Gerilim Bölücü Hesaplayıcı

Bir nehrin aktığını ve aniden kanalının genişliğinin keskin bir şekilde azaldığını, belirli bir mesafeden sonra kanalın genişliğinin tekrar arttığını hayal edin. Kanalın dar olduğu yerde ne olur? Suyun akış hızı keskin bir şekilde artar, su nehir yatağını genişletmeye çalışır, kıyılar yıkılır ve nehir yatağı derinleşir. Akış hızının düşmesi için, akışın bir kısmının geçmesine izin verecek ek bir paralel kanal kazmak yeterlidir. Aynı zamanda, bu yapay kanal, örneğin bir su çarkını döndürmek için (modern olana göre, bir hidroelektrik santrali) kendi amaçları için kullanılabilir. Kural olarak, önce bir "tekerlek" yaparlar ve ardından nehrin ana kanalını kapatırlar. Başka bir deyişle, su akışı iki akışa bölünür ve bunlar daha sonra yine de birleştirilir, ancak akışlardan biri kendi özel amaçları için kullanılır. Özellikle, hidroelektrik santrallerin her zaman iki akışı vardır - biri santralin türbinlerini döndürmek için kullanılır, diğeri ise nehrin doluluğuna bağlı olarak bir "deşarj" veya ek bir su yönlendirme kanalı - bir dolusavaktır. hidroelektrik barajının önündeki su seviyesini düzenlemek için tasarlanmış baraj.

Dirençler üzerindeki akım bölücü, içinden geçen toplam akımı değiştirmeden elektrik devresi, bir kısmını bölücünün diğer koluna gönderin ve belirli bir işlevi yerine getirdikten sonra bu kısmı geri getirin.

Akım bölücü nerede kullanılır? Akım bölücü, küçük bir akım (miliamper veya hatta mikroamper) için tasarlanmış bir cihazla büyük bir akımı (birimler veya yüzlerce amper) ölçmek gerektiğinde ölçüm cihazlarında kullanılır. Bu durumda iç direnç Ölçüm aleti dirençlerden biri gibi davranır ve bu durumda ikinci direnç, geçen akımı şöntlediği için (akımın ana kısmı içinden geçer) "şant" olarak adlandırılır. Ölçüm devresindeki şönt, metrenin iç direncinden çok daha düşük bir dirence sahiptir. Ek olarak, akım bölücü kullanılır. çeşitli şemalar kontrollü bir parametre olarak kullanılan otomatik kontrol - elektrik devresinden geçen akım. Akım bölücü, elektriksel parametreleri nedeniyle bir pasif veya yükseltici eleman içinden büyük bir akımın geçişini sağlayamadığında, çeşitli iletim aşamalarında veya akımın yükseltilmesinde kullanılabilir. Bu durumda, akımı eşit paylara (yarıya) bölerek paralel bağlanırlar. iyi örnek Bir akım bölücünün kullanımı, bir otomatik kontrol ve ölçüm devresinde veya bir aşırı akım koruma devresini izlemek ve çıkış transistörlerinin gücünü ikiye katlamak için bir devrede kullanılmasıdır.

Mevcut bölücü devreyi gösterelim:

Şekil, toplam gelen akımın ikiye bölündüğünü ve devreden geçerek tekrar bire birleştirildiğini göstermektedir.

Dirençler üzerindeki akım bölücünün hesaplanması Ohm yasasına, akım ekleme kuralına (Kirchhoff yasası) ve dirençlerin paralel bağlanması formülüne dayanır:

Bu devre için Ohm yasasını türetelim. Aşağıdaki formda yazılabilir:

Bu formülleri bize uygun bir şekilde dönüştürerek şunları belirleyebiliriz:

1. Akımı belirle ben1 ve ben2 direnişçilerin kollarında R1, R2 toplam akımın bilinen değerlerine göre Itot ve direnç dirençleri R1, R2 :

Örnek: Değerleri tanımlayın ben1 ve ben1 akım bölücü, toplam akımın değeri ise Itot= 0,6A, direnç R1\u003d 100 Ohm ve R2= 20 Ohm.

