Elemezzünk egy egyszerű soros áramkört és határozzuk meg az egyes ellenállások feszültségeséseit:
Az egyes ellenállások megadott értékei alapján meghatározhatjuk az áramkör teljes ellenállását, tudva hogy az ellenállások sorozatban adódnak:
Határozza meg az áramkör teljes ellenállását
Innen használhatjuk Ohm törvénye (I = E / R) az összáram meghatározásához, amelyről tudjuk, hogy megegyezik az egyes ellenállások áramával, az áramok a soros áramkör minden részén egyenlőek:
Az áram kiszámításához használja Ohm törvényét
Most, hogy tudjuk, hogy az áram áram 2 mA, használhatunk Ohm törvényt (E = IR) a számításhoz az egyes ellenállások feszültsége:
Nyilvánvaló, hogy az egyes ellenállásokon a feszültségesés arányos az ellenállásával, tekintettel arra, hogy az áram minden ellenálláson azonos. Figyelje meg, hogy az R2-es feszültség kétszerese az R1-es feszültségének, mint ahogy az R2 ellenállása a duplája az R1-nek.
Ha megváltoztatnánk a teljes feszültséget, akkor a feszültségnek ezt az arányosságát találnánk meg. a csepp állandó marad:
A feszültségesés arányainak megoldása
Az R2 feszültsége még mindig pontosan kétszerese az R1 esésének csökkenése, annak ellenére, hogy a forrásfeszültség megváltozott. A feszültségesések arányossága (egymáshoz viszonyított aránya) szigorúan az ellenállási értékek függvénye.
Kicsit több megfigyeléssel nyilvánvalóvá válik, hogy az egyes ellenállásokon átmenő feszültségesés szintén a tápfeszültség. Az R1 feszültsége például 10 volt volt, amikor az elem tápellátása 45 volt volt. Amikor az akkumulátor feszültségét 180 voltra (4-szer akkorára) növelték, az R1-en keresztüli feszültségesés is 4-szeresére nőtt (10-ről 40 voltra). Az R1 feszültségesésének és a teljes feszültség aránya azonban nem változott:
Hasonlóképpen, egyik sem a feszültségesés aránya a megnövekedett tápfeszültség mellett is megváltozott:
Feszültségosztó képlet
Emiatt , a soros áramkört gyakran feszültségosztónak nevezik, mivel képes a teljes feszültséget állandó arányú részekre osztani – vagy felosztani. Egy kis algebra segítségével levezethetünk egy képletet az ellenállások soros feszültségesésének meghatározására, csak a teljes feszültség, az egyéni ellenállás és a teljes ellenállás mellett:
Az egyéni ellenállás és a teljes ellenállás aránya megegyezik az egyedi feszültségesés és a feszültségosztó áramkör teljes tápfeszültségének arányával. Ez az úgynevezett feszültségosztó képlet, és ez egy rövidített módszer a feszültségesés meghatározására egy soros áramkörben anélkül, hogy végig kellene menni Ohm törvényének aktuális számításain.
Példa a feszültségosztó képlet használatára
Ezzel a képlettel kevesebb lépésben elemezhetjük a példa áramkör feszültségesését:
Feszültség – Osztó alkatrészek
A feszültségosztók széles körben alkalmazhatók az elektromos mérőáramkörökben, ahol soros ellenállások speciális kombinációit használják “megosztásra” ”A feszültség pontos arányokra a feszültségmérő eszköz részeként.
A potenciométerek mint feszültségosztó alkatrészek
Az egyik eszköz, amelyet gyakran használnak feszültségosztó alkatrészként, a potenciométer, amely egy ellenállás, amelynek mozgatható elemét egy kézi gomb vagy kar helyezi el. A mozgatható elem, amelyet általában ablaktörlőnek hívnak, érintkezik egy ellenálló Az anyag ip-je (amelyet általában rezisztens fémhuzalból készítenek), a kézi vezérlés által kiválasztott bármely ponton:
Az ablaktörlő érintkezője a balra nyíl szimbólum, amelyet a függőleges ellenállási elem közepére rajzolnak. Felfelé haladva közelíti meg az ellenállási sávot az 1. kapocshoz és távolabb a 2. kapocstól, csökkentve az ellenállást az 1. kapocs felé és növelve az ellenállást a 2. kapocs felé. Amint lefelé mozgatják, ezzel ellentétes hatást eredményeznek. Az 1. és 2. kapocs között mért ellenállás állandó az ablaktörlő bármely helyzetében.
Rotációs és lineáris potenciométerek
Az alábbiakban két potenciométertípus belső ábráját mutatjuk be, forgó és lineáris.
Lineáris potenciométerek
Néhány lineáris potenciométert egy kar vagy csúszógomb egyenes vonalú mozgatása működtet. Mások, hasonlóan az előző ábrán láthatóhoz, a finombeállítási képesség érdekében egy csavarral működnek.Ezeket az egységeket néha trimpóknak nevezik, mert jól működnek azoknál az alkalmazásoknál, amelyek változó ellenállást igényelnek, hogy valamilyen pontos értéket “nyírjanak”.
