Dzielniki napięcia i prądu

Dzielnik napięcia

W elektrotechnice bardzo często stosuje się dzielniki napięcia, których działanie można sprawdzić stosując regułę rozkładu napięcia. Na rysunku przedstawiono układy dzielników napięcia służące do obniżania zadanego napięcia zasilania (np. 4, 6, 12 lub 220 V) do dowolnego niższego napięcia.

Ryż. 1. Obwody dzielnika napięcia

W elektrycznych urządzeniach elektrycznych, a także podczas pomiarów, czasami konieczne jest uzyskanie kilku napięć o określonej wartości z jednego źródła. Dzielniki napięcia są często (zwłaszcza w technice niskoprądowej) nazywane potencjometrami.

Zmienne napięcie cząstkowe uzyskuje się poprzez przesunięcie styku ślizgowego reostatu lub innego typu rezystora. Stałą wartość napięcia cząstkowego można uzyskać wciskając rezystor lub można go odsłuchać ze złącza dwóch osobnych rezystorów.

Za pomocą styku ślizgowego można płynnie zmieniać napięcie cząstkowe wymagane dla odbiornika z rezystancją (rezystancją obciążenia), natomiast styk ślizgowy zapewnia równoległe połączenie rezystancji, z których usuwane jest napięcie cząstkowe.

Rezystory są używane jako część dzielnika napięcia w celu uzyskania stałej wartości napięcia. W tym przypadku napięcie wyjściowe Uout jest podłączone do wejścia Uin (pomijając ewentualną rezystancję obciążenia) poprzez następujące połączenie:

Uwy = Uwe x (R2 / R1 + R2)

Ryż. 2. Dzielnik napięcia

Przykład. Używając dzielnika rezystorowego, musisz uzyskać napięcie 1 V do obciążenia 100 kOhm ze źródła prądu stałego 5 V. Wymagany współczynnik podziału napięcia wynosi 1/5 = 0,2. Używamy separatora, którego schemat pokazano na ryc. 2.

Rezystancja rezystorów R1 i R2 powinna być znacznie mniejsza niż 100 kΩ. W takim przypadku przy obliczaniu dzielnika można pominąć rezystancję obciążenia.

Dlatego R2 / (R1 + R2) R2 = 0,2

R2 = 0,2R1 + 0,2R2.

R1 = 4R2

Dlatego możesz wybrać R2 = 1 kOhm, R1 — 4 kOhm. Rezystancję R1 uzyskuje się poprzez szeregowe połączenie standardowych rezystorów 1,8 i 2,2 kOhm, wykonanych na bazie metalowej folii z dokładnością ± 1% (moc 0,25 W).

Należy pamiętać, że sam dzielnik pobiera prąd ze źródła pierwotnego (w tym przypadku 1 mA) i prąd ten będzie wzrastał wraz ze spadkiem rezystancji rezystorów dzielnika.

Aby uzyskać określoną wartość napięcia, należy zastosować rezystory o wysokiej dokładności.

Wadą prostego rezystorowego dzielnika napięcia jest to, że wraz ze zmianą rezystancji obciążenia zmienia się napięcie wyjściowe (Uout) dzielnika. Aby zmniejszyć wpływ obciążenia na U należy wybrać prędkość R2 co najmniej 10 razy mniejszą od minimalnej rezystancji obciążenia.

Należy pamiętać, że wraz ze spadkiem rezystancji rezystorów R1 i R2 wzrasta prąd pobierany przez źródło napięcia wejściowego. Zwykle prąd ten nie powinien przekraczać 1-10 mA.

Obecny dzielnik

Rezystory są również używane do kierowania określonej części całkowitego prądu do odpowiedniego ramienia dzielnika. Na przykład na schemacie z ryc. 3 prąd Az jest częścią całkowitego prądu Azv określonego przez rezystancje rezystorów R1 i R2, tj. możemy napisać, że Azout = Azv x (R1 / R2 + R1)

Przykład. Wskazówka miernika odchyla się do pełnej skali, jeśli prąd stały w ruchomej cewce wynosi 1 mA. Rezystancja czynna uzwojenia cewki wynosi 100 omów. Oblicz rezystancję bocznik pomiarowy tak, aby wskazówka urządzenia odchylała się maksymalnie przy prądzie wejściowym 10 mA (patrz rys. 4).

Ryż. 3. Obecny dzielnik

Ryż. 4.

Bieżący współczynnik podziału jest określony przez stosunek:

Iwyj / Iwyj = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 omów

Dlatego,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0,9 = 11,1 oma

Wymaganą rezystancję rezystora R1 można uzyskać, łącząc szeregowo dwa standardowe rezystory grubowarstwowe o wartości 9,1 i 2 omów z dokładnością ± 2% (0,25 W). Zauważ ponownie, że na ryc. 3 rezystancja R2 wynosi rezystancja wewnętrzna przyrządu pomiarowego.

Aby zapewnić dobrą dokładność dzielenia prądów, należy stosować rezystory o wysokiej dokładności (± 1%).