Elektroonikas on pingejaguri reegel lihtne ja kõige olulisem elektrooniline vooluahel , mida kasutatakse suure pinge muutmiseks väikeseks pingeks. Kasutades ainult i / p pinget ja kahte seeriatakistit, saame o / p pinge. Siin on väljundpinge murdosa i / p pingest. Parim näide pingejaguri kohta on kaks järjestikku ühendatud takistit. Kui i / p pinge rakendatakse kogu takisti paarile ja o / p pinge ilmub nende vahelisest ühendusest. Üldiselt kasutatakse neid jagureid pinge suuruse vähendamiseks või võrdluspinge loomiseks ning neid kasutatakse ka madalatel sagedustel signaali summutajana. Alalisvoolu ja suhteliselt madalate sageduste korral võib pingejagur olla sobiv, kui see on valmistatud ainult takistitest, kus sagedusreaktsioon on vajalik laias vahemikus.
Mis on pingejaguri reegel?
Definitsioon: Elektroonika valdkonnas on pingejagur põhilülitus, mida kasutatakse osa sisendpinge genereerimiseks nagu väljund. Selle vooluahela saab konstrueerida kahe takisti abil, muidu mis tahes passiivsete komponentidega koos pingeallikaga. Vooluahelas olevaid takistusi saab ühendada järjestikku, samal ajal kui nende takistite külge on ühendatud pingeallikas. Seda vooluringi nimetatakse ka potentsiaalseks jagajaks. Sisendpinge saab vooluahelas kahe takisti vahel edastada, nii et pinge jagunemine toimub.
Millal kasutada pingejaguri reeglit?
Lahenduse lihtsustamiseks kasutatakse vooluahelate lahendamiseks pingejaguri reeglit. Selle reegli rakendamine võib lihtsad vooluringid ka põhjalikult lahendada. Selle pingejaguri reegli põhimõte on „Pinge jaguneb kahe takisti vahel, mis on järjestikku ühendatud otse nende takistusega. Pingejagur hõlmab kahte olulist osa, need on vooluahel ja võrrand.
Erinevad pingejaoturi skeemid
Pingejagur sisaldab pingeallikat kahe takisti seerias. Võite näha erinevaid pingeahelaid, mis on allpool näidatud erineval viisil. Aga need erinevad ahelad peaks alati olema sama.
Pingejaoturi skeemid
Eespool nimetatud erinevates pingejagurite ahelates on R1 takisti lähim sisendpingele Vin ja takisti R2 on kõige lähemal maandusklemmile. Takisti R2 pingelangust nimetatakse Voutiks, mis on vooluahela jagatud pinge.
Pingejaoturi arvutamine
Vaatleme järgmist ahelat, mis on ühendatud kahe takisti R1 ja R2 abil. Kus muutuv takisti on ühendatud pingeallika vahele. Allpool toodud vooluringis on R1 takistus muutuja libiseva kontakti ja negatiivse klemmi vahel. R2 on takistus positiivse klemmi ja libiseva kontakti vahel. See tähendab, et kaks takistit R1 ja R2 on järjestikku.
Pingejaoturi reegel kahe takisti abil
Ohmi seadus ütleb, et V = IR
Ülaltoodud võrrandist võime saada järgmised võrrandid
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Kirchhoffi pingeseaduse rakendamine
KVL ütleb, et kui vooluahela suletud tee ümber on pinge algebraline summa võrdne nulliga.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Seega
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Seega
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
III asendamine I ja II võrrandites
V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R2 / R1 + R2)
Ülaltoodud vooluahel näitab kahe takisti pingejaoturit, mis on otseselt proportsionaalne nende takistusega. Seda pingejaguri reeglit saab laiendada vooluahelatele, mis on kavandatud rohkem kui kahe takistiga.
Kolme takisti abil pingejaguri reegel
Pinge jagamise reegel kahe takisti vooluahela jaoks
V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4
V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4
V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4
V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4
Pinge jagaja võrrand
Pingejaguri reegli võrrand aktsepteeritakse, kui teate ülaltoodud vooluahela kolme väärtust, mis on sisendpinge ja kaks takisti väärtust. Järgmist võrrandit kasutades võime leida väljundpinge.
