Spændingsdelere til modstande, kondensatorer og induktorer

For at opnå en fast spændingsværdi, der er lig med en brøkdel af den oprindelige værdi, bruges spændingsdelere i elektriske kredsløb. Spændingsdelere kan bestå af to eller flere elementer, der kan være modstande eller reaktanser (kondensatorer eller induktorer).

Spændingsdelere - en kombination af modstande, der bruges til at opdele indgangsspændingen i dele.

I sin enkleste form er spændingsdeleren repræsenteret af et par sektioner af et elektrisk kredsløb, der er seriekoblet med hinanden, som kaldes skillearmens skuldre. Den øverste arm er det afsnit, der er placeret mellem punktet med positiv spænding og det valgte forbindelsespunkt for sektionerne, og den nedre arm er sektionen mellem forbindelsespunktet (valgt punkt, nulpunkt) og fælles ledning.

Modstandsspændingsdelere

Spændingsdelere kan naturligvis bruges både i jævnstrømskredsløb og i vekselstrømskredsløb. Modstandsdelere er egnede til begge kredsløb, men de bruges kun i lavspændingskredsløb. For at drive enhederne bruges der ikke spændingsdelere på modstande.

I sin enkleste form består en resistiv spændingsdelere kun af par modstandeforbundet i serie. Den delbare spænding tilføres divideren, som et resultat, falder en vis brøkdel af denne spænding, der er proportional med værdien af ​​modstanden, på hver modstand. Summen af ​​spændingsfaldene her er lig med den spænding, der leveres til skillelinjen.

I henhold til Ohms lov for et afsnit af et elektrisk kredsløb vil spændingsfaldet på hver modstand være direkte proportionalt med strømmen og modstandsværdien af ​​modstanden. Og ifølge Kirchhoffs første regel vil strømmen gennem dette kredsløb være den samme overalt. Så for hver modstand vil der være spændingsfald:

Og spændingen i enderne af kredsløbet vil være lig med:

Og strømmen i divideringskredsløbet vil være:

Hvis vi nu erstatter udtrykket med strømmen i formlerne for spændingsfaldene over modstanderne, får vi formlerne til at finde spændingsværdierne på hver af modstandserne på skillelinjen:

Når du vælger værdierne for modstande R1 og R2, kan du vælge en hvilken som helst del af hele indgangsspændingen. I det tilfælde, hvor spændingen skal opdeles i flere dele, forbindes flere modstande i serie med spændingskilden.

Når du bruger en spændingsdelere på modstande til forskellige formål, er det vigtigt at forstå, at belastningen, der er forbundet til en af ​​dividerens arme, uanset om det er en måleenhed eller noget andet, skal have sin egen modstand meget større end den samlede modstand for modstanderne, der danner skillelinjen. Ellers skal selve belastningsmodstanden tages med i beregningerne, idet den betragtes som en parallel til skuldermodstanden, som er en del af skillelinjen.

Eksempel: der er en jævnspændingskilde på 5 volt, det er nødvendigt at vælge modstande til den for en spændingsdelere for at fjerne et målesignal på 2 volt fra skillelinjen. Den tilladte effekt, der adskilles på skillelinjen, må ikke overstige 0,02 watt.

Løsning: Lad den maksimale effekt, der distribueres af skillelinjen, være 0,02 W, så finder vi den samlede totale modstand af skillet ved 5 volt fra Ohms lov, det viser sig at være 1250 Ohms. Lad 1,47 kOhm være den totale modstand for den divider, der er valgt af os, så falder 2 volt ved 588 ohm. Vi vælger en konstant modstand ved 470 ohm og en variabel ved 1 kOhm. Indstil variabel modstand til 588 ohm.

Spændingsdelermodstande bruges i dag i elektroniske kredsløb.I disse skemaer vælges værdierne af modstande for opdelere baseret på parametrene for de aktive elementer i kredsløbene. Som regel er skillelinjer i målekredsløbene i kredsløbene, i feedbackkredsløbene for spændingskonvertere osv. Minuset ved sådanne løsninger er, at modstandene spreder strømmen i sig selv i form af varme, men hensigtsmæssigheden retfærdiggør disse små energitab.

Kondensatorspændingsdelere

I vekselstrømskredsløb, i højspændingskredsløb, bruges spændingsdelere på kondensatorer. Den bruger den reaktive karakter af kondensatormodstanden i vekslingskredsløb. Størrelsen af ​​reaktansen for en kondensator i et vekselstrømskredsløb afhænger af kondensatorens kapacitet og af spændingsfrekvensen. Her er formlen til at finde denne modstand:

Formlen indikerer, at jo højere den elektriske kapacitet i kondensatoren er - jo lavere er dens reaktive (kapacitive) modstand og jo højere frekvens - jo lavere er reaktansen. Sådanne opdelere bruges til at måle kredsløb af vekselstrømskredsløb, spændingsfald på skuldrene betragtes som det samme som tilfældet med konstant aktiv modstand (modstande, se ovenfor).

Fordelen ved de kondensatorer, der bruges i skilleapparater, er, at spredning af energi i form af varme er minimal og kun afhænger af dielektrikernes kvalitet.

Induktorspændingsdelere

Induktiv spændingsdelere er en anden type divider, der bruges til måling af elektronik af vekselstrøm, især i lavspændings kredsløb, der arbejder ved høje frekvenser. Spolernes modstand mod vekselstrøm med høj frekvens er hovedsageligt reaktiv (induktiv) i naturen, det findes ved formlen:

Formlen angiver, at jo større induktans og jo højere frekvens, desto højere er spolemodstanden mod vekselstrøm. Det er her vigtigt at forstå, at spiraltråden har en aktiv modstand, derfor er effekten, der er spredt i form af varme, som er karakteristisk for en skillelinje på induktorer, meget højere end for skillevægge på kondensatorer.

I amatørelektronik bruges ofte spændingsdelere. ved tilslutning af analoge sensorer til Arduino-moduler.