ตัวแบ่งแรงดันและกระแส

ตัวแบ่งแรงดัน

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้ามักใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งสามารถตรวจสอบการทำงานได้โดยใช้กฎการกระจายแรงดันไฟฟ้า รูปแสดงวงจรแบ่งแรงดันที่ใช้ในการลดแรงดันแหล่งจ่ายที่กำหนด (เช่น 4, 6, 12 หรือ 220 V) เป็นแรงดันที่ต่ำกว่าใดๆ

ข้าว. 1. วงจรแบ่งแรงดัน

ในอุปกรณ์ไฟฟ้าเช่นเดียวกับในระหว่างการวัดบางครั้งจำเป็นต้องได้รับแรงดันไฟฟ้าหลายค่าจากแหล่งเดียว ตัวแบ่งแรงดันมักจะ (และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคโนโลยีกระแสต่ำ) เรียกว่าโพเทนชิออมิเตอร์

แรงดันไฟฟ้าบางส่วนที่แปรผันได้มาจากการเลื่อนหน้าสัมผัสแบบเลื่อนของรีโอสแตตหรือตัวต้านทานชนิดอื่น สามารถรับแรงดันไฟฟ้าบางส่วนที่มีค่าคงที่ได้โดยการกดตัวต้านทานหรือสามารถฟังได้จากทางแยกของตัวต้านทานสองตัวที่แยกจากกัน

ด้วยความช่วยเหลือของหน้าสัมผัสแบบเลื่อน แรงดันไฟฟ้าบางส่วนที่จำเป็นสำหรับตัวรับที่มีความต้านทาน (ตัวต้านทานโหลด) สามารถเปลี่ยนได้อย่างราบรื่น ในขณะที่หน้าสัมผัสแบบเลื่อนให้การเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทานที่ลบแรงดันไฟฟ้าบางส่วนออก

ตัวต้านทานใช้เป็นส่วนหนึ่งของตัวแบ่งแรงดันเพื่อให้ได้ค่าแรงดันคงที่ ในกรณีนี้ แรงดันเอาต์พุต Uout เชื่อมต่อกับ Uin อินพุต (ไม่รวมความต้านทานโหลดที่เป็นไปได้) ผ่านการเชื่อมต่อต่อไปนี้:

อูเอาท์ = อูอิน x (R2 / R1 + R2)

ข้าว. 2. ตัวแบ่งแรงดัน

ตัวอย่าง. คุณต้องรับแรงดันไฟฟ้า 1 V เป็นโหลด 100 kOhm จากแหล่งจ่าย 5 V DC อัตราส่วนการแบ่งแรงดันที่ต้องการคือ 1/5 = 0.2 เราใช้ตัวคั่นซึ่งไดอะแกรมแสดงในรูปที่ 2.

ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 และ R2 ควรน้อยกว่า 100 kΩ อย่างมาก ในกรณีนี้เมื่อคำนวณตัวแบ่งความต้านทานโหลดอาจถูกละเลย

ดังนั้น R2 / (R1 + R2) R2 = 0.2

R2 = 0.2R1 + 0.2R2

R1 = 4R2

ดังนั้น คุณสามารถเลือก R2 = 1 kOhm, R1 — 4 kOhm ความต้านทาน R1 ได้มาจากการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทานมาตรฐาน 1.8 และ 2.2 kOhm ซึ่งทำจากฟิล์มโลหะที่มีความแม่นยำ ± 1% (กำลังไฟ 0.25 W)

ควรจำไว้ว่าตัวแบ่งนั้นใช้กระแสจากแหล่งหลัก (ในกรณีนี้คือ 1 mA) และกระแสนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานของตัวต้านทานตัวหารลดลง

ต้องใช้ตัวต้านทานความแม่นยำสูงเพื่อให้ได้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบุ

ข้อเสียของตัวแบ่งแรงดันตัวต้านทานอย่างง่ายคือเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานโหลดแรงดันเอาต์พุต (Uout) ของตัวแบ่งจะเปลี่ยนไป เพื่อลดอิทธิพลของโหลดบน U คุณควรเลือกความเร็ว R2 ที่น้อยกว่าความต้านทานโหลดขั้นต่ำอย่างน้อย 10 เท่า

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเมื่อความต้านทานของตัวต้านทาน R1 และ R2 ลดลง กระแสที่ใช้โดยแหล่งจ่ายแรงดันอินพุตจะเพิ่มขึ้น โดยปกติกระแสนี้ไม่ควรเกิน 1-10 mA

ตัวแบ่งปัจจุบัน

ตัวต้านทานยังใช้เพื่อกำหนดทิศทางของกระแสทั้งหมดไปยังแขนของตัวแบ่งที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น ในแผนภาพของมะเดื่อ 3 Az ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ Azv ปัจจุบันทั้งหมดที่กำหนดโดยความต้านทานของตัวต้านทาน R1 และ R2 เช่น เราเขียนได้ว่า Azout = Azv x (R1 / R2 + R1)

ตัวอย่าง. ตัวชี้มิเตอร์จะเบี่ยงเบนไปเต็มสเกลหากกระแสไฟตรงในขดลวดเคลื่อนที่เท่ากับ 1 มิลลิแอมป์ ความต้านทานที่ใช้งานของขดลวดที่คดเคี้ยวคือ 100 โอห์ม คำนวณความต้านทาน วัดปัด เพื่อให้ตัวชี้ของอุปกรณ์เบี่ยงเบนไปสูงสุดที่กระแสอินพุต 10 mA (ดูรูปที่ 4)

ข้าว. 3. ตัวแบ่งปัจจุบัน

ข้าว. 4.

อัตราส่วนการแบ่งปัจจุบันกำหนดโดยอัตราส่วน:

Iout / Iout = 1/10 = 0.1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 โอห์ม

ดังนั้น,

0.1R1 + 0.1R2 = R1

0.1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0.9 = 11.1 โอห์ม

สามารถรับความต้านทานที่ต้องการของตัวต้านทาน R1 ได้โดยการเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบฟิล์มหนามาตรฐาน 2 ตัวที่ 9.1 และ 2 โอห์ม ด้วยความแม่นยำ ± 2% (0.25 W) โปรดทราบอีกครั้งว่าในรูป 3 ความต้านทาน R2 คือ ความต้านทานภายในของอุปกรณ์วัด.

ควรใช้ตัวต้านทานความแม่นยำสูง (± 1%) เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำที่ดีในการแบ่งกระแส