Feszültségválasztó ellenállások, kondenzátorok és induktorok számára

A kezdeti érték töredékével egyenlő rögzített feszültségérték elérése érdekében az elektromos áramkörökben feszültség-megosztókat használnak. A feszültség-elosztók két vagy több elemből állhatnak, amelyek ellenállások vagy reaktánsek lehetnek (kondenzátorok vagy induktorok).

Feszültségválasztó - az ellenállás kombinációja, amely a bemeneti feszültséget részekre osztja.

A legegyszerűbb formában a feszültség-elosztót egy elektromos áramkörnek egymással sorba kapcsolt szakaszai képviselik, amelyeket az elválasztó vállának neveznek. A felkar az a szakasz, amely a pozitív feszültség pontja és a szakaszok kiválasztott csatlakozási pontja között helyezkedik el, és az alsó kar a csatlakozási pont (kiválasztott pont, nulla pont) és a közös vezeték közötti szakasz.

Ellenállás feszültség megosztók

A feszültség-megosztók természetesen felhasználhatók mind egyenáramú áramkörökben, mind váltakozó áramú áramkörökben. Az ellenállás-elválasztók mindkét áramkörhöz alkalmazhatók, de csak alacsony feszültségű áramkörökben használják. Az eszközök tápellátására az ellenállások feszültség-megosztóit nem használják.

A legegyszerűbb formában az ellenállásos feszültség-elosztó csak pár ellenállássorosan csatlakoztatva. Az osztható feszültséget az elválasztó látja el, ennek eredményeként ennek a feszültségnek egy bizonyos része arányos az egyes ellenállások ellenállás értékével. A feszültség csökkenése itt megegyezik az elválasztó feszültségével.

Az elektromos áramkör egy szakaszára vonatkozó Ohmi törvény szerint minden ellenálláson a feszültségesés közvetlenül arányos lesz az ellenállás áramával és ellenállási értékével. És Kirchhoff első szabálya szerint az ezen áramkörön áthaladó áram mindenhol azonos lesz. Tehát minden ellenállás esetén feszültség esik:

És az áramkör végén a feszültség egyenlő:

És az elválasztó áramkörben az áram:

Ha most az áram kifejezését helyettesítjük az ellenállásokon keresztüli feszültségcsökkenés képleteiben, akkor megkapjuk a képleteket az osztó minden ellenállásának feszültségértékeinek meghatározására:

Az R1 és R2 ellenállás értékeinek kiválasztásával kiválaszthatja a teljes bemeneti feszültség bármely részét. Abban az esetben, ha a feszültséget több részre kell osztani, több ellenállás sorba van kapcsolva a feszültségforrással.

Feszültségválasztót különféle célokra használva az ellenállásokon, fontos megérteni, hogy az elválasztó egyik karjához csatlakoztatott terhelésnek, legyen az akár mérőkészülék vagy valami más, a saját ellenállásának sokkal nagyobbnak kell lennie, mint az elválasztót alkotó ellenállások teljes ellenállásának. Ellenkező esetben magában a terhelési ellenállást kell figyelembe venni a számításokban, és az elválasztó részét képező vállellenállás párhuzamának kell tekinteni.

Példa: van egy 5 voltos DC feszültségforrás, ezért a feszültség-megosztóhoz el kell választani ellenállásokat annak érdekében, hogy a 2 voltos mérőjel eltávolítható legyen az elválasztóról. Az elosztón megengedett energia nem haladhatja meg a 0,02 wattot.

Megoldás: Ha az elválasztó által szétszórt maximális teljesítmény 0,02 W, akkor az elválasztó minimális teljes ellenállását 5 V-on meghatározzuk Ohm törvénye alapján, ez 1250 ohm lesz. Legyen 1,47 kOhm az általunk választott elválasztó teljes ellenállása, akkor 2 volt 588 ohmra esik. Választunk egy állandó ellenállást 470 ohmnál és egy változót 1 kOhm-en. Állítsa az ellenállást 588 ohmra.

Az ellenállások feszültségválasztóit manapság széles körben használják az elektronikus áramkörökben.Ezekben a sémákban az elválasztók ellenállásainak értékeit az áramkörök aktív elemeinek paraméterei alapján választjuk meg. Az elválasztóelemek általában az áramkörök mérési áramköreiben, a feszültség-átalakítók visszacsatoló áramköreiben stb. Vannak. Az ilyen megoldások mínuszai az, hogy az ellenállás önmagában hő formájában eloszlatja az energiát, azonban a célszerűség indokolja ezeket a kis energiaveszteségeket.

Kondenzátor feszültség megosztók

A váltakozó áramú áramkörökben, a nagyfeszültségű áramkörökben a feszültségválasztókat a kondenzátorokon használják. A kondenzátor ellenállás reaktív jellegét használja az AC áramkörökben. A váltakozó áramú kondenzátor reaktanciájának értéke a kondenzátor kapacitásától és a feszültség frekvenciájától függ. Itt van a képlet ezen ellenállás megállapítására:

A képlet azt jelzi, hogy minél nagyobb a kondenzátor elektromos kapacitása - annál alacsonyabb a reaktív (kapacitív) ellenállása és annál nagyobb a frekvencia - annál alacsonyabb a reaktancia. Az ilyen elválasztókat a váltakozó áramú áramkörök mérésénél használják, a vállak feszültségcsökkenését hasonlónak tekintik az állandó aktív ellenállás esetén (ellenállások, lásd fent).

Az elválasztókondenzátorok előnye, hogy az energia hőeloszlása ​​minimális, és csak az dielektromos anyag minőségétől függ.

Indukciós feszültség elválasztó

Az induktív feszültség-elosztó egy másik típusú osztó, amelyet a váltakozó áram elektronikájának mérésére használnak, különösen magas frekvencián működő alacsony feszültségű áramkörökben. A tekercsek nagyfrekvenciás váltakozó árammal szembeni ellenállása főként reaktív (induktív) természetű, a következő képlettel határozható meg:

A képlet azt jelzi, hogy minél nagyobb az induktivitás és minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb a tekercs ellenállása a váltakozó árammal szemben. Fontos megérteni, hogy a tekercs huzal aktív ellenállással rendelkezik, tehát hő formájában eloszlatott energia, amely a induktorok osztójára jellemző, sokkal nagyobb, mint a kondenzátorok osztói.

Az amatőr elektronikában gyakran használnak feszültség-megosztókat. amikor analóg érzékelőket csatlakoztat az Arduino modulokhoz.