ben1\u003d 0,6 * 20 / (100 + 20) \u003d 0,1 A; Formül (18) ile şunları hesaplıyoruz: ben2\u003d 0,6 * 100 / (100 + 20) \u003d 0,5 A; Dirençlerin gücü emdiğini unutmayın, bu nedenle hesaplanması gerekir (formül 3):

P=BEN*BEN*R

Dirençlerin güç dağılımını formül (3) kullanarak belirleyelim:

Direnç için R1:P\u003d 0,1 * 0,1 * 100 \u003d 1 W; kurala (1) göre, gücü olan bir direnç seçiyoruz P= 2 W;

Direnç için R2: P\u003d 0,5 * 0,5 * 20 \u003d 5 W; kurala (1) göre, gücü olan bir direnç seçiyoruz P= 10 W

2. Şant hesapla R2ölçüm cihazının devresinde, bilinenlerle: iç direnç R1, maksimum akım enstrüman bobini sarma ben1 ve toplam akımın maksimum değeri ItotŞemada gösterilen akım bölücü devresi:

Örnek: Miliammetre iğnesinin bir değerdeki toplam sapması ben1= 1 mA, cihaz bobininin iç direnci R1= 200 Ohm. Şöntü hesapla R2 böylece cihazın oku toplam akımda maksimum değere sapar Itot= 1 A.

Çözüm: Formül (17)'ye göre şunu hesaplıyoruz: R2\u003d 0,001 * 200 / (1 - 0,001) \u003d 0,2 ohm; Emilen (dağıtılan) gücü hesaplayın R2(formül 3): P = I2 * I2 * R2, nerede I2 = Itot - I1= 999 mA, P\u003d 0,999 * 0,999 * 0,2 \u003d 0,199 W; kurala (1) göre, gücü olan bir direnç seçiyoruz P= 0,25 W

Ölçüm devrelerinde doğruluk elde etmek için yüksek hassasiyetli dirençler seçilir, ayrıca seri ve paralel bağlantıları kullanılır.

Voltaj bölücüde olduğu gibi, soruyorsunuz: Eğer bu bir bölücü ise, bölme faktörü ne olmalıdır? Evet öyle ama gerekli değerleri belirlerken onu kullanmak son derece sakıncalı, bu yüzden ne kendim için ne de sizin için kafa yormayacağım.

Voltaj Bölücü devreler, ortak bir voltaj kaynağından farklı voltaj seviyeleri üretmek için kullanılır, ancak akım, bir seri devredeki tüm bileşenler için aynıdır.

Voltaj Bölücü Devreler, ortak bir besleme voltajından farklı voltaj seviyeleri sağlamada faydalıdır. Bu ortak besleme, ortak bir noktaya veya toprağa, genellikle 0V’ye göre, örneğin +5V, +12V, -5V veya -12V, vb. gibi pozitif veya negatif tek bir besleme olabilir veya bir ikili besleme üzerinden olabilir. , örneğin ±5V veya ±12V, vb.

Gerilim bölücüler ayrıca potansiyel bölücüler olarak da bilinir, çünkü gerilim birimi “Volt” iki nokta arasındaki potansiyel fark miktarını temsil eder. Gerilim veya potansiyel bölücü, seri bağlı bileşenlere düşen gerilimlerin etkisinden yararlanan basit bir pasif devredir.

Kayar kontaklı değişken bir direnç olan potansiyometre, terminallerine voltaj uygulayabildiğimiz ve kayan kontağının mekanik konumu ile orantılı olarak bir çıkış voltajı üretebildiğimiz için voltaj bölücünün en temel örneğidir. Ancak, seri olarak birbirine bağlanabilen iki terminalli bileşenler oldukları için ayrı dirençler, kapasitörler ve indüktörler kullanarak voltaj bölücüler de yapabiliriz.

Dirençli Gerilim Bölücü

Pasif voltaj bölücü ağının en basit, anlaşılması en kolay ve en temel biçimi, birbirine seri bağlanmış iki dirençtir. Bu temel kombinasyon, her bir seri dirençteki voltaj düşüşlerini hesaplamak için Gerilim Bölücü Kuralını kullanmamıza izin verir .

