Divizor rezistiv online. Divizoare de tensiune și curent

La proiectarea circuitelor electrice, apar cazuri când este necesar să se reducă tensiunea (împărțită în mai multe părți) și să se aplice doar o parte din aceasta la sarcină. În aceste scopuri folosesc divizoare de tensiune. Ele se bazează pe a doua lege a lui Kirchhoff.

Cel mai mult circuit simplu- divizor de tensiune rezistiv. Două rezistențe R1 și R2 sunt conectate în serie.

La conexiune serială rezistența curge prin ele acelasi curent eu.

Ca rezultat, conform legii lui Ohm, tensiunea pe rezistențe este împărțită proporțional cu valoarea lor nominală.

Conectam sarcina în paralel cu R1 sau R2. Ca rezultat, sarcina va avea o tensiune egală cu U R2.

Exemple de aplicații de divizor de tensiune

Ca divizor de tensiune. Imaginați-vă că aveți un bec care poate funcționa doar la 6 volți și o baterie de 9 volți. În acest caz, atunci când conectați becul la o baterie, becul se va arde. Pentru ca becul să funcționeze în modul nominal, tensiunea de 9 V trebuie împărțită în 6 și 3 volți. Această sarcină este îndeplinită de cei mai simpli divizoare de tensiune folosind rezistențe.
Parametru senzor - tensiune. Rezistența elementelor rezistive depinde de mulți parametri, cum ar fi temperatura. Am plasat una dintre rezistențe într-un mediu cu temperatură în schimbare. Ca urmare, atunci când temperatura se schimbă, rezistența unuia dintre divizoarele de tensiune se va modifica. Curentul prin divizor se modifică. Conform legii lui Ohm, tensiunea de intrare este redistribuită între două rezistențe.
Amplificator de tensiune. Un divizor de tensiune poate fi folosit pentru a amplifica tensiunea de intrare. Acest lucru este posibil dacă rezistența dinamică a unuia dintre elementele divizorului este negativă, de exemplu, în secțiunea caracteristicii curent-tensiune a unei diode tunel.

Limitări la utilizarea divizoarelor rezistive de tensiune

Rezistența nominală a divizorului de tensiune pe rezistențe ar trebui să fie de 100 - 1000 de ori mai mică decât rezistența nominală a sarcinii conectate la divizor. În caz contrar, rezistența de sarcină va reduce cantitatea de tensiune împărțită la divizor.
Valorile mici ale rezistenței, care sunt un divizor de tensiune, duc la pierderi mari de putere activă. Curenți mari curg prin divizor. Este necesar să selectați rezistențele astfel încât acestea să nu se ardă și să poată disipa această cantitate de energie eliberată în mediu.
Un divizor de tensiune rezistiv nu poate fi folosit pentru a conecta puternic aparate electrice: mașini electrice, elemente de încălzire, cuptoare cu inducție.
Eficiență redusă a circuitului din cauza pierderilor pe elementele active ale divizorului de tensiune.
Pentru a obține rezultate precise, este necesar să folosiți rezistențe de precizie (de înaltă precizie) în divizorul de tensiune.

Divizoarele de tensiune sunt utilizate pe scară largă în electronică deoarece permit rezolvarea optimă a problemelor de reglare a tensiunii. Există diverse soluții schematice: de la cele mai simple, de exemplu, în unele lămpi de perete, până la destul de complexe, ca în plăcile de control pentru comutarea înfășurărilor normalizatoarelor tensiunea de rețea.

Ce este un divizor de tensiune? Formularea este simplă - acesta este un dispozitiv care, în funcție de coeficientul de transmisie (reglabil separat), reglează valoarea tensiunii de ieșire în raport cu intrarea.

Anterior, pe rafturile magazinelor puteai găsi adesea o lampă aplice concepută pentru două lămpi. Particularitatea sa a fost că lămpile în sine au fost proiectate să funcționeze cu o tensiune de 127 de volți. În același timp, întregul sistem a fost conectat la o sursă de alimentare de uz casnic cu 220 V și a funcționat destul de bine. Fara minuni! Chestia este că metoda de conectare a conductorilor nu a format altceva decât un divizor de tensiune. Să ne amintim elementele de bază ale ingineriei electrice, și anume consumatorii. După cum știți, cu metoda de conectare secvențială este egală, dar tensiunea se modifică (rețineți legea lui Ohm). Prin urmare, în exemplul cu o lampă, lămpile de același tip sunt conectate în serie, ceea ce reduce tensiunea care le furnizează la jumătate (110 V). Un divizor de tensiune poate fi găsit și într-un dispozitiv care distribuie un semnal de la o antenă la mai multe televizoare. De fapt, sunt multe exemple.

