Pojďme analyzovat jednoduchý sériový obvod a určíme poklesy napětí mezi jednotlivými odpory:
Z daných hodnot jednotlivých odporů můžeme určit celkový odpor obvodu, vědět které odpory přidávají do série:
Určete celkový odpor obvodu
Odtud můžeme použít Ohmův zákon (I = E / R) k určení celkového proudu, o kterém víme, že bude stejný jako každý odporový proud, přičemž proudy budou stejné ve všech částech sériového obvodu:
K výpočtu proudu použijte Ohmův zákon
Nyní, když víme, že proud v obvodu je 2 mA, můžeme použít Ohmův zákon (E = IR) k výpočtu napětí na každém rezistoru:
Mělo by být zřejmé, že pokles napětí na každém rezistoru je úměrný jeho odporu, vzhledem k tomu, že proud je ve všech rezistorech stejný. Všimněte si, že napětí na R2 je dvojnásobné oproti napětí na R1, stejně jako odpor R2 je dvojnásobný oproti R1.
Pokud bychom měli změnit celkové napětí, zjistili bychom tuto proporcionalitu napětí kapky zůstávají konstantní:
Řešení poměrů úbytku napětí
Napětí na R2 je stále přesně dvakrát pokles R1, přestože se změnilo zdrojové napětí. Proporcionalita úbytků napětí (poměr jednoho k druhému) je striktně funkcí hodnot odporu.
S trochou dalšího pozorování je zřejmé, že úbytek napětí na každém rezistoru je také pevným podílem napájecí napětí. Napětí napříč R1 bylo například 10 voltů, když bylo napájení z baterie 45 voltů. Když se napětí baterie zvýšilo na 180 voltů (4krát tolik), pokles napětí na R1 také vzrostl o faktor 4 (z 10 na 40 voltů). Poměr mezi poklesem napětí R1 a celkovým napětím se však nezměnil:
Stejně tak žádný z ostatních poměry úbytku napětí se změnily se zvýšeným napájecím napětím buď:
Vzorec děliče napětí
Z tohoto důvodu , sériový obvod se často nazývá dělič napětí pro jeho schopnost proporcionovat – nebo rozdělit – celkové napětí na zlomkové části konstantního poměru. S trochou algebry můžeme odvodit vzorec pro stanovení poklesu napětí sériového rezistoru vzhledem k ničemu víc než celkovému napětí, individuálnímu odporu a celkovému odporu:
Poměr individuálního odporu k celkovému odporu je stejný jako poměr individuálního poklesu napětí k celkovému napájecímu napětí v obvodu děliče napětí. Toto se nazývá vzorec děliče napětí a jedná se o zkratkovou metodu pro stanovení poklesu napětí v sériovém obvodu, aniž by bylo nutné provádět aktuální výpočty Ohmova zákona.
Příklad použití vzorce děliče napětí
Pomocí tohoto vzorce můžeme znovu analyzovat poklesy napětí příkladu obvodu v méně krocích:
Napětí – dělící komponenty
Oddělovače napětí nacházejí široké uplatnění v obvodech elektroměrů, kde se k rozdělení používají speciální kombinace sériových rezistorů „Napětí do přesných proporcí jako součást zařízení pro měření napětí.
Potenciometry jako součástky dělící napětí
Jedno zařízení, které se často používá jako součást dělící napětí, je potenciometr, což je odpor s pohyblivým prvkem umístěným pomocí ručního knoflíku nebo páky. Pohyblivý prvek, obvykle nazývaný stěrač, se dotýká odporového str ip materiálu (běžně nazývaného posuvný drát, pokud je vyroben z odporového kovového drátu) v kterémkoli bodě vybraném ručním ovládáním:
Kontakt stěrače je symbol šipky směřující doleva nakreslený uprostřed prvku vertikálního odporu. Jak se pohybuje nahoru, kontaktuje odporový pásek blíže ke svorce 1 a dále od svorky 2, čímž se snižuje odpor ke svorce 1 a zvyšuje se odpor ke svorce 2. Při pohybu dolů se projeví opačný účinek. Odpor měřený mezi svorkami 1 a 2 je konstantní pro libovolnou polohu stěrače.
Rotační vs. lineární potenciometry
Zde jsou zobrazeny interní ilustrace dvou typů potenciometrů, rotačního a lineárního.