Dirençli Gerilim Bölücü Devre

Burada devre birbirine seri bağlanmış iki dirençten oluşur: R ₁ , ve R ₂ . İki direnç seri olarak bağlandığından, bu nedenle, gidecek başka bir yeri olmadığı için, devrenin her bir dirençli elemanından aynı elektrik akımı değerinin akması gerektiği sonucu çıkarılmalıdır. Böylece her dirençli eleman boyunca bir I*R voltaj düşüşü sağlanır.

Bir besleme veya kaynak gerilimi ile, V _S bu dizi kombinasyonu karşısında uygulanan, Kirchhoff Voltaj Kanunu (KVL) uygulamak ve aynı zamanda gerilim ortak akım açısından türetilmiş her Direnç üzerindeki düşüşü bulmak için Ohm kanunu kullanılarak yapabilirsiniz.

Seri ağdan akan akım, Ohm Yasasına göre basitçe I = V/R’dir.

Aynı şekilde R ₁ direnci için:

Gerilim Bölücü Soru Örneği 1

Seri kombinasyonundaki besleme voltajı 12 volt dc olduğunda, 40Ω dirençle seri bağlanmış 20Ω dirençten ne kadar akım geçecektir. Ayrıca her dirençte üretilen voltaj düşüşünü de hesaplayın.

Her direnç, besleme voltajı boyunca direnç değerine orantılı olarak eşit olan bir I*R voltaj düşüşü sağlar. Gerilim bölücü oran kuralını kullanarak, en büyük direncin en büyük I*R gerilim düşüşünü ürettiğini görebiliriz. Böylece, R ₁ = 4V ve R ₂ = 8V . Kirchhoff’un Voltaj Yasasını uygulamak, dirençli devre etrafındaki voltaj düşüşlerinin toplamının, 4V + 8V = 12V olarak, besleme voltajına tam olarak eşit olduğunu gösterir.

Eşit değerde iki direnç kullanırsak, yani R ₁  = R ₂ , o zaman her bir direnç boyunca düşen gerilim, gerilim bölücü oranı %50’ye eşit olacağından, serideki iki direnç için besleme geriliminin tam olarak yarısı olacaktır.

Bir voltaj bölücü ağın bir başka kullanımı, değişken voltaj çıkışı üretmektir. Direnç R2’yi değişken bir dirençle (potansiyometre) değiştirirsek, R2 boyunca düşen voltaj ve dolayısıyla VOUT, potansiyometre çubuğunun konumuna ve dolayısıyla iki dirençli değerin oranına bağlı bir miktarla kontrol edilebilir. Potansiyometreler, düzelticiler, reostalar ve varyaklar değişken voltaj bölmeli cihazların tüm örnekleridir.

Sabit direnç R2’yi ışığa bağımlı direnç veya LDR gibi bir sensörle değiştirerek bu değişken voltaj bölme fikrini bir adım daha ileri götürebiliriz. Bu nedenle, sensörün dirençli değeri ışık seviyelerindeki değişikliklerle değiştikçe, çıkış voltajı da orantılı bir miktarda değişir. Termistörler ve gerinim ölçerler dirençli sensörlerin diğer örnekleridir.

Yukarıdaki iki voltaj bölme ifadesi aynı ortak akımla ilgili olduğundan, matematiksel olarak bu nedenle birbirleriyle ilişkili olmaları gerekir. Bu nedenle, bir seri ağ oluşturan herhangi bir sayıda bireysel direnç için, verilen herhangi bir direnç boyunca düşen voltaj şu şekilde verilir:

Burada: V _R(x) direnç boyunca voltaj düşüşüdür, R _X direncin değeridir ve R _T seri ağın toplam direncidir.

Bu gerilim bölücü denklemi, her bir direnç, R ve buna karşılık gelen voltaj düşüşü, V arasındaki orantısal ilişki nedeniyle birbirine bağlı herhangi bir sayıda seri direnç için kullanılabilir. Bununla birlikte, bu denklemin, herhangi bir ek dirençli yük bağlı veya paralel dal akımları olmayan yüksüz bir gerilim bölücü ağı için verildiğine dikkat edin.

Gerilim Bölücü Soru Örneği 2

6kΩ, 12kΩ ve 18kΩ’luk üç dirençli devre, 36 voltluk bir besleme üzerinden seri olarak birbirine bağlanır. Toplam direnci, devrenin etrafından geçen akımın değerini ve her bir dirençteki gerilim düşüşlerini hesaplayın.