Vault = Vin. R2 / R1 + R2
Ülaltoodud võrrand väidab, et Vout (o / p pinge) on otseselt proportsionaalne Vin (sisendpinge) ja kahe takisti R1 ja R2 suhtega.
Resistiivne pingejagur
See on väga lihtne ja lihtne vooluring, mida saab nii kujundada kui ka mõista. Passiivse pingejaguri põhitüüpi saab ehitada kahe takistiga, mis on ühendatud järjestikku. See vooluahel kasutab pingejaoturi reeglit, et mõõta pingelangust kogu seeria takisti ulatuses. Resistiivse pingejaguri ahel on näidatud allpool.
Resistiivses jaoturahelas on kaks takistit nagu R1 ja R2 ühendatud järjestikku. Niisiis on voolutugevus neis takistites sama. Seetõttu tagab see pinge languse (I * R) kogu takisti suhtes.
Resistiivne tüüp
Pingeallika abil rakendatakse sellele vooluahelale pingeallikat. Rakendades sellele vooluringile KVL ja Ohmi seadust, saame mõõta takisti pingelangust. Niisiis võib voolu voolu vooluahelas anda järgmiselt
Rakendades KVL-i
VS = VR1 + VR2
Ohmi seaduse järgi
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Voolu vool läbi jadaahela on vastavalt Ohmi seadusele I = V / R. Niisiis on voolu vool mõlemas takistis sama. Nüüd saab arvutada vooluahela R2 takisti pingelangu
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Sarnaselt saab R1 takisti pingelanguse arvutada järgmiselt
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Mahtuvuslikud pinge jaoturid
Mahtuvuslik pingejaguri ahel tekitab pingelangud kondensaatorites, mis on järjestikku ühendatud vahelduvvooluallikaga. Tavaliselt kasutatakse neid äärmiselt kõrgete pingete vähendamiseks madala väljundpinge signaali saamiseks. Praegu on need eraldajad rakendatavad puuteekraanil põhinevates tahvelarvutites, mobiiltelefonides ja kuvaseadmetes.
Mitte nagu takistuslikud pingejagurite ahelad, töötavad mahtuvuslikud pingejagurid sinusoidse vahelduvvooluallikaga, kuna kondensaatorite reaktantsi abil saab arvutada kondensaatorite vahelist pinge jaotust (XC), mis sõltub vahelduvvoolu toite sagedusest.
Mahtuvuslik tüüp
Mahtuvusliku reaktantsivalemi võib tuletada järgmiselt
Xc = 1 / 2πfc
Kus:
Xc = mahtuvuslik reaktsioon (Ω)
π = 3142 (arvkonstant)
ƒ = sagedus, mõõdetuna hertsides (Hz)
C = faraadides mõõdetud mahtuvus (F)
Iga kondensaatori reaktantsit saab mõõta nii pinge kui ka vahelduvvoolu toite sageduse järgi ja asendada need ülaltoodud võrrandiga, et saada ekvivalentsed pingelangused kõigis kondensaatorites. Mahtuvuslik pingejaguri ahel on näidatud allpool.
Kasutades neid seeriaga ühendatud kondensaatoreid, saame määrata RMS-i pingelanguse igas kondensaatoris nende reaktsioonivõime järgi pärast nende ühendamist pingeallikaga.
Xc1 = 1 / 2πfc1 ja Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Mahtuvuslikud jaoturid ei võimalda alalisvoolu sisendit.
Vahelduvvoolu sisendi lihtne mahtuvuslik võrrand on
Vault = (C1 / C1 + C2). Vin
Induktiivsed pingejaoturid
Induktiivsed pingejagurid tekitavad rullides pingelangusi, vastasel juhul ühendatakse induktorid järjestikku vahelduvvooluallikaga. See koosneb mähisest, mis on muul viisil üks mähis ja mis on jagatud kaheks osaks alati, kui o / p pinge saadakse ühest osast.
Selle induktiivse pingejaoturi parim näide on autotrafo, mille sekundaarