Spännings- och strömdelare
Spänningsdelare
Inom elektroteknik används spänningsdelare mycket ofta, vars funktion kan kontrolleras genom att tillämpa spänningsfördelningsregeln. Figuren visar spänningsdelarkretsar som används för att sänka en given matningsspänning (t.ex. 4, 6, 12 eller 220 V) till valfri lägre spänning.
Ris. 1. Spänningsdelarkretsar
I elektriska elektriska apparater, såväl som under mätningar, är det ibland nödvändigt att få flera spänningar av ett visst värde från en källa. Spänningsdelare kallas ofta (och särskilt inom lågströmsteknik) för potentiometrar.
Den variabla partialspänningen erhålls genom att flytta glidkontakten på en reostat eller annan typ av motstånd. Det konstanta värdet av partiell spänning kan erhållas genom att trycka på motståndet eller så kan det lyssnas på från förbindelsen mellan två separata motstånd.
Med hjälp av glidkontakten kan den delspänning som krävs för mottagaren med ett motstånd (belastningsresistans) smidigt ändras, medan glidkontakten ger parallellkoppling av de resistanser från vilka delspänningen tas bort.
Motstånd används som en del av spänningsdelaren för att erhålla ett fast spänningsvärde. I detta fall är utgångsspänningen Uout ansluten till ingången Uin (exklusive eventuell belastningsresistans) genom följande anslutning:
Uout = Uin x (R2 / R1 + R2)
Ris. 2. Spänningsdelare
Ett exempel. Med hjälp av en motståndsdelare måste du få en spänning på 1 V till en 100 kOhm belastning från en 5 V DC-källa. Det erforderliga spänningsdelningsförhållandet är 1/5 = 0,2. Vi använder en separator vars diagram visas i fig. 2.
Resistansen hos motstånden R1 och R2 bör vara betydligt mindre än 100 kΩ. I det här fallet, vid beräkning av avdelaren, kan belastningsmotståndet försummas.
Därför är R2/(R1 + R2) R2 = 0,2
R2 = 0,2R1 + 0,2R2.
R1 = 4R2
Därför kan du välja R2 = 1 kOhm, R1 — 4 kOhm. Resistans R1 erhålls genom seriekoppling av standardmotstånd 1,8 och 2,2 kOhm, gjorda på basis av en metallfilm med en noggrannhet på ± 1% (effekt 0,25 W).
Man bör komma ihåg att delaren själv förbrukar ström från den primära källan (i detta fall 1 mA) och denna ström kommer att öka när resistansen hos delningsmotstånden minskar.
Motstånd med hög noggrannhet måste användas för att erhålla det specificerade spänningsvärdet.
Nackdelen med en enkel motståndsspänningsdelare är att med en förändring i lastresistans ändras utspänningen (Uout) från delaren. För att minska belastningens påverkan på U bör du välja hastigheten R2 minst 10 gånger mindre än det minsta belastningsmotståndet.
Det är viktigt att komma ihåg att när resistansen hos motstånden R1 och R2 minskar, ökar strömmen som förbrukas av inspänningskällan. Normalt bör denna ström inte överstiga 1-10 mA.
Strömavdelare
Motstånd används också för att rikta en given del av den totala strömmen till motsvarande arm av delaren. Till exempel, i diagrammet i fig. 3-strömmen Az är en del av den totala strömmen Azv som bestäms av resistanserna hos motstånden R1 och R2, dvs. vi kan skriva att Azout = Azv x (R1 / R2 + R1)
Ett exempel. Mätarpekaren avviker till full skala om likströmmen i den rörliga spolen är 1 mA. Det aktiva motståndet för spollindningen är 100 ohm Beräkna resistansen mätshunt så att enhetens pekare avviker maximalt vid en ingångsström på 10 mA (se fig. 4).
Ris. 3. Strömavdelare
Ris. 4.
Det aktuella uppdelningsförhållandet ges av förhållandet:
Iout / Iout = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 Ohm
Därför,
0,1R1 + 0,1R2 = Rl
0,1R1 + 10 = Rl
R1 = 10/0,9 = 11,1 ohm
Det erforderliga motståndet för motståndet R1 kan erhållas genom att seriekoppla två standard tjockfilmsmotstånd på 9,1 och 2 ohm med en noggrannhet på ± 2 % (0,25 W). Observera återigen att i fig. 3 motstånd R2 är inre motstånd hos mätanordningen.
Hög noggrannhet (± 1%) resistorer bör användas för att säkerställa god noggrannhet vid uppdelning av strömmarna.