Verilen veriler: V _S  = 36 volt, R ₁  = 6kΩ, R ₂  = 12kΩ ve R ₃  = 18kΩ

Gerilim Bölücü Devre

Her üç dirençteki voltaj düşüşleri, Kirchhoff’un Voltaj Yasası (KVL) tarafından tanımlanan besleme voltajına eklenmelidir. Yani voltaj düşüşlerinin toplamı: V _T = 6 V + 12 V + 18 V = 36,0 V besleme voltajının(V_S ) aynı değerdedir ve doğrudur. Yine en büyük direncin en büyük voltaj düşüşünü ürettiğine dikkat edin.

Bölücü Ağdaki Gerilim Dokunma Noktaları

Bir voltaj kaynağına bağlı uzun bir direnç serisi düşünün, V _S . Seri ağ boyunca farklı voltaj kademe noktaları vardır, A , B , C , D ve E .

Toplam seri direnç, toplam direnç, R _T değeri 15kΩ veren bireysel seri direnç değerlerinin basitçe bir araya getirilmesiyle bulunabilir. Bu direnç değeri, besleme gerilimi V _S tarafından üretilen devre boyunca akımın akışını sınırlayacaktır 

Dirençler boyunca tek tek voltaj düşüşleri yukarıdaki denklemler kullanılarak bulunur, bu nedenle V _R1 = V _AB , V _R2 = V _BC , V _R3 = V _CD ve V _R4 = V _DE .

Her kademe düğüm noktasındaki voltaj seviyeleri toprağa (0V) göre ölçülür. Böylece D noktasındaki gerilim seviyesi V_DE‘YE, C noktasındaki gerilim seviyesi V_CD + V_DE eşit olacaktır. Başka bir deyişle, C noktasındaki voltaj, R3 ve R4 boyunca iki voltaj düşüşünün toplamıdır.

Ayrıca, bu örnekte, voltaj kaynağının negatif terminali vs topraklandığından her çıkış voltajı noktasının pozitif olacağını unutmayın.

Gerilim Bölücü Soru Örneği 3

1. Seri bağlı dirençli ağ 15 volt DC beslemeye bağlıysa, yukarıdaki voltaj bölücü devresinin her bir kademe noktası için yüksüz voltaj çıkışını hesaplayın.

2. B ve E noktaları arasındaki yüksüz gerilim çıkışını hesaplayın .

Negatif ve Pozitif Gerilim Bölücü

Basit voltaj bölücü devresinde, yukarıda tüm çıkış voltajları, ortak bir sıfır voltajlı toprak noktasından referans alınır, ancak bazen tek bir kaynak voltaj kaynağından hem pozitif hem de negatif voltajlar üretmek gerekir. Örneğin, ortak bir referans toprak terminaline göre bir bilgisayar güç kaynağında ki farklı voltaj seviyeleri, -12V, +3.3V, +5V ve +12V dir.

Gerilim Bölücü Soru Örneği 4

Ohm Yasasını kullanarak, eğer yüksüz voltaj bölücü devresine sağlanan toplam güç -12V, +3.3V, +5V ve +12V ise bu voltaj seviyelerini üretmek için gereken R ₁ , R ₂ , R ₃ ve R ₄ dirençlerinin değerlerini bulun, güç kaynağı, 24 volt DC, 60 watt’tır.

Bu örnekte, sıfır voltajlı topraklama referans noktası, besleme boyunca voltaj bölücü ağını korurken gerekli pozitif ve negatif voltajları üretmek üzere hareket ettirilmiştir. Bu nedenle, dört voltajın tümü, D noktasındaki bu ortak referans noktasının toprağa göre-12V’LUK gerekli negatif potansiyelde olmasına göre ölçülür.

Şimdiye kadar, seri dirençli devrelerin, elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılabilen bir voltaj bölücü veya potansiyel bölücü ağı oluşturmak için kullanılabileceğini gördük. Seri dirençler için uygun değerler seçilerek, giriş veya besleme geriliminden daha düşük olan herhangi bir çıkış gerilimi değeri elde edilebilir. Ama dirençleri kullanarak ve DC besleme gerilimi direnç gerilim bölücü bir ağ oluşturmak için de (L) (C) kapasitörler ve indüktörler kullanabiliriz.