Să ne uităm la cel mai simplu divizor de tensiune bazat pe două rezistențe R1 și R2. Rezistențele sunt conectate în serie, iar tensiunea de intrare U este furnizată la bornele libere. Există o bornă suplimentară de la mijlocul conductorului care conectează rezistențele. Adică există trei capete: două sunt bornele externe (între ele valoarea completă a tensiunii U), precum și cel din mijloc, care formează U1 și U2.

Să calculăm divizorul de tensiune folosind legea lui Ohm. Deoarece I = U / R, atunci U este produsul dintre curent și rezistență. În consecință, în secțiunea cu R1 tensiunea va fi U1, iar pentru R2 va fi U2. Curentul este egal cu Ținând cont de legea pentru circuitul complet, constatăm că alimentarea U este suma lui U1 + U2.

Care este curentul în aceste condiții? Generalizând ecuațiile, obținem:

I = U/(R1+R2).

De aici puteți determina valoarea tensiunii (ieșire U) la ieșirea divizorului (aceasta poate fi fie U1, fie U2):

U iesire = U * R2 / (R1+R2).

Pentru divizoare cu rezistențe reglabile, există o serie de caracteristici importante, care trebuie luate în considerare atât în faza de calcul, cât și în timpul funcționării.

În primul rând, astfel de soluții nu pot fi folosite pentru a regla tensiunea consumatorilor puternici. De exemplu, este imposibil să alimentezi un motor electric în acest fel. Unul dintre motive este valorile rezistențelor în sine. Dacă există rezistențe de kilowați, acestea sunt dispozitive masive care disipează o parte semnificativă a energiei sub formă de căldură.

Valoarea rezistenței sarcinii conectate nu trebuie să fie mai mică decât circuitul divizorului în sine, altfel întregul sistem va trebui recalculat. În mod ideal, diferența dintre R al divizorului și R al sarcinii ar trebui să fie cât mai mare posibil. Este important să selectați cu precizie valorile R1 și R2, deoarece evaluările supraestimate vor duce la exces, iar cele subestimate se vor supraîncălzi, risipind energie la încălzire.

Când calculează un divizor, de obicei selectează valoarea curentului său de câteva ori (de exemplu, 10) mai mare decât amperajul sarcinii conectate. Apoi, cunoscând curentul și tensiunea, calculați rezistența totală (R1 + R2). În continuare, cele mai apropiate valori standard ale R1 și R2 sunt selectate din tabele (ținând cont de puterea lor admisă pentru a evita încălzirea excesivă).

). Poate fi gândit ca două secțiuni ale lanțului numite umerii, suma tensiunilor la care este egală cu tensiunea de intrare. Se numește umărul dintre potențialul zero și punctul de mijloc mai jos, iar celălalt - top. Există divizoare de tensiune liniare și neliniare. În liniar, tensiunea de ieșire se modifică liniar în funcție de tensiunea de intrare. Astfel de divizoare sunt utilizate pentru a seta potențialele și tensiunile de funcționare în diferite puncte circuite electronice. În divizoarele neliniare, tensiunea de ieșire depinde neliniar de coeficient. Divizoarele de tensiune neliniare sunt utilizate în potențiometre funcționale. Rezistența poate fi activă sau reactivă.

Divizor de tensiune rezistiv

Cel mai simplu divizor de tensiune rezistiv este format din două rezistențe conectate în serie și conectate la o sursă de tensiune. Deoarece rezistențele sunt conectate în serie, curentul prin ele va fi același în conformitate cu prima regulă a lui Kirchhoff. Căderea de tensiune pe fiecare rezistor, conform legii lui Ohm, va fi proporțională cu rezistența (curentul, așa cum a fost stabilit mai devreme, este același):

Pentru fiecare rezistor:

Împărțind expresia pentru la expresia pentru, ajungem cu:
Astfel, raportul tensiunilor și este exact egal cu raportul rezistențelor și.
Folosind egalitatea
, în care , și
Și, exprimând din ea relația pentru curent:

Obținem o formulă care conectează tensiunea de ieșire () și de intrare () a divizorului:

