Spanningsdeler voor weerstanden, condensatoren en smoorspoelen

Om een ​​vaste spanningswaarde te verkrijgen die gelijk is aan een fractie van de initiële waarde, worden spanningsdelers in elektrische circuits gebruikt. Spanningsdelers kunnen uit twee of meer elementen bestaan, die weerstanden of reactanties (condensatoren of inductoren) kunnen zijn.

Spanningsdeler - een combinatie van weerstanden, gebruikt om de ingangsspanning in delen te verdelen.

In zijn eenvoudigste vorm wordt de spanningsdeler vertegenwoordigd door een paar secties van een elektrisch circuit dat in serie met elkaar is verbonden, die de schouders van de verdeler worden genoemd. De bovenarm is het gedeelte dat zich bevindt tussen het punt van de positieve spanning en het geselecteerde verbindingspunt van de secties, en de onderarm is het gedeelte tussen het verbindingspunt (geselecteerd punt, nulpunt) en de gemeenschappelijke draad.

Weerstandsspanningsdelers

Natuurlijk kunnen spanningsdelers zowel in gelijkstroomcircuits als in wisselstroomcircuits worden gebruikt. Weerstandsverdelers zijn geschikt voor beide circuits, maar ze worden alleen gebruikt in laagspanningscircuits. Om de apparaten van stroom te voorzien, worden geen spanningsdelers op de weerstanden gebruikt.

In zijn eenvoudigste vorm bestaat een resistieve spanningsdeler alleen uit paren weerstandenverbonden in serie. De deelbare spanning wordt aan de deler toegevoerd, waardoor een bepaalde fractie van deze spanning, evenredig met de waarde van de weerstand, op elke weerstand daalt. De som van de spanningsdalingen is hier gelijk aan de spanning die aan de verdeler wordt geleverd.

Volgens de wet van Ohm voor een deel van een elektrisch circuit, zal de spanningsval over elke weerstand recht evenredig zijn met de stroom en de weerstandswaarde van de weerstand. En volgens de eerste regel van Kirchhoff zal de stroom door dit circuit overal dezelfde zijn. Dus voor elke weerstand zullen er spanningsvallen zijn:

En de spanning aan de uiteinden van het circuit is gelijk aan:

En de stroom in het scheidingscircuit zal zijn:

Als we nu de uitdrukking voor de stroom in de formules vervangen voor de spanningsval over de weerstanden, verkrijgen we de formules voor het vinden van de spanningswaarden op elk van de weerstanden van de deler:

Door de waarden van de weerstanden R1 en R2 te selecteren, kunt u elk deel van de volledige ingangsspanning selecteren. In het geval dat de spanning in verschillende delen moet worden verdeeld, worden verschillende weerstanden in serie met de spanningsbron verbonden.

Bij het gebruik van een spanningsdeler op weerstanden voor verschillende doeleinden, is het belangrijk om te begrijpen dat de belasting verbonden met een van de armen van de verdeler, of het nu een meetinstrument is of iets anders, zijn eigen weerstand moet hebben die veel groter is dan de totale weerstand van de weerstanden die de verdeler vormen. Anders moet bij de berekeningen rekening worden gehouden met de belastingsweerstand zelf, aangezien deze wordt beschouwd als een parallel met de schouderweerstand, die deel uitmaakt van de verdeler.

Voorbeeld: er is een DC-spanningsbron van 5 volt, het is noodzakelijk om voor een spanningsdeler weerstanden te selecteren om een ​​meetsignaal van 2 volt uit de verdeler te verwijderen. Het toegestane vermogen op de verdeler mag niet groter zijn dan 0,02 watt.

Oplossing: Laat het maximale vermogen dat door de verdeler wordt afgevoerd 0,02 W zijn, dan zullen we de minimale totale weerstand van de verdeler vinden op 5 volt van de wet van Ohm, het zal 1250 Ohm blijken te zijn. Laat 1,47 kOhm de totale weerstand zijn van de door ons gekozen verdeler, dan zal 2 volt dalen op 588 ohm. We kiezen een constante weerstand op 470 ohm en een variabele op 1 kOhm. Stel de variabele weerstand in op 588 ohm.

Spanningsdelerweerstanden worden tegenwoordig veel gebruikt in elektronische schakelingen.In deze schema's worden de waarden van de weerstanden voor de verdelers gekozen op basis van de parameters van de actieve elementen van de circuits. In de regel bevinden de verdelers zich in de meetcircuits van de circuits, in de feedbackcircuits van spanningsomzetters, enz. Het minpunt van dergelijke oplossingen is dat de weerstanden zelf vermogen afvoeren in de vorm van warmte, maar het nut rechtvaardigt deze kleine energieverliezen.

Condensator spanningsverdelers

In wisselstroomcircuits, in hoogspanningscircuits, worden spanningsdelers op condensatoren gebruikt. Het maakt gebruik van de reactieve aard van de condensatorweerstand in AC-circuits. De grootte van de reactantie van een condensator in een wisselstroomcircuit hangt af van de capaciteit van de condensator en van de spanningsfrequentie. Hier is de formule om deze weerstand te vinden:

De formule geeft aan dat hoe hoger de elektrische capaciteit van de condensator - hoe lager de reactieve (capacitieve) weerstand en hoe hoger de frequentie - hoe lager de reactantie. Dergelijke verdelers worden gebruikt in meetcircuits van wisselstroomcircuits, spanningsvallen op de schouders worden beschouwd als vergelijkbaar met het geval met constante actieve weerstanden (weerstanden, zie hierboven).

Het voordeel van condensatoren die in verdelers worden gebruikt, is dat de dissipatie van energie in de vorm van warmte minimaal is en alleen afhankelijk is van de kwaliteit van het diëlektricum.

Inductor Voltage Divider

Inductieve spanningsdeler is een ander type verdeler die wordt gebruikt bij het meten van elektronica van wisselstroom, vooral in laagspanningscircuits die op hoge frequenties werken. De weerstand van de spoelen voor wisselstroom van hoge frequentie is voornamelijk reactief (inductief) van aard, het wordt gevonden door de formule:

De formule geeft aan dat hoe groter de inductie en hoe hoger de frequentie, hoe hoger de spoelweerstand tegen wisselstroom. Het is belangrijk om te begrijpen dat de spiraaldraad een actieve weerstand heeft, daarom is het vermogen dat wordt gedissipeerd in de vorm van warmte, wat kenmerkend is voor de verdeler op smoorspoelen, veel hoger dan die van verdelers op condensatoren.

In amateur-elektronica worden vaak spanningsdelers gebruikt. bij het aansluiten van analoge sensoren op Arduino-modules.