Kapasitif Gerilim Bölücü

Adından da anlaşılacağı gibi, Kapasitif Voltaj Bölücü devreleri, seri olarak ortak bir AC kaynağına bağlı kapasitörler arasında voltaj düşüşleri üretir. Genellikle kapasitif voltaj bölücüler, daha sonra koruma veya ölçüm için kullanılabilecek düşük voltajlı bir çıkış sinyali sağlamak için çok yüksek voltajları “düşürmek” için kullanılır. Günümüzde yüksek frekanslı kapasitif voltaj bölücüler daha çok cep telefonlarında ve tabletlerde bulunan görüntüleme cihazlarında ve dokunmatik ekran teknolojilerinde kullanılmaktadır.

Hem AC hem de DC kaynakları üzerinde çalışan dirençli voltaj bölücü devrelerin aksine, kapasitörler kullanılarak voltaj bölünmesi yalnızca sinüsoidal bir AC kaynağı ile mümkündür. Bunun nedeni, seri bağlı kapasitörler arasındaki voltaj bölünmesinin , AC kaynağının frekansına bağlı olan kapasitörlerin reaktansı X _C kullanılarak hesaplanmasıdır.

AC devrelerindeki kapasitörler hakkındaki öğreticilerimizden , kapasitif reaktansın, X _C‘nin (Ohm cinsinden ölçülür) hem frekans hem de kapasitans ile ters orantılı olduğunu ve bu nedenle aşağıdaki denklemle verildiğini hatırlıyoruz:

Kapasitif Reaktans Formülü

• Burada:
•    Xc = Ohm cinsinden Kapasitif Reaktans, (Ω)
•    π (pi) = 3.142 sayısal sabiti
•    ƒ = Hertz cinsinden frekans, (Hz)
•    C = Farad cinsinden kapasitans, (F)

Bu nedenle, AC kaynağının voltajını ve frekansını bilerek, bireysel kapasitörlerin reaktanslarını hesaplayabilir, bunları yukarıdaki denklemde dirençli voltaj bölücü kuralı için değiştirebilir ve gösterildiği gibi her kapasitörde karşılık gelen voltaj düşüşlerini elde edebiliriz.

Yukarıdaki seri devrede 10uF ve 22uF’lik iki kondansatörü kullanarak, 100 volt, 50Hz rms beslemeye bağlandığında her bir kapasitördeki rms voltaj düşüşlerini reaktanslarına göre hesaplayabiliriz.

Saf kapasitörler kullanıldığında, tüm seri voltaj düşüşlerinin toplamı, seri dirençlerde olduğu gibi kaynak voltajına eşittir. Her bir kondansatör üzerindeki voltaj düşüşünün miktarı reaktansı ile orantılı iken, kapasitansı ile ters orantılıdır.

Sonuç olarak, daha küçük 10uF kapasitör daha fazla reaktansa (318.3Ω) sahiptir, dolayısıyla sırasıyla 144.7Ω reaktansa ve 31 volt voltaj düşüşüne sahip olan daha büyük 22uF kapasitöre kıyasla 69 voltluk daha büyük bir voltaj düşüşü gerçekleşir.

Kapasitif voltaj bölücü devrelerle ilgili son bir nokta, tamamen kapasitif olan seri direnç olmadığı sürece, 69 ve 31 voltluk iki kapasitör voltaj düşüşünün aritmetik olarak 100 voltluk besleme voltajına eşit olacağıdır. kapasitörler birbirleriyle aynı fazdadır. Herhangi bir nedenle iki voltaj birbiriyle faz dışı ise, o zaman Kirchhoffs voltaj yasasını kullanırken yaptığımız gibi bunları basit bir şekilde toplayamayız, bunun yerine iki dalga formunun fazör ilavesi gerekli olacaktır.