Trebuie remarcat faptul că rezistența de sarcină a divizorului de tensiune trebuie să fie mult mai mare decât rezistența proprie a divizorului, astfel încât în calcule această rezistență conectată în paralel poate fi neglijată. Pentru a selecta valori specifice de rezistență în practică, de regulă, este suficient să urmați următorul algoritm. Mai întâi trebuie să determinați valoarea curentă a divizorului care funcționează când sarcina este oprită. Acest curent trebuie să fie semnificativ mai actuale(de obicei un exces de 10 ori mai mare decât valoarea) consumată de sarcină, dar, totuși, curentul specificat nu ar trebui să creeze o sarcină excesivă asupra sursei de tensiune. Pe baza valorii curente, legea lui Ohm determină valoarea rezistenței totale. Tot ce rămâne este să luăm valori specifice ale rezistenței din seria standard, raportul dintre ale căror valori este apropiat de raportul de tensiune necesar, iar suma valorilor este apropiată de cea calculată. Atunci când se calculează un divizor real, este necesar să se ia în considerare coeficientul de temperatură al rezistenței, toleranțele pentru valorile rezistenței nominale, intervalul de modificări ale tensiunii de intrare și posibilele modificări ale proprietăților sarcinii divizorului, precum și puterea maximă de disipare a rezistențele - trebuie să depășească puterea alocată acestora, unde este curentul sursei când sarcina este oprită (în acest caz, curentul maxim posibil trece prin rezistențe).

Aplicație

Divizorul de tensiune are importantîn ingineria circuitelor. Ca exemplu, un filtru electric simplu poate fi citat ca divizor de tensiune reactiv, iar un stabilizator de tensiune parametric poate fi folosit ca unul neliniar.

Divizoarele de tensiune au fost utilizate ca dispozitiv de memorie electromecanic în AVM-uri. În astfel de dispozitive, valorile memorate corespund unghiurilor de rotație ale reostatelor. Astfel de dispozitive pot stoca informații pe termen nelimitat.

Amplificator de tensiune

Un divizor de tensiune poate fi utilizat pentru a amplifica tensiunea de intrare - acest lucru este posibil dacă , a este negativ, de exemplu, ca în secțiunea caracteristicii curent-tensiune a unei diode tunel

Limitări în utilizarea divizoarelor rezistive de tensiune

Rezistența nominală a divizorului trebuie să fie de 100 - 1000 de ori mai mică decât rezistența nominală la sarcină.

Valorile mici ale rezistenței, care sunt un divizor de tensiune, duc la curenți mari în divizor. Eficiența circuitului scade din cauza încălzirii rezistențelor.

Un divizor de tensiune rezistiv nu poate fi utilizat pentru a conecta dispozitive electrice puternice: mașini electrice, elemente de încălzire.

Documentație de reglementare și tehnică

GOST 11282-93 (IEC 524-75) - Divizoare rezistive de tensiune DC

Note

Legături

Fundația Wikimedia.

2010.

Vedeți ce este un „divizor de tensiune” în alte dicționare: divizor de tensiune - divizor de tensiune Un dispozitiv de conversie format din înalte și tensiune joasă , astfel încât tensiunea de intrare să fie aplicată întregului dispozitiv, iar tensiunea de ieșire să fie eliminată din piciorul de joasă tensiune. [MES... ...

Ghidul tehnic al traducătorului

Dicţionar enciclopedic mare Un dispozitiv care vă permite să eliminați (utilizați) doar o parte din tensiunea directă sau alternativă existentă prin elemente circuit electric constând din rezistențe, condensatoare sau inductori. Folosit la radio și...

Vedeți ce este un „divizor de tensiune” în alte dicționare: Dicţionar Enciclopedic

Vedeți ce este un „divizor de tensiune” în alte dicționare:- įtampos dalytuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. divizor de potențial; divizor de tensiune vok. Spannungsteiler, m rus. divizor de tensiune, m pranc. diviseur de tension, m … Automatikos terminų žodynas

Vedeți ce este un „divizor de tensiune” în alte dicționare:- įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: engl. divizor de potențial; divizor de tensiune vok. Spannungsteiler, m rus. separator…… - įtampos dalytuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, sudarytas iš rezistorių, induktyvumo ričių, kondensatorių, transformatorių arba iš šių elementų derinio taip, kad tarp sus… …