Meg kell jegyezni, hogy nem minden lineáris potenciométer rendelkezik azonos terminál-hozzárendeléssel amint az ezen az ábrán látható. Néhányuknál az ablaktörlő kapcsa középen van, a két végkapocs között.
Rotációs potenciométer
Az alábbi képen látható egy rotációs potenciométer testfelépítése .
Az alábbi fényképen egy valódi, forgatható potenciométer látható, kitett ablaktörlővel és csúszóhuzallal a könnyebb megtekintés érdekében. az ablaktörlő szinte teljesen az óramutató járásával megegyező irányban elfordult, így az ablaktörlő majdnem hozzáért a csúszóvezeték bal végéhez:
Itt van ugyanaz a potenciométer az ablaktörlő tengellyel szinte teljesen az óramutató járásával ellentétes irányba mozdult el, így az ablaktörlő a menet másik szélső végéhez közeledett:
Az áramkörben lévő potenciométer beállításainak hatásai
Ha a külső kapcsok között állandó feszültség van érvényben (a csúszóvezeték hosszában) , az ablaktörlő helyzete lekapcsolja az alkalmazott feszültség töredékét, amely az ablaktörlő érintkezője és a másik két kapocs bármelyike között mérhető. A törtrész teljes mértékben az ablaktörlő fizikai helyzetétől függ:
A potenciométer alkalmazásának fontossága
A rögzített feszültségosztóhoz hasonlóan a potenciométer feszültségosztási aránya is szigorúan az ellenállás függvénye, és nem az alkalmazott feszültség nagysága. Más szavakkal, ha a potenciométer gombját vagy kart 50 százalékos (pontos középső) helyzetbe mozgatjuk, az ablaktörlő és bármelyik külső kapocs között leesett feszültség pontosan az alkalmazott feszültség fele lesz, függetlenül attól, hogy ez a feszültség történik vagy mekkora a potenciométer vég-vég ellenállása. Más szavakkal, a potenciométer változó feszültségosztóként működik, ahol a feszültségfelosztási arányt az ablaktörlő pozíciója határozza meg.
A potenciométer ezen alkalmazása nagyon hasznos eszköz változó feszültség eléréséhez fix feszültségből. forrás, például akkumulátor. Ha egy épülő áramkörhöz egy bizonyos feszültségre van szükség, amely kisebb, mint a rendelkezésre álló akkumulátor feszültségének értéke, akkor csatlakoztassa a potenciométer külső kapcsait az akkumulátoron keresztül, és “betárcsázza” a kívánt feszültséget a potenciométer között ablaktörlő és az egyik külső kapocs az áramkörben való használatra:
Ilyen módon a potenciométer név tökéletes értelem: változó feszültség-osztó arány létrehozásával mérik (vezérlik) a rajtuk alkalmazott potenciált (feszültséget). A három terminálos potenciométer változó feszültség-osztóként való használata nagyon népszerű az áramkörtervezésnél.
Kis kisméretű potenciométerek
Itt látható néhány olyan kisméretű potenciométer, amelyeket általában a fogyasztói elektronikai berendezések, valamint a hobbisták és a hallgatók használnak áramkörök építésénél:
A bal és a jobb oldalon lévő kisebb egységeket forrasztókhoz való csatlakoztatásra tervezték s kenyérlapot vagy forrasztani egy nyomtatott áramköri lapba. A középső egységeket úgy tervezték, hogy egy lapos panelre szereljék, a három terminál mindegyikéhez forrasztott vezetékekkel. Itt van még három potenciométer, speciálisabb, mint az imént bemutatott készlet:
A nagy “Helipot” egység egy laboratóriumi potenciométer Ajánlott: az áramkörhöz való gyors és egyszerű csatlakoztatáshoz. A fénykép bal alsó sarkában található egység azonos típusú potenciométer, csak tok és 10 fordulatos számláló nélkül. Mindkét potenciométer precíziós egység, többszörös kanyargós spirál-sávos ellenállású szalagok és ablaktörlő mechanizmusok a kisebb beállítások elvégzéséhez. A jobb alsó sarokban található egység egy panelre szerelhető potenciométer, amelyet ipari alkalmazásokban történő durva kiszolgálásra terveztek.
ÁTTEKINTÉS:
- A soros áramkörök aránya vagy elosztása, a teljes tápfeszültség az egyes feszültségesések között, az arányok szigorúan az ellenállásoktól függenek: ERn = ETotal (Rn / RTotal)
- A potenciométer változó- három csatlakozási ponttal rendelkező ellenállási komponens, gyakran állítható feszültségosztóként használják.
KAPCSOLÓDÓ WO RKSHEETS:
- Feszültségosztó áramkörök munkalap