Dělič napětí – Jedná se o jednoduchý obvod, který umožňuje získat nízké napětí z vysokého napětí.
Pomocí pouze dvou rezistorů a vstupního napětí můžeme vytvořit výstupní napětí, které je určitým zlomkem vstupního napětí. Dělič napětí je jedním z nejzákladnějších obvodů v elektronice. V otázce studia činnosti děliče napětí je třeba poznamenat dva hlavní body – to je samotný obvod a výpočetní vzorec.
Obvod děliče napětí s odpory
Obvod děliče napětí obsahuje zdroj vstupního napětí a dva odpory. Níže vidíte několik schematických možností pro obrázek děliče, ale všechny mají stejnou funkci.
Označme rezistor, který je blíže plusu vstupního napětí (Uin), jako R1 a odpor, který je blíže k mínusu, jako R2. Pokles napětí (Uout) na rezistoru R2 je snížené napětí vyplývající z použití odporového děliče napětí.
Výpočet děliče napětí na rezistorech
Výpočet děliče napětí předpokládá, že z výše uvedeného obvodu známe alespoň tři hodnoty: vstupní napětí a odpor obou rezistorů. Se znalostí těchto hodnot můžeme vypočítat výstupní napětí.
Vzorec pro dělič napětí
Toto není obtížné cvičení, ale velmi důležité pro pochopení toho, jak funguje dělič napětí. Výpočet dělitele je založen na Ohmově zákonu.
Abychom zjistili, jaké napětí bude na výstupu děliče, odvodíme vzorec na základě Ohmova zákona. Předpokládejme, že známe hodnoty Uin, R1 a R2. Nyní na základě těchto dat odvodíme vzorec pro Uout. Začněme označením proudů I1 a I2, které protékají odpory R1 a R2:
Naším cílem je vypočítat Uout, což je docela jednoduché pomocí Ohmova zákona:
Pokuta. Známe hodnotu R2, ale síla proudu I2 zatím není známa. Ale pár věcí o ní víme. Můžeme předpokládat, že I1 se rovná I2. V tomto případě bude naše schéma vypadat takto:
Co víme o Uin? No, Uin je napětí na obou rezistorech R1 a R2. Tyto odpory jsou zapojeny do série a jejich odpory se sečtou:
A na chvíli můžeme obvod zjednodušit:
Ohmův zákon pro obvodový úsek v jeho nejjednodušší podobě: Uin = I *R. Mějte na paměti, že R se skládá z R1+R2, vzorec lze zapsat následovně:
A protože I1 se rovná I2, pak:
Tato rovnice ukazuje, že výstupní napětí je přímo úměrné vstupnímu napětí a poměru odporů R1 a R2.
Dělič napětí – online kalkulačka
Použití děliče napětí na rezistorech
Existuje mnoho způsobů, jak použít dělič napětí v elektronice. Zde je jen několik příkladů, kde je můžete najít.
Potenciometry
Potenciometr je proměnný odpor, který lze použít k vytvoření nastavitelného děliče napětí.
Zevnitř je potenciometr rezistor a posuvný kontakt, který rozděluje rezistor na dvě části a pohybuje se mezi těmito dvěma částmi. Z vnějšku má potenciometr zpravidla tři vývody: dvě vývody jsou připojeny na vývody rezistoru, zatímco třetí (střed) je připojen ke kluznému kontaktu.
Pokud jsou kontakty rezistoru připojeny ke zdroji napětí (jeden na mínus, druhý na plus), pak bude centrální výstup potenciometru simulovat dělič napětí.
Posuňte jezdec potenciometru do horní polohy a výstupní napětí se bude rovnat vstupnímu napětí. Nyní přesuňte motor do nejnižší polohy a na výstupu bude nulové napětí. Pokud nastavíme knoflík potenciometru do střední polohy, pak dostaneme poloviční vstupní napětí.
Odporové snímače
Většina senzorů používaných v různých zařízeních jsou odporová zařízení. Fotorezistor je proměnný odpor, který mění svůj odpor úměrně množství světla, které na něj dopadá. Existují také další senzory, jako jsou tlakové senzory, senzory zrychlení a termistory atd.
Také odporový dělič napětí pomáhá měřit napětí pomocí mikrokontroléru (pokud existuje ADC).
Příklad činnosti děliče napětí na fotorezistoru.
Řekněme, že odpor fotorezistoru se změní z 1 kOhm (při osvětlení) na 10 kOhm (v úplné tmě). Doplníme-li obvod o konstantní odpor cca 5,6 kOhm, pak můžeme získat široký rozsah změn výstupního napětí se změnami osvětlení fotorezistoru.
Jak můžeme vidět, kolísání výstupního napětí od jasného do tmavého je kolem 2,45 voltů, což je vynikající rozsah pro provoz většiny ADC.