Vedeți ce este un „divizor de tensiune” în alte dicționare:- įtampos dalytuvas statusas T sritis chemija apibrėžtis Įtaisas nuolatinei ar kintamajai įtampai dalyti į dvi ar daugiau dalių. atitikmenys: engl. divizor de potențial; divizor de tensiune rus. divizor de tensiune... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Vedeți ce este un „divizor de tensiune” în alte dicționare:- įtampos dalytuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. divizor de tensiune vok. Spannungsteiler, m rus. divizor de tensiune, m pranc. diviseur de tension, m … Fizikos terminų žodynas

Dispozitiv electric pentru împărțirea DC sau curent alternativîn bucăți. Orice D.N. constă din activ sau reactiv rezistenta electrica. De obicei D. n. folosit pentru a măsura tensiunea. La scăzut...... Marea Enciclopedie Sovietică

Un dispozitiv electric care vă permite să eliminați (utilizați) doar o parte din tensiunea continuă sau alternativă existentă prin elemente ale unui circuit electric format din rezistențe, condensatoare sau inductori. La…… Enciclopedia tehnologiei

Divizorul de tensiune folosește rezistențe pentru a obține o valoare fixă a tensiunii. În acest caz, tensiunea de ieșire U out este legată de tensiunea de intrare U in (fără a lua în considerare posibila rezistență la sarcină) prin următoarea relație:

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

Orez. 1. Divizor de tensiune

Exemplu. Folosind un divizor de rezistență, trebuie să obțineți o tensiune de 1 V de la sursă pe o sarcină cu o rezistență de 100 kOhm tensiune DC 5 V. Raportul de divizare a tensiunii necesar 1/5 = 0,2. Folosim un divizor, a cărui diagramă este prezentată în Fig. 1.

Rezistența rezistențelor R1 și R2 ar trebui să fie semnificativ mai mică de 100 kOhm. În acest caz, la calcularea divizorului, rezistența la sarcină poate fi ignorată.

Prin urmare, R2/(R1 +R2) R2 = 0,2

R2 = 0,2R1 + 0,2R2.

R1 = 4R2

Prin urmare, puteți alege R2 = 1 kOhm, R1 - 4 kOhm. Rezistenta R1 se obtine prin conectarea in serie a rezistentelor standard de 1,8 si 2,2 kOhm, realizate pe baza unui film metalic cu o precizie de ±1% (putere 0,25 W).

Trebuie amintit că divizorul în sine consumă curent de la sursa primară (în acest caz 1 mA) și acest curent va crește pe măsură ce rezistența rezistențelor divizorului scade.

Pentru a obține valoarea specificată a tensiunii, trebuie utilizate rezistențe de înaltă precizie.

Dezavantajul unui simplu divizor de tensiune cu rezistență este că, pe măsură ce rezistența de sarcină se modifică, tensiunea de ieșire (U out) a divizorului se modifică. Pentru a reduce influența sarcinii asupra U, este necesar să alegeți o rezistență R2 care este de cel puțin 10 ori mai mică decât rezistența minimă de sarcină.

Este important de reținut că, pe măsură ce rezistențele rezistențelor R1 și R2 scad, curentul consumat de la sursa de tensiune de intrare crește. De obicei, acest curent nu trebuie să depășească 1-10 mA.

Rezistoarele sunt, de asemenea, folosite pentru a direcționa o proporție dată din curentul total către brațul corespunzător al divizorului. De exemplu, în diagrama din fig. 2, curentul I face parte din curentul total I de intrare, determinat de rezistențele rezistențelor Rl și R2, adică. putem scrie că I out = I in x (R1 / R2 + R1)

Exemplu. Săgeată instrument de măsurare deviază la scara completă dacă D.C.într-o bobină mobilă este de 1 mA. Rezistență activăînfăşurarea bobinei este de 100 ohmi. Calculați rezistența astfel încât acul instrumentului să se devieze cât mai mult posibil la un curent de intrare de 10 mA (vezi Fig. 3).

Orez. 2 Divizor de curent

Orez. 3.

Coeficientul de diviziune curent este determinat de relația:

I out / I in = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 Ohm.

De aici,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0,9 = 11,1 Ohm

Rezistența necesară a rezistenței R1 poate fi obținută prin conectarea în serie a două rezistențe standard cu o rezistență de 9,1 și 2 Ohmi, realizate pe baza tehnologiei filmului gros cu o precizie de ±2% (0,25 W). Să remarcăm din nou că în fig. 3 rezistența R2 este .

