Divisore di tensione per resistori, condensatori e induttori

Al fine di ottenere un valore di tensione fisso pari a una frazione del valore iniziale, nei circuiti elettrici vengono utilizzati divisori di tensione. I divisori di tensione possono essere costituiti da due o più elementi, che possono essere resistori o reattanze (condensatori o induttori).

Partitore di tensione - una combinazione di resistenze, utilizzata per dividere la tensione di ingresso in parti.

Nella sua forma più semplice, il divisore di tensione è rappresentato da una coppia di sezioni di un circuito elettrico collegate in serie tra loro, che sono chiamate spalle del divisore. Il braccio superiore è la sezione che si trova tra il punto di tensione positiva e il punto di connessione selezionato delle sezioni e il braccio inferiore è la sezione tra il punto di connessione (punto selezionato, punto zero) e il filo comune.

Divisori di tensione del resistore

Naturalmente, i divisori di tensione possono essere utilizzati sia in circuiti a corrente continua che in circuiti a corrente alternata. I divisori dei resistori sono adatti per entrambi i circuiti, ma vengono utilizzati solo nei circuiti a bassa tensione. Per alimentare i dispositivi, i divisori di tensione sui resistori non vengono utilizzati.

Nella sua forma più semplice, un partitore di tensione resistivo è costituito solo da coppie di resistoricollegato in serie. La tensione divisibile viene fornita al divisore, di conseguenza, una certa frazione di questa tensione è proporzionale al valore del resistore su ciascun resistore. La somma delle cadute di tensione qui è uguale alla tensione fornita al divisore.

Secondo la legge di Ohm per una sezione di un circuito elettrico, la caduta di tensione attraverso ciascun resistore sarà direttamente proporzionale alla corrente e al valore di resistenza del resistore. E secondo la prima regola di Kirchhoff, la corrente attraverso questo circuito sarà la stessa ovunque. Quindi, per ogni resistenza ci saranno cadute di tensione:

E la tensione alle estremità del circuito sarà uguale a:

E la corrente nel circuito divisore sarà:

Ora, se sostituiamo l'espressione della corrente nelle formule per le cadute di tensione attraverso i resistori, otteniamo le formule per trovare i valori di tensione su ciascuno dei resistori del divisore:

Selezionando i valori delle resistenze R1 e R2, è possibile selezionare qualsiasi parte dell'intera tensione di ingresso. Nel caso in cui la tensione debba essere divisa in più parti, diverse resistenze sono collegate in serie con la sorgente di tensione.

Quando si utilizza un divisore di tensione sui resistori per vari scopi, è importante comprendere che il carico collegato a uno dei bracci del divisore, sia esso un dispositivo di misurazione o qualcos'altro, deve avere una propria resistenza molto maggiore della resistenza totale dei resistori che formano il divisore. Altrimenti, la resistenza di carico stessa dovrebbe essere presa in considerazione nei calcoli, considerata come parallela alla resistenza di spalla, che fa parte del divisore.

Esempio: esiste una sorgente di tensione CC di 5 volt, è necessario selezionarne i resistori per un divisore di tensione al fine di rimuovere un segnale di misurazione di 2 volt dal divisore. La potenza consentita dissipata sul divisore non deve superare 0,02 watt.

Soluzione: lasciare che la massima potenza dissipata dal divisore sia 0,02 W, quindi troveremo la resistenza totale minima del divisore a 5 volt dalla legge di Ohm, risulterà essere 1250 Ohm. Lascia che 1,47 kOhm sia la resistenza totale del divisore scelto da noi, quindi 2 volt cadranno a 588 ohm. Scegliamo una resistenza costante a 470 ohm e una variabile a 1 kOhm. Impostare il resistore variabile su 588 ohm.

I resistori del divisore di tensione sono oggi ampiamente utilizzati nei circuiti elettronici.In questi schemi, i valori dei resistori per i divisori sono selezionati in base ai parametri degli elementi attivi dei circuiti. Di norma, i divisori si trovano nei circuiti di misurazione dei circuiti, nei circuiti di feedback dei convertitori di tensione, ecc. Il meno di tali soluzioni è che i resistori dissipano la potenza in loro stessi sotto forma di calore, tuttavia la convenienza giustifica queste piccole perdite di energia.

Divisori di tensione del condensatore

Nei circuiti a corrente alternata, nei circuiti ad alta tensione, vengono utilizzati divisori di tensione sui condensatori. Utilizza la natura reattiva della resistenza del condensatore nei circuiti CA. L'entità della reattanza di un condensatore in un circuito a corrente alternata dipende dalla capacità del condensatore e dalla frequenza della tensione. Ecco la formula per trovare questa resistenza:

La formula indica che maggiore è la capacità elettrica del condensatore - minore è la sua resistenza reattiva (capacitiva) e maggiore è la frequenza - minore è la reattanza. Tali divisori sono utilizzati nella misurazione di circuiti di circuiti a corrente alternata, le cadute di tensione sulle spalle sono considerate simili al caso con resistenze attive costanti (resistori, vedi sopra).

Il vantaggio dei condensatori utilizzati nei divisori è che la dissipazione di energia sotto forma di calore è minima e dipende solo dalla qualità del dielettrico.

Divisore di tensione induttore

Il divisore di tensione induttiva è un altro tipo di divisore utilizzato per misurare l'elettronica di corrente alternata, in particolare nei circuiti a bassa tensione che funzionano ad alte frequenze. La resistenza delle bobine per la corrente alternata di alta frequenza è principalmente di natura reattiva (induttiva), si trova nella formula:

La formula indica che maggiore è l'induttanza e maggiore è la frequenza, maggiore è la resistenza della bobina alla corrente alternata. È importante capire che il filo della bobina ha una resistenza attiva, quindi la potenza dissipata sotto forma di calore, che è caratteristica del divisore sugli induttori, è molto più alta di quella dei divisori sui condensatori.

Nell'elettronica amatoriale, vengono spesso utilizzati divisori di tensione. quando si collegano i sensori analogici ai moduli Arduino.