Endüktif Gerilim Bölücüler

Adından da anlaşılacağı gibi, Endüktif Voltaj Bölücüler , seri olarak ortak bir AC kaynağına bağlanan indüktörler veya bobinler arasında voltaj düşüşleri oluşturur. Bir endüktif voltaj bölücü , çıkış voltajının bir bölümden veya birbirine bağlı iki ayrı bobinden alındığı iki bölüme ayrılan tek bir sargı veya bobinden oluşabilir. Endüktif voltaj bölücünün en yaygın örneği , ikincil sargısı boyunca birden çok kademe noktası bulunan otomatik transformatördür.

Sabit durum DC kaynaklarıyla veya 0 Hz’e yaklaşan çok düşük frekansa sahip sinüzoidlerle kullanıldığında, indüktörler kısa devre görevi görür. Bunun nedeni, reaktanslarının neredeyse sıfır olması ve herhangi bir DC akımının içlerinden kolayca geçmesine izin vermesidir, bu nedenle önceki kapasitif voltaj bölücü ağda olduğu gibi, sinüzoidal bir AC kaynağı kullanarak herhangi bir endüktif voltaj bölmesi gerçekleştirmeliyiz. İndüktörler bağlı seriler arasında Endüktif voltaj bölümü, indüktörler, reaktansının kullanılarak hesaplanabilir X _L gibi kapasitif indüktans , alternatif akım beslemesinin frekansına bağlıdır.

AC devrelerindeki indüktörler hakkındaki eğitimlerde , endüktif reaktansın, X _L‘nin (Ohm olarak da ölçülür) hem frekans hem de endüktansla orantılı olduğunu gördük, bu nedenle besleme frekansındaki herhangi bir artış indüktör reaktansını arttırır. Böylece endüktif reaktans şu şekilde tanımlanır:

Endüktif Reaktans Formülü

• Burada:
•    X _L = Ohm cinsinden Endüktif Reaktans, (Ω)
•    π (pi) = 3.142 sayısal sabiti
•    ƒ = Hertz cinsinden frekans, (Hz)
•    L = Henry cinsinden Endüktans, (H)

AC kaynağının voltajını ve frekansını biliyorsak, iki indüktörün reaktansını hesaplayabilir ve gösterildiği gibi her bir indüktördeki voltaj düşüşlerini elde etmek için bunları voltaj bölücü kuralıyla birlikte kullanabiliriz.

Endüktif Gerilim Bölücü

Yukarıdaki seri devrede 10mH ve 20mH’lik iki indüktörü kullanarak, 60 volt, 200Hz rms kaynağına bağlandığında her bir kapasitördeki rms voltaj düşüşlerini reaktansları açısından hesaplayabiliriz.

Önceki dirençli ve kapasitif voltaj bölme devreleri gibi, indüktörler boyunca tüm seri voltaj düşüşlerinin toplamı, seri direnç olmadığı sürece kaynak voltajına eşit olacaktır. Saf bir indüktör anlamına gelir. Her indüktördeki voltaj düşüşü miktarı, reaktansı ile orantılıdır.

Sonuç, daha küçük 10mH indüktörün daha az reaktansa (12.56Ω) sahip olmasıdır, bu nedenle sırasıyla 25.14Ω reaktansa ve 40 voltluk bir voltaj düşüşüne sahip olan daha büyük 20mH indüktöre kıyasla 30 voltta daha az voltaj düşüşü olur. Seri devredeki akım, I _L 1.6mA’dır ve bu iki indüktör seri olarak bağlandığından L ₁ ve L ₂ için aynı değer olacaktır.

Gerilim Bölücü Özeti

Burada voltaj bölücünün veya şebekenin, tek bir voltaj kaynağından farklı voltaj seviyeleri üretmemize izin veren çok yaygın ve kullanışlı bir devre konfigürasyonu olduğunu gördük, böylece farklı voltajlarda çalışan bir devrenin farklı parçaları için ayrı güç kaynaklarına sahip olma ihtiyacını ortadan kaldırır.

Adından da anlaşılacağı gibi, bir voltaj veya potansiyel bölücü, dirençler, kapasitörler veya indüktörler kullanarak sabit bir voltajı kesin oranlara “bölür”. En temel ve yaygın olarak kullanılan voltaj bölücü devresi, iki sabit değerli seri direnç devresidir, ancak bir potansiyometre veya reosta, sadece silecek konumunu ayarlayarak voltaj bölümü için de kullanılabilir.

