Analysoidaan yksinkertainen sarjapiiri ja määritetään yksittäisten vastusten jännitehäviöt:
Yksittäisten vastusten annetuista arvoista voimme määrittää piirin kokonaisvastuksen tietäen että resistanssit lisäävät sarjaan:
Määritä piirin kokonaisresistanssi
Täältä voimme käyttää Ohmin laki (I = E / R) kokonaisvirran määrittämiseksi, jonka tiedämme olevan sama kuin kukin vastusvirta, virtojen ollessa yhtä suuret sarjapiirin kaikissa osissa:
Käytä virran laskemiseen Ohmin lakia
Kun tiedämme, että piirivirta on 2 mA, voimme käyttää Ohmin lakia (E = IR) laskeaksesi jokaisen vastuksen jännite:
Pitäisi olla ilmeistä, että jokaisen vastuksen jännitehäviö on verrannollinen sen vastukseen, koska virta on sama kaikissa vastuksissa. Huomaa, kuinka R2: n jännite on kaksinkertainen verrattuna R1: n jännitteeseen, aivan kuten R2: n vastus on kaksinkertainen kuin R1: n.
Jos muuttaisimme kokonaisjännitettä, löysimme tämän jännitteen suhteellisuuden putoaminen pysyy vakiona:
Jännitteen pudotussuhteiden ratkaiseminen
R2: n jännite on edelleen täsmälleen kaksi kertaa R1: n pudotuksesta huolimatta siitä, että lähteen jännite on muuttunut. Jännitepudotusten suhteellisuus (suhteet toisiinsa) on ehdottomasti riippuvainen vastusarvoista.
Hieman enemmän tarkkailemalla käy ilmi, että jokaisen vastuksen jännitehäviö on myös kiinteä osuus jännitteestä syöttöjännite. Esimerkiksi R1: n jännite oli 10 volttia, kun akun syöttö oli 45 volttia. Kun akun jännite nostettiin 180 volttiin (4 kertaa niin suureksi), jännitteen pudotus R1: n kohdalla kasvoi myös kertoimella 4 (10: stä 40 volttiin). R1: n jännitehäviön ja kokonaisjännitteen suhde ei kuitenkaan muuttunut:
Vastaavasti mikään muu jännitteen pudotussuhteet muuttuivat lisääntyneen syöttöjännitteen kanssa joko:
Jännitteenjakajan kaava
Tästä syystä Sarjapiiriä kutsutaan usein jännitteenjakajaksi sen kyvyn suhteuttaa – tai jakaa – kokonaisjännitteen vakiosuhteen murto-osiin. Pienellä algebralla voimme johtaa kaavan sarjavastuksen jännitehäviön määrittämiseksi, kun annetaan vain kokonaisjännite, yksilöllinen vastus ja kokonaisresistanssi:
Yksittäisen vastuksen suhde kokonaisvastukseen on sama kuin yksittäisen jännitteen pudotuksen suhde jännitteenjakajan piirin kokonaissyöttöjännitteeseen. Tätä kutsutaan jännitteenjakajakaavaksi, ja se on pikavalintamenetelmä jännitepudotuksen määrittämiseksi sarjapiirissä käymättä läpi Ohmin lain nykyisiä laskelmia.
Esimerkki jännitteenjakajan kaavan käytöstä
Tämän kaavan avulla voimme analysoida esimerkkipiirin jännitehäviöt uudelleen vähemmän vaihein:
Jännite – osien jakaminen
Jännitejakajia voidaan käyttää laajasti sähkömittaripiireissä, joissa sarjavastusten erityisiä yhdistelmiä käytetään jakamiseen ”Jännite tarkkoihin mittasuhteisiin osana jännitteenmittauslaitetta.
Potentiometrit jännitteenjako-osina
Yksi laite, jota usein käytetään jännitteenjakokomponenttina, on potentiometri, joka on vastus, jossa liikkuva elementti on sijoitettu manuaalisella nupilla tai vivulla. Liikkuva elementti, jota yleensä kutsutaan pyyhkijäksi, on kosketuksessa resistiivisen jousen kanssa materiaalin ip (jota kutsutaan yleisesti liukulangaksi, jos se on valmistettu resistiivisestä metallilangasta) missä tahansa manuaalisen ohjauksen valitsemassa kohdassa:
Pyyhkimen kosketin on vasemmalle osoittava nuolisymboli, joka on piirretty pystysuoran vastuselementin keskelle. Kun sitä siirretään ylöspäin, se koskettaa resistiivistä nauhaa lähemmäksi liittintä 1 ja kauemmas liittimestä 2, mikä vähentää vastusta liittimeen 1 ja nostaa vastusta liittimeen 2. Kun sitä siirretään alaspäin, saadaan päinvastainen vaikutus. Liittimien 1 ja 2 välillä mitattu vastus on vakio pyyhkimen missä tahansa asennossa.
Pyörivät vs. lineaariset potentiometrit
Tässä on esitetty kahden potentiometrityypin, kiertävän ja lineaarisen, sisäiset kuvat.
