전력과 330Ω의 저항을 위해 설계되었습니다. 그가 어떻게 전압을 공유하는지 봅시다!

전력은 1W로 작기 때문에 큰 전압으로 부하하지 않을 것이며 전력 공식은 P = IxU입니다. 옴의 법칙 I=U/R에 따른 전류 소비. 이는 이 가변 저항이 작은 부하 저항으로 작은 전압만 분배할 수 있고 그 반대의 경우도 가능하다는 것을 의미합니다. 가장 중요한 것은 이 저항의 전력 값이 한계를 초과하지 않는다는 것입니다. 따라서 전압을 1V로 나누겠습니다.

이를 위해 블록의 전압을 1V로 설정하고 외부 접점을 따라 커터에 달라 붙습니다.

손잡이를 임의의 방향으로 돌리고 중지합니다. 왼쪽 접점과 중간 접점 사이의 전압을 측정합니다.

중간 접점과 오른쪽 접점 사이의 전압을 측정합니다.

전압을 합산하면 0.34 + 0.64 = 0.98V가 됩니다. 프로브에서 다시 0.02V가 손실되었습니다.

그런 가변 저항기컴퓨터 스피커, 라디오 및 오래된 TV에 볼륨을 추가하는 데 사용됩니다.

현재 전압 분배기는 완전히 다른 전자 법칙을 사용하여 생성됩니다. 이는 반도체 회로일 수도 있고 심지어 마이크로컨트롤러를 사용하는 회로일 수도 있습니다. 그러나 신속하게 전압 분배기를 구하고 변경해야 하는 경우 저전력전자 장치의 전압 또는 신호라면 저항기를 사용하는 전압 분배기가 유용할 것입니다.

입력 및 출력 전압이 전달 계수에 의해 관련되는 장치입니다. 분배기는 전압의 합이 입력 전압과 동일한 숄더라고 불리는 회로의 두 부분으로 생각할 수 있습니다. 대부분의 경우 전압 분배기는 두 개의 저항으로 구성됩니다. 이러한 분배기를 저항이라고 합니다. 이러한 분배기의 각 저항을 숄더라고 합니다. 지면에 연결된 어깨를 아래쪽, 플러스에 연결된 어깨를 위쪽이라고 합니다. 두 개의 저항이 연결되는 지점을 중간 다리 또는 중간 지점이라고 합니다. 아주 간단하게 말하면 중간어깨 부분을 수영장으로 상상하시면 됩니다. 전압 분배기를 사용하면 전압을 접지로 "배출"(하단 다리의 저항 감소)하거나 풀에 전압을 "부어"(상단 다리의 저항 감소) 두 개의 "게이트웨이"를 제어할 수 있습니다. 따라서 분배기를 사용하여 원래 전압의 일부만 얻을 수 있습니다.

전압 분배기의 개략도

고려 중인 예에서는 9V의 전압이 입력(Uin)에 적용됩니다. 출력(Uout)에서 5V를 얻어야 한다고 가정합니다. 전압 분배기의 저항을 계산하는 방법은 무엇입니까?

전압 분배기 계산

많은 사람들은 분배기의 저항을 계산하는 공식이 없다는 사실에 직면합니다. 실제로 그러한 공식은 도출하기 쉽습니다. 하지만 가장 먼저 해야 할 일이 있습니다. 명확성을 위해 끝부터 계산을 시작하겠습니다. 저항 값을 알고 출력 전압을 계산해 봅시다.

R1과 R2를 통해 흐르는 전류는 중간 암(Uout)에 아무것도 연결되지 않은 한 동일합니다. 직렬로 연결된 저항의 총 저항은 저항의 합과 같습니다.

Rtot = R1 + R2 = 400 + 500 = 900옴

옴의 법칙을 사용하여 저항을 통해 흐르는 전류의 강도를 찾습니다.

I = Uin / Rtot = 9V / 900Ω = 0.01A = 10mA

이제 하단 암의 전류(R2를 통과하는 전류)를 알았으므로 하단 암의 전압을 계산합니다(다시 옴의 법칙).

Uout = I * R2 = 0.01A * 500Ω = 5V

또는 계산 체인을 단순화합니다.

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

약간의 수학과 기타 지식을 적용하고 옴의 법칙으로 모든 것을 맛보면 다음 공식을 얻을 수 있습니다.

R1 = (Uin-Uout)/Id+In

R2 = Uout / ID

여기 ID그리고 ~ 안에- 각각 분배기 전류 및 부하 전류. 안에 일반적인 경우, 이것이 어떤 종류의 전류인지 알 필요조차 없습니다. 그냥 동등하게 받아들여도 됩니다 ID= 0.01A(10mA), ~ 안에= 0. 즉, 부하가 없는 분배기를 고려합니다. 이는 전압 측정에만 분배기를 사용하는 한 허용됩니다(지식 기반의 모든 예에서는 정확히 그런 방식으로 사용됩니다). 그러면 수식이 단순화됩니다.

R1 = (Uin-Uout) * 100

R2 = Uout * 100

추신 이것은 전혀 중요하지 않지만 참고: 100은 중요하지 않습니다. 물리량. 그 조건을 받아들인 후 ID우리의 것은 항상 0.01A와 같습니다. 이는 단순히 0.01을 분자에 전달하여 얻은 계수입니다.

우리는 다음을 확인합니다:

입력 전압은 9V이고 출력에서 5V를 얻고 싶습니다. 값을 공식에 대체하면 다음을 얻습니다.

R1 = (9-5) * 100 = 400옴

R2 = 5 * 100 = 500옴

모든 것이 적합합니다!