Gerilim bölücü devrenin çok yaygın bir uygulaması, sabit değerli dirençlerden birinin bir sensörle değiştirilmesidir. Işık sensörleri, sıcaklık sensörleri, basınç sensörleri ve gerinim ölçerler gibi çevresel değişikliklere tepki verirken direnç değerlerini değiştiren dirençli sensörlerin tümü, analog bir voltaj çıkışı sağlamak için bir voltaj bölücü ağında kullanılabilir. Bipolar transistörlerin ve MOSFET’lerin kutuplanması da Gerilim Bölücünün başka bir yaygın uygulamasıdır.

Giriş ve çıkış voltajlarının bir kazanç ile ilişkilendirildiği bir cihaz. Bölücü, voltajların toplamı giriş voltajına eşit olan, omuzlar olarak adlandırılan devrenin iki bölümü olarak temsil edilebilir. Çoğu zaman, iki dirençten bir voltaj bölücü yapılır. Böyle bir bölücüye direnç denir. Böyle bir bölücüdeki her dirence omuz denir. Yere bağlanan omuza alt, artıya bağlanana üst denir. İki direncin bağlantı noktasına orta kol veya orta nokta denir. Basitçe söylemek gerekirse, orta omzu bir havuz olarak düşünebiliriz. Voltaj bölücü, voltajı toprağa "boşaltarak" (alt tarafın direncini azaltarak) veya havuza voltajı "dökerek" (üst tarafın direncini azaltarak) iki "ağ geçidini" kontrol etmemizi sağlar. Böylece bölücü, orijinal voltajın sadece bir kısmını almak için kullanılabilir.

Gerilim bölücünün şematik diyagramı

Söz konusu örnekte, girişe (Uin) 9V'luk bir voltaj uygulanmaktadır. Çıkışta (Uout) 5V almamız gerektiğini varsayalım. Gerilim bölücü için dirençler nasıl hesaplanır?

Gerilim bölücü hesaplama

Birçoğu, bölücüdeki direnci hesaplamak için hiçbir formül olmadığı gerçeğiyle karşı karşıya. Aslında, bu tür formüllerin türetilmesi kolaydır. Ama önce ilk şeyler. Netlik için, hesaplamaya sondan başlayalım, yani. Direnç değerlerini bilerek çıkış voltajını hesaplayın.

Orta kola (Uout) hiçbir şey bağlı olmadığı sürece R1 ve R2'den geçen akım aynıdır. Seri bağlantıdaki dirençlerin toplam direnci, dirençlerinin toplamına eşittir:

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

Ohm yasasına göre, dirençlerden geçen akımın gücünü buluruz:

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

Artık düşük taraftaki akımı (R2 üzerinden akım) bildiğimize göre, alçak taraftaki voltajı hesaplıyoruz (yine Ohm yasası):

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

Veya hesaplama zincirini basitleştirerek:

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

Biraz matematik ve diğer bilgileri uygulayarak, her şeyi Ohm yasasıyla tatlandırarak aşağıdaki formülleri elde edebilirsiniz:

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

R2 = Uout / Id

Burada İD ve İçinde sırasıyla bölücü akım ve yük akımıdır. Genel olarak, bunların ne tür akımlar olduğunu bilmenize bile gerek yoktur. Onları eşit olarak alabilirsin İD= 0,01 A (10 mA), bir İçinde= 0. Yani bölücüyü yüksüz olarak düşünün. Bölücüyü yalnızca voltaj ölçümleri için kullandığımız sürece bu kabul edilebilir (bilgi tabanımızdaki tüm örneklerde bu şekilde kullanılmaktadır). Daha sonra formüller basitleştirilecektir:

R1 = (Uin-Uout) * 100

R2 = Uout * 100

not Bu hiç önemli değil, ancak not: 100 önemli değil fiziksel miktar. şartı kabul ettikten sonra İD her zaman 0,01 A'ya sahibiz, bu sadece 0,01'i paya aktararak elde edilen bir katsayıdır.

Kontrol ediyoruz:

9 voltluk bir giriş voltajımız var, çıkışta 5 volt almak istiyoruz. Formüldeki değerleri değiştiririz, şunu elde ederiz:

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

R2 = 5 * 100 = 500 ohm

Her şey uyuyor!