Lineaariset potentiometrit
Joitakin lineaarisia potentiometrejä käytetään vipun tai liukupainikkeen suoraviivaisella liikkeellä. Toisia, kuten edellisessä kuvassa kuvattu, käytetään kiertoruuvilla hienosäätöä varten.Jälkimmäisiin yksiköihin viitataan joskus trimpoteina, koska ne toimivat hyvin sovelluksissa, joissa vaaditaan vaihtelevan vastuksen ”trimmausta” tiettyyn arvoon.
On huomattava, että kaikilla lineaarisilla potentiometreillä ei ole samoja pääteasetuksia kuten tässä kuvassa on esitetty. Joissakin tapauksissa pyyhkimen pääte on keskellä, kahden pääteliittimen välissä.
Pyörivä potentiometri
Alla olevassa kuvassa näkyy pyörivän potentiometrin rungon rakenne .
Seuraava kuva näyttää aidon, pyörivän potentiometrin, jossa on esillä oleva pyyhin ja liukulanka helpon katselun takaamiseksi. pyyhin on käännetty melkein kokonaan myötäpäivään siten, että pyyhin on melkein koskenut liukulangan vasenta päädettä:
Tässä on sama potentiometri pyyhkimen akselilla liikkui melkein täysin vastapäivään niin, että pyyhin on lähellä toista äärimmäistä päätä:
Piirin potentiometrin säätöjen vaikutukset
Jos ulkoliittimien välillä on vakiojännite (liukulangan pituudelta) , pyyhkimen asento katkaisee murto-osan käytetystä jännitteestä, joka voidaan mitata pyyhkimen koskettimen ja jommankumman muun liittimen välillä. Murtoluku riippuu kokonaan pyyhkimen fyysisestä sijainnista:
Potentiometrisovelluksen merkitys
Aivan kuten kiinteä jännitteenjakaja, potentiometrin jännitejakosuhde on ehdottomasti vastuksen funktio eikä sovelletun jännitteen suuruus. Toisin sanoen, jos potentiometrin nuppi tai vipu siirretään 50 prosentin (tarkka keskipiste) -asentoon, pyyhkimen ja jommankumman ulkopuolisen liittimen väliin pudotettu jännite olisi tarkalleen 1/2 käytetystä jännitteestä riippumatta siitä, mihin kyseinen jännite tapahtuu tai mikä on potentiometrin vastus päästä päähän. Toisin sanoen, potentiometri toimii muuttuvana jännitteenjakajana, jossa jännitteenjakosuhde on asetettu pyyhkimen asennon mukaan.
Tämä potentiometrin sovellus on erittäin hyödyllinen tapa saada vaihteleva jännite kiinteästä jännitteestä. kuten akku. Jos rakentamasi piiri vaatii tietyn määrän jännitettä, joka on pienempi kuin käytettävissä olevan akun jännitteen arvo, voit kytkeä potentiometrin ulkoliittimet akun yli ja ”dial-up” minkä tahansa tarvitsemasi jännitteen potentiometrin välillä pyyhin ja yksi piirisi käyttöliittimistä:
Tällä tavalla käytettäessä nimi potentiometri tekee täydellisestä mielessä: he mittaavat (säätelevät) niiden yli kohdistettua potentiaalia (jännitettä) luomalla vaihtelevan jännitteen jakosuhteen. Tämä kolminapaisen potentiometrin käyttö muuttuvana jännitteenjakajana on erittäin suosittu piirisuunnittelussa.
Näytteet pienistä potentiometreistä
Tässä on esitetty useita pieniä potentiometrejä, joita yleisesti käytetään kulutuselektroniikkalaitteissa ja harrastajat ja opiskelijat piirien rakentamisessa:
Vasemmassa ja oikeassa reunassa olevat pienemmät yksiköt on suunniteltu liitettäviksi juotoksiin s leipälevy tai juotettava piirilevyyn. Keskiosat on suunniteltu asennettavaksi litteälle paneelille, jossa johdot on juotettu kumpaankin kolmesta liittimestä. Tässä on kolme muuta potentiometriä, erikoistuneempia kuin juuri esitetty sarja:
Suuri ”Helipot” -yksikkö on laboratorion potentiometri Suunniteltu nopeaan ja helppoon kytkentään piiriin. Valokuvan vasemmassa alakulmassa oleva yksikkö on saman tyyppinen potentiometri, vain ilman koteloa tai 10-kierrosta laskuria. Molemmat potentiometrit ovat tarkkuusyksiköitä, joissa käytetään käännä kierukkaraiteiden vastuskaistaleita ja pyyhinmekanismeja pienien säätöjen tekemiseksi. Oikeassa alakulmassa oleva yksikkö on paneeliasennettava potentiometri, joka on suunniteltu kovaan käyttöön teollisissa sovelluksissa.
TARKASTELU:
- Sarjapiirien suhde tai jakaminen, syöttöjännitteen kokonaisjännite yksittäisten jännitehäviöiden välillä, suhteet riippuvat ehdottomasti vastuksista: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
- Potentiometri on kolmella liitäntäpisteellä varustettu vastuskomponentti, jota käytetään usein säädettävänä jännitteenjakajana.
LIITTYVÄ WO RKSHEETS:
- Jännitteenjakajan piirien laskentataulukko