Pentru a asigura o bună precizie a diviziunii curentului, trebuie utilizate rezistențe de înaltă precizie (± 1%).

Un dispozitiv în care tensiunile de intrare și de ieșire sunt legate de un coeficient de transfer. Divizorul poate fi gândit ca două secțiuni ale unui circuit, numite umeri, suma tensiunilor la care este egală cu tensiunea de intrare. Cel mai adesea, un divizor de tensiune este construit din două rezistențe. Un astfel de divizor se numește rezistor. Fiecare rezistor dintr-un astfel de divizor se numește umăr. Umarul legat de pamant se numeste cel de jos, cel legat de plus se numeste cel de sus. Punctul în care două rezistențe se conectează se numește picior de mijloc sau punct de mijloc. Pentru a spune foarte simplu, vă puteți imagina umărul mijlociu ca pe o piscină. Un divizor de tensiune ne permite să controlăm două „gateway” prin „drenarea” tensiunii în pământ (reducerea rezistenței piciorului inferior) sau „turnarea” tensiunii în piscină (reducerea rezistenței piciorului superior). Astfel, divizorul poate fi folosit pentru a obține doar o parte din tensiunea inițială.

Schema schematică a unui divizor de tensiune

În exemplul luat în considerare, la intrare (Uin) se aplică o tensiune de 9V. Să presupunem că trebuie să obținem 5V la ieșire (Uout). Cum se calculează rezistențele pentru un divizor de tensiune?

Calculul divizorului de tensiune

Mulți oameni se confruntă cu faptul că nu există formule pentru calcularea rezistenței într-un divizor. De fapt, astfel de formule sunt ușor de obținut. Dar mai întâi lucrurile. Pentru claritate, să începem calculul de la sfârșit, adică. Să calculăm tensiunea de ieșire, cunoscând valorile rezistenței.

Curentul care curge prin R1 și R2 este același atâta timp cât nimic nu este conectat la brațul din mijloc (Uout). Rezistența totală a rezistențelor la conexiune serială este egală cu suma rezistențelor lor:

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

Folosind legea lui Ohm, găsim puterea curentului care curge prin rezistențe:

I = Uin / Rtot = 9V / 900 Ohm = 0,01 A = 10 mA

Acum, că știm curentul din brațul inferior (curentul care trece prin R2), calculăm tensiunea din brațul inferior (din nou legea lui Ohm):

Uout = I * R2 = 0,01A * 500 Ohm = 5V

Sau simplificând lanțul de calcul:

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

Aplicând puțină matematică și alte cunoștințe, condiționând totul cu legea lui Ohm, puteți obține următoarele formule:

R1 = (Uin-Uout)/Id+In

R2 = Uout / Id

Aici IDŞi În- curent divizor și respectiv curent de sarcină. ÎN caz general, nici nu trebuie să știți ce fel de curenți sunt aceștia. Poți doar să-i accepti ca fiind egali ID= 0,01 A (10 mA), a În= 0. Adică, luați în considerare divizorul fără sarcină. Acest lucru este acceptabil atâta timp cât folosim divizorul numai pentru măsurători de tensiune (și în toate exemplele din baza noastră de cunoștințe este folosit exact așa). Apoi formulele vor fi simplificate:

R1 = (Uin-Uout) * 100

R2 = Uout * 100

P.S. Acest lucru nu este deloc important, dar rețineți: 100 nu este mărime fizică. După ce a acceptat condiţia ca ID al nostru este întotdeauna egal cu 0,01 A, acesta este pur și simplu un coeficient obținut prin transferul 0,01 la numărător.

Verificăm:

Tensiunea noastră de intrare este de 9 volți, dorim să obținem 5 volți la ieșire. Înlocuind valorile în formulă, obținem:

R1 = (9-5) * 100 = 400 Ohm

R2 = 5 * 100 = 500 Ohm

Totul se potrivește!

Folosind un divizor de tensiune

Practic, un divizor de tensiune este utilizat acolo unde trebuie măsurată rezistența în schimbare. Citirea valorilor de la un fotorezistor se bazează pe acest principiu: fotorezistorul este inclus în divizor ca un singur braț. Al doilea umăr este rezistor constant. Într-un mod similar, puteți citi citirile termistorului.