Lineární potenciometry
Některé lineární potenciometry jsou ovládány přímým pohybem páky nebo posuvného tlačítka. Ostatní, jako ten, který je znázorněn na předchozím obrázku, jsou ovládáni otočným šroubem pro schopnost jemného nastavení.Poslední jednotky se někdy označují jako trimpoty, protože fungují dobře pro aplikace vyžadující „oříznutí“ proměnného odporu na určitou přesnou hodnotu.
Je třeba poznamenat, že ne všechny lineární potenciometry mají stejná přiřazení svorek jak je znázorněno na tomto obrázku. U některých je svorka stěrače uprostřed mezi dvěma koncovými svorkami.
Otočný potenciometr
Obrázek níže ukazuje konstrukci těla otočného potenciometru .
Následující fotografie ukazuje skutečný rotační potenciometr s odkrytým stěračem a posuvným drátem pro snadné sledování. Hřídel, která pohybuje stěrač byl otočen téměř úplně po směru hodinových ručiček, takže se stěrač téměř dotýká levého koncového konce posuvného drátu:
Zde je stejný potenciometr s hřídelem stěrače se posunul téměř do polohy zcela proti směru hodinových ručiček, takže stěrač je blízko druhého krajního konce jízdy:
Účinky úprav potenciometrem v obvodu
Pokud je mezi vnějšími svorkami (po celé délce posuvného drátu) konstantní napětí. , poloha stěrače odřízne zlomek aplikovaného napětí měřitelného mezi kontaktem stěrače a některou z dalších dvou svorek. Frakční hodnota zcela závisí na fyzické poloze stěrače:
Důležitost aplikace potenciometru
Stejně jako pevný dělič napětí je poměr dělení napětí potenciometru striktně funkcí odporu, nikoli velikosti aplikovaného napětí. Jinými slovy, pokud se knoflík nebo páka potenciometru posunou do polohy 50 procent (přesný střed), napětí pokleslé mezi stěračem a buď vnější svorkou by bylo přesně 1/2 aplikovaného napětí, bez ohledu na to, s čím se toto napětí stane jaký je koncový odpor potenciometru. Jinými slovy, potenciometr funguje jako dělič proměnného napětí, kde je poměr dělení napětí nastaven polohou stěrače.
Tato aplikace potenciometru je velmi užitečným prostředkem k získání proměnného napětí z pevného napětí zdroj, například baterie. Pokud obvod, který stavíte, vyžaduje určité množství napětí, které je menší než hodnota dostupného napětí baterie, můžete k této baterii připojit vnější svorky potenciometru a mezi potenciometrem „vytáčet“ jakékoli napětí, které potřebujete. stěrač a jedna z vnějších svorek pro použití ve vašem obvodu:
Při použití tímto způsobem je potenciometr názvu dokonalý smysl: měří (řídí) potenciál (napětí), který na ně působí, vytvořením proměnného poměru děliče napětí. Toto použití třípólového potenciometru jako děliče proměnného napětí je v konstrukci obvodů velmi populární.
Ukázky malých potenciometrů
Zde je ukázáno několik malých potenciometrů, které se běžně používají ve spotřební elektronice a od fanoušků a studentů při konstrukci obvodů:
Menší jednotky zcela vlevo a vpravo jsou navrženy tak, aby se zapojily do pájek s prkénko nebo být pájeny do desky s plošnými spoji. Střední jednotky jsou navrženy pro montáž na plochý panel s vodiči připájenými ke každé ze tří svorek. Zde jsou další tři potenciometry, specializovanější než právě zobrazená sada:
Velká jednotka „Helipot“ je laboratorní potenciometr navrženo pro rychlé a snadné připojení k obvodu. Jednotka v levém dolním rohu fotografie je stejný typ potenciometru, bez pouzdra nebo počítadla s 10 otáčkami. Oba tyto potenciometry jsou přesné jednotky využívající více otočte odporové pásy se spirálovou stopou a mechanismy stěrače pro malé úpravy. Jednotkou vpravo dole je potenciometr pro montáž na panel, určený pro drsné služby v průmyslových aplikacích.
RECENZE:
- Sériové obvody proporcionálně nebo rozdělují celkové napájecí napětí mezi jednotlivé poklesy napětí, přičemž proporce jsou přísně závislé na odporech: ERn = ECelkový (Rn / RTotal)
- Potenciometr je odporová součást se třemi připojovacími body, často používaná jako nastavitelný dělič napětí.
SOUVISEJÍCÍ WO RKSHEETS:
- Pracovní list Oddělovače napětí