Κύκλωμα διαχωριστή τάσης

Ένα κύκλωμα τάσης ή δυνητικού διαχωριστή χρησιμοποιείται συνήθως σε ηλεκτρονικά όπου η τάση εισόδου πρέπει να μετατραπεί σε άλλη τάση χαμηλότερη από την αρχική. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για όλα τα αναλογικά κυκλώματα όπου απαιτούνται μεταβλητές τάσεις, επομένως είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί αυτό το κύκλωμα και πώς να υπολογίσουμε τις τιμές των αντιστάσεων που απαιτούνται για να φτιάξουμε ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης για να εξάγουμε την επιθυμητή τάση.

Απαιτούμενο υλικό

• Αντίσταση (1k - 1 nos, 10k - 1 nos)
• Μπαταρία - 9V
• Πολύμετρο
• Σύνδεση καλωδίων
• Ψωμί

Διάγραμμα κυκλώματος

Ένα κύκλωμα διαχωριστή τάσης είναι πολύ απλό κύκλωμα που κατασκευάζεται από δύο μόνο αντιστάσεις (R1 και R2) όπως φαίνεται παραπάνω στα διαγράμματα κυκλώματος. Η απαιτούμενη τάση εξόδου (V _OUT) μπορεί να ληφθεί σε όλη την αντίσταση R2 Χρησιμοποιώντας αυτές τις δύο αντιστάσεις μπορούμε να μετατρέψουμε μια τάση εισόδου σε οποιαδήποτε απαιτούμενη τάση εξόδου.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η τάση εξόδου (V _OUT) είναι πάντα μικρότερη από την τάση εισόδου (V _IN)

Τύπος διαιρέτη τάσης

Ας υποθέσουμε ότι, εάν το ρεύμα (I) στο καλώδιο εξόδου είναι μηδέν, τότε η σχέση μεταξύ της τάσης εισόδου (V _IN) και της τάσης εξόδου (V _out) καθορίζεται ως:

V _OUT = (V _IN * R ₂) / (R ₁ + R ₂)…. (Εξίσωση διαχωριστή τάσης)

Οπου,

V _OUT = Τάση εξόδου

V _IN = Τάση εισόδου

R ₁ = Ανώτερη αντίσταση

R ₂ = Κάτω αντίσταση

Απόδειξη της πιθανής φόρμουλας διαχωριστή

Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, η τάση μέσω ενός ιδανικού αγωγού είναι ίση με το ρεύμα που ρέει μέσω αυτού.

Τάση = Ρεύμα * Αντίσταση

V = IR

Τώρα, σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος

V _IN = I * (R ₁ + R ₂) I = V _IN / (R ₁ + R ₂)… εξίσωση (1) V _OUT = I * R ₂ … εξίσωση (2)

Βάζοντας την τιμή του « I » από την εξίσωση (1) στην εξίσωση (2), έχουμε

V _OUT = (V _IN * R ₂) / (R ₁ + R ₂)

Πράγματα που πρέπει να θυμάστε

• Εάν η τιμή του R1 είναι ίση με το R2, τότε η τιμή της τάσης εξόδου είναι η μισή της τιμής εισόδου.
• Εάν η τιμή του R1 είναι πολύ μικρότερη από την R2, τότε η τιμή της τάσης εξόδου θα είναι περίπου ίση με την τάση εισόδου.
• Εάν η τιμή του R1 είναι πολύ μεγαλύτερη από το R2, τότε η τιμή της τάσης εξόδου θα είναι περίπου ίση με το μηδέν.

Λειτουργία κυκλώματος διαχωριστή τάσης

Σύμφωνα με το παράδειγμα του διαγράμματος κυκλώματος διαχωριστή τάσης που χρησιμοποιήσαμε εδώ, έχουμε λάβει 9V καθώς η τάση εισόδου και η τιμή της αντίστασης R ₁ και R ₂ είναι 1k και 10k αντίστοιχα. Πρακτικά παίρνουμε 8.16V ως τάση εξόδου όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

Ας δοκιμάσουμε θεωρητικά, V _IN = 9V, R1 = 1 kilo ohms και R2 = 10 kilo ohms . Vout = (9 × 10000) / (1000 + 10000) Vout = (90000) / (11000) Vout = 8,1818V

Υπάρχει μια πολύ μικρή διαφορά μεταξύ της πρακτικής και της θεωρητικής τιμής, επειδή η μπαταρία δεν παρέχει ακριβή 9V.

Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή των τιμών της αντίστασης είναι η βαθμολογία ισχύος (P). Μόλις μάθετε τις τιμές των I (με βάση το φορτίο), V _IN, R ₁ και R ₂, προσθέστε τα R ₁ και R ₂ μαζί για να λάβετε R _ΣΥΝΟΛΟ και χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή Ohms για να μάθετε την ισχύ (Watts) που απαιτείται για οι αντιστάσεις. Ή απλώς χρησιμοποιήστε τους τύπους P = VI για να αποφασίσετε σχετικά με την ισχύ ισχύος για την αντίσταση σας. Εάν δεν επιλεγεί η κατάλληλη ισχύς, η αντίσταση θα υπερθερμανθεί και μπορεί επίσης να καεί.

Υπολογιστής διαιρέτη τάσης

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απευθείας τον Υπολογιστή διαιρέτη τάσης παρακάτω για να υπολογίσετε οποιαδήποτε από τις τιμές που αναφέρονται στους τύπους διαχωριστή τάσης.

Εφαρμογές κυκλώματος διαχωριστή τάσης

Τα κυκλώματα τάσης ή δυνητικού διαχωριστή χρησιμοποιούνται συχνά σε διάφορα έργα και εφαρμογές. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα κυκλωμάτων όπου χρησιμοποιείται μια πιθανή έννοια διαχωριστή:

• Ψηφιακό βολτόμετρο Arduino
• Μέτρηση έντασης φωτός
• Εκμάθηση Raspberry Pi ADC
• Arduino Ohm Meter
• Ανιχνευτής σκοτάδι
• Λάμπα έκτακτης ανάγκης Raspberry Pi