ตัวแบ่งแรงดันสำหรับตัวต้านทานตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ

เพื่อให้ได้ค่าแรงดันคงที่เท่ากับเศษส่วนของค่าเริ่มต้นจะใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ตัวแบ่งแรงดันอาจประกอบด้วยสององค์ประกอบขึ้นไปซึ่งอาจเป็นตัวต้านทานหรือรีแอกแตนซ์ (ตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำ)

ตัวแบ่งแรงดัน - การรวมกันของความต้านทานที่ใช้ในการแบ่งแรงดันไฟฟ้าเป็นส่วน

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดตัวแบ่งแรงดันจะถูกแทนด้วยคู่ของส่วนของวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมซึ่งกันและกันซึ่งเรียกว่าไหล่ของตัวแบ่ง ต้นแขนเป็นส่วนที่ตั้งอยู่ระหว่างจุดของแรงดันบวกและจุดเชื่อมต่อที่เลือกของส่วนและแขนส่วนล่างเป็นส่วนระหว่างจุดเชื่อมต่อ (จุดที่เลือกจุดศูนย์) และลวดทั่วไป

ตัวแบ่งแรงดันของตัวต้านทาน

แน่นอนว่าตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสามารถใช้ได้ทั้งในวงจรกระแสตรงและในวงจรกระแสสลับ ตัวแบ่งความต้านทานเหมาะสำหรับวงจรทั้งสอง แต่จะใช้เฉพาะในวงจรแรงดันต่ำเท่านั้น เพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์จะไม่ใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดตัวแบ่งแรงดันทานความต้านทานประกอบด้วยเท่านั้น คู่ของตัวต้านทานเชื่อมต่อเป็นชุด แรงดันไฟฟ้าที่หารได้จะถูกส่งไปยังตัวแบ่งผลที่ได้คือเศษส่วนของแรงดันนี้สัดส่วนของค่าตัวต้านทานจะลดลงในตัวต้านทานแต่ละตัว ผลรวมของแรงดันตกที่นี่เท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับตัวแบ่ง

ตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรไฟฟ้าในแต่ละตัวต้านทานแรงดันไฟฟ้าตกจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสและค่าความต้านทานของตัวต้านทาน และตามกฎข้อแรกของ Kirchhoff กระแสผ่านวงจรนี้จะเหมือนกันทุกที่ ดังนั้นสำหรับตัวต้านทานแต่ละตัวจะมีแรงดันตก:

และแรงดันที่ปลายของวงจรจะเท่ากับ:

และกระแสในวงจรตัวแบ่งจะเป็น:

ทีนี้ถ้าเราแทนนิพจน์ของกระแสลงในสูตรสำหรับแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเราก็จะได้สูตรสำหรับค้นหาค่าแรงดันที่ตัวต้านทานตัวแบ่งแต่ละตัว:

การเลือกค่าความต้านทาน R1 และ R2 คุณสามารถเลือกส่วนใดก็ได้ของแรงดันไฟฟ้าอินพุตทั้งหมด ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าจำเป็นต้องแบ่งออกเป็นหลายส่วนความต้านทานหลายอย่างจะถูกเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับแหล่งจ่ายแรงดัน

เมื่อใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าบนตัวต้านทานเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าโหลดที่เชื่อมต่อกับแขนของตัวแบ่งไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์วัดหรืออย่างอื่นต้องมีความต้านทานของตัวเองมากกว่าความต้านทานทั้งหมดของตัวต้านทานก่อตัวตัวแบ่ง ไม่เช่นนั้นความต้านทานโหลดจะต้องนำมาพิจารณาในการคำนวณโดยพิจารณาขนานกับตัวต้านทานบ่าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของตัวหาร

ตัวอย่าง: มีแหล่งจ่ายแรงดัน DC 5 โวลต์จำเป็นต้องเลือกตัวต้านทานสำหรับตัวแบ่งแรงดันเพื่อลบสัญญาณการวัด 2 โวลต์ออกจากตัวแบ่ง พลังงานที่อนุญาตให้กระจายบนตัวหารต้องไม่เกิน 0.02 วัตต์

วิธีแก้ปัญหา: ให้พลังงานสูงสุดกระจายโดยตัวหารคือ 0.02 W แล้วเราจะพบค่าความต้านทานรวมขั้นต่ำของตัวหารที่ 5 โวลต์จากกฎของโอห์มมันจะกลายเป็น 1250 โอห์ม ให้ 1.47 kOhm เป็นความต้านทานรวมของตัวหารที่เราเลือกจากนั้น 2 โวลต์จะลดลงที่ 588 โอห์ม เราเลือกตัวต้านทานคงที่ที่ 470 โอห์มและตัวแปรที่ 1 kOhm ตั้งค่าตัวต้านทานผันแปรเป็น 588 โอห์ม

ตัวต้านทานแบ่งแรงดันใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันในโครงร่างเหล่านี้ค่าของตัวต้านทานสำหรับตัวหารจะถูกเลือกตามพารามิเตอร์ขององค์ประกอบที่ใช้งานของวงจร ตามกฎแล้วตัวหารจะอยู่ในวงจรการวัดของวงจรในวงจรป้อนกลับของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า ฯลฯ การลบของการแก้ปัญหาดังกล่าวก็คือตัวต้านทานจะกระจายพลังงานในตัวเองในรูปของความร้อน

ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ

ในวงจรกระแสสลับในวงจรไฟฟ้าแรงสูงจะใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุ มันใช้ธรรมชาติปฏิกิริยาของความต้านทานตัวเก็บประจุในวงจร AC มูลค่าของปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุในวงจรกระแสสลับขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุและความถี่ของแรงดันไฟฟ้า นี่คือสูตรสำหรับค้นหาความต้านทานนี้:

สูตรระบุว่ายิ่งความจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุสูงขึ้นความต้านทานของตัวทำปฏิกิริยา (capacitive) จะลดลงและความถี่ก็จะสูงขึ้น ตัวแบ่งดังกล่าวถูกใช้ในการวัดวงจรของวงจรกระแสสลับแรงดันไฟฟ้าตกบนไหล่ถือว่าคล้ายกับกรณีที่มีค่าความต้านทานคงที่ที่ใช้งานอยู่ (ตัวต้านทานดูด้านบน)

ข้อดีของตัวเก็บประจุที่ใช้ในวงเวียนคือการกระจายพลังงานในรูปของความร้อนมีน้อยที่สุดและขึ้นอยู่กับคุณภาพของอิเล็กทริกเท่านั้น

ตัวเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้า Divider

ตัวเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าแบบ Inductive เป็นตัวแบ่งชนิดหนึ่งที่ใช้ในการวัดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของกระแสสลับโดยเฉพาะในวงจรแรงดันต่ำที่ทำงานที่ความถี่สูง ความต้านทานของขดลวดสำหรับกระแสสลับของความถี่สูงส่วนใหญ่จะเกิดปฏิกิริยา (อุปนัย) ในธรรมชาติพบได้จากสูตร:

สูตรระบุว่ายิ่งค่าความเหนี่ยวนำและความถี่สูงขึ้นเท่าใดความต้านทานของขดลวดจะสูงขึ้นต่อกระแสสลับ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าขดลวดนั้นมีความต้านทานเชิงแอคทีฟดังนั้นกำลังงานที่กระจายในรูปของความร้อนซึ่งเป็นลักษณะของตัวแบ่งบนตัวเหนี่ยวนำนั้นสูงกว่าตัวแบ่งของตัวเก็บประจุ

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่นมักจะใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เมื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อะนาล็อกกับโมดูล Arduino.