Gerilim bölücü uygulaması

Temel olarak, değişen bir direnci ölçmeniz gereken yerlerde bir voltaj bölücü kullanılır. Bir fotorezistörden okuma değerleri şu prensibe dayanmaktadır: fotodirenç bölücüye tek kol olarak dahil edilmiştir. İkinci omuz ise sabit direnç. Benzer şekilde, termistör okumalarını okuyabilirsiniz.

Gerilim bölücünün bir parçası olarak, sabit bir gerilim değeri elde etmek için dirençler kullanılır. Bu durumda, çıkış gerilimi U çıkışı, aşağıdaki ilişki ile (olası yük direncini hesaba katmadan) giriş U girişi ile ilişkilidir:

U çıkışı = x'de U (R2 / R1 + R2)

Pirinç. 1. Gerilim bölücü

Örnek. Direnç bölücü yardımı ile 100 kΩ dirençli bir yükte 5 V sabit voltaj kaynağından 1 V voltaj elde etmek gerekir.Gerekli voltaj bölme faktörü 1/5 = 0,2'dir. Şeması Şekil 2'de gösterilen bir bölücü kullanıyoruz. bir.

R1 ve R2 dirençlerinin direnci 100 kΩ'dan önemli ölçüde az olmalıdır. Bu durumda bölücü hesaplanırken yük direnci ihmal edilebilir.

Dolayısıyla R2 / (R1 + R2) R2 = 0,2

R2 = 0.2R1 + 0.2R2.

R1=4R2

Bu nedenle R2 = 1 kOhm, R1 - 4 kOhm seçebilirsiniz. R1 direnci şu şekilde elde edilir: seri bağlantı standart dirençler 1.8 ve 2.2 kOhm, metal film bazında ±% 1 hassasiyette (güç 0.25 W) yapılmıştır.

Bölücünün kendisinin birincil kaynaktan (bu durumda 1 mA) akım tükettiği ve bu akımın bölücü dirençlerin direncinde bir azalma ile artacağı unutulmamalıdır.

Belirtilen voltaj değerini elde etmek için yüksek hassasiyetli dirençler kullanılmalıdır.

Basit bir direnç voltaj bölücünün dezavantajı, yük direncindeki bir değişiklikle bölücünün çıkış voltajının (U out) değişmesidir. Yükün Uout üzerindeki etkisini azaltmak için, minimum yük direncinden en az 10 kat daha az bir R2 direnci seçmek gerekir.

R1 ve R2 dirençlerinin dirençlerinde bir azalma ile giriş voltajı kaynağından tüketilen akımın arttığını hatırlamak önemlidir. Tipik olarak, bu akım 1-10 mA'yı geçmemelidir.

Dirençler ayrıca toplam akımın belirli bir payını karşılık gelen bölücü kola göndermek için kullanılır. Örneğin, Şekil 2'deki şemada. 2, akım I, Rl ve R2 dirençlerinin dirençleri tarafından belirlenen toplam I akımının bir parçasıdır, yani. ben yazabilirsin \u003d ben x (R1 / R2 + R1)

Örnek. Ok ölçü aleti eğer tam ölçeğe saparsa DC hareketli bobinde 1 mA'dır. aktif direnç bobin sargısı 100 ohm'dur. Direnci, cihazın göstergesinin 10 mA giriş akımında mümkün olduğunca sapması için hesaplayın (bkz. Şekil 3).

Pirinç. 2 Akım bölücü

Pirinç. 3.

Mevcut bölme oranı, şu oran ile belirlenir:

Ben çıkıyor / I giriyor \u003d 1/10 \u003d 0.1 \u003d R1 / R2 + R1, R2 \u003d 100 Ohm.

Buradan,

0,1R1 + 0.1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 \u003d 10 / 0.9 \u003d 11,1 Ohm

Direnç R1'in gerekli direnci, iki standart 9,1 ve 2 ohm kalın film teknolojisi direncini ±%2 (0,25 W) hassasiyetle seri bağlayarak elde edilebilir. Şekilde tekrar dikkat edin. 3 direnç R2'dir.

Akım bölünmesinin doğruluğunu sağlamak için yüksek hassasiyetli (± %1) dirençler kullanılmalıdır.