Διαιρέτες τάσης και ρεύματος

Διαιρέτης τάσης

Στην ηλεκτρική μηχανική, πολύ συχνά χρησιμοποιούνται διαιρέτες τάσης, η λειτουργία των οποίων μπορεί να ελεγχθεί εφαρμόζοντας τον κανόνα κατανομής τάσης. Το σχήμα δείχνει κυκλώματα διαιρέτη τάσης που χρησιμοποιούνται για τη μείωση μιας δεδομένης τάσης τροφοδοσίας (π.χ. 4, 6, 12 ή 220 V) σε οποιαδήποτε χαμηλότερη τάση.

Ρύζι. 1. Κυκλώματα διαιρέτη τάσης

Σε ηλεκτρικές ηλεκτρικές συσκευές, καθώς και κατά τη διάρκεια των μετρήσεων, μερικές φορές είναι απαραίτητο να ληφθούν πολλές τάσεις συγκεκριμένης τιμής από μία πηγή. Οι διαιρέτες τάσης ονομάζονται συχνά (και ειδικά στην τεχνολογία χαμηλού ρεύματος) ποτενσιόμετρα.

Η μεταβλητή μερική τάση λαμβάνεται μετακινώντας την επαφή ολίσθησης ενός ρεοστάτη ή άλλου τύπου αντίστασης. Η σταθερή τιμή μερικής τάσης μπορεί να ληφθεί πιέζοντας την αντίσταση ή μπορεί να ακούγεται από τη σύνδεση δύο ξεχωριστών αντιστάσεων.

Με τη βοήθεια της συρόμενης επαφής, η μερική τάση που απαιτείται για τον δέκτη με αντίσταση (αντίσταση φορτίου) μπορεί να αλλάξει ομαλά, ενώ η συρόμενη επαφή παρέχει παράλληλη σύνδεση των αντιστάσεων από τις οποίες αφαιρείται η μερική τάση.

Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται ως μέρος του διαιρέτη τάσης για να ληφθεί μια σταθερή τιμή τάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση εξόδου Uout συνδέεται στην είσοδο Uin (εξαιρουμένης της πιθανής αντίστασης φορτίου) μέσω της ακόλουθης σύνδεσης:

Uout = Uin x (R2 / R1 + R2)

Ρύζι. 2. Διαιρέτης τάσης

Ενα παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας ένα διαιρέτη αντίστασης, πρέπει να βάλετε τάση 1 V σε φορτίο 100 kOhm από πηγή συνεχούς ρεύματος 5 V. Η απαιτούμενη αναλογία διαίρεσης τάσης είναι 1/5 ​​= 0,2. Χρησιμοποιούμε διαχωριστικό του οποίου το διάγραμμα φαίνεται στο σχ. 2.

Η αντίσταση των αντιστάσεων R1 και R2 πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερη από 100 kΩ. Σε αυτή την περίπτωση, κατά τον υπολογισμό του διαχωριστή, η αντίσταση φορτίου μπορεί να παραμεληθεί.

Επομένως, R2 / (R1 + R2) R2 = 0,2

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

R1 = 4R2

Επομένως, μπορείτε να επιλέξετε R2 = 1 kOhm, R1 — 4 kOhm. Η αντίσταση R1 επιτυγχάνεται με σειριακή σύνδεση τυπικών αντιστάσεων 1,8 και 2,2 kOhm, κατασκευασμένων με βάση μεταλλικό φιλμ με ακρίβεια ± 1% (ισχύς 0,25 W).

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι ο ίδιος ο διαιρέτης καταναλώνει ρεύμα από την κύρια πηγή (στην περίπτωση αυτή 1 mA) και αυτό το ρεύμα θα αυξάνεται καθώς μειώνεται η αντίσταση των αντιστάσεων του διαχωριστή.

Πρέπει να χρησιμοποιούνται αντιστάσεις υψηλής ακρίβειας για να ληφθεί η καθορισμένη τιμή τάσης.

Το μειονέκτημα ενός απλού διαιρέτη τάσης αντίστασης είναι ότι με μια αλλαγή στην αντίσταση φορτίου, αλλάζει η τάση εξόδου (Uout) του διαιρέτη. Για να μειώσετε την επίδραση του φορτίου στο U, θα πρέπει να επιλέξετε την ταχύτητα R2 τουλάχιστον 10 φορές μικρότερη από την ελάχιστη αντίσταση φορτίου.

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι καθώς μειώνεται η αντίσταση των αντιστάσεων R1 και R2, το ρεύμα που καταναλώνεται από την πηγή τάσης εισόδου αυξάνεται. Κανονικά, αυτό το ρεύμα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1-10 mA.

Διαιρέτης ρεύματος

Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται επίσης για να κατευθύνουν ένα δεδομένο τμήμα του συνολικού ρεύματος στον αντίστοιχο βραχίονα του διαιρέτη. Για παράδειγμα, στο διάγραμμα του σχ. Το 3 ρεύμα Az είναι μέρος του συνολικού ρεύματος Azv που καθορίζεται από τις αντιστάσεις των αντιστάσεων R1 και R2, δηλ. μπορούμε να γράψουμε ότι Azout = Azv x (R1 / R2 + R1)

Ενα παράδειγμα. Ο δείκτης του μετρητή αποκλίνει σε πλήρη κλίμακα εάν το ρεύμα συνεχούς ρεύματος στο κινούμενο πηνίο είναι 1 mA. Η ενεργή αντίσταση της περιέλιξης του πηνίου είναι 100 ohms. Υπολογίστε την αντίσταση μετρητική διακλάδωση έτσι ώστε ο δείκτης της συσκευής να αποκλίνει στο μέγιστο σε ρεύμα εισόδου 10 mA (βλ. Εικ. 4).

Ρύζι. 3. Διαιρέτης ρεύματος

Ρύζι. 4.

Η τρέχουσα αναλογία διαίρεσης δίνεται από την αναλογία:

Iout / Iout = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 Ohm

Επομένως,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

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

Η απαιτούμενη αντίσταση της αντίστασης R1 μπορεί να επιτευχθεί συνδέοντας σε σειρά δύο τυπικές αντιστάσεις παχιάς μεμβράνης 9,1 και 2 ohms με ακρίβεια ± 2% (0,25 W). Σημειώστε ξανά ότι στο Σχ. 3 αντίσταση R2 είναι εσωτερική αντίσταση της συσκευής μέτρησης.

Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται αντιστάσεις υψηλής ακρίβειας (± 1%) για την εξασφάλιση καλής ακρίβειας στη διαίρεση των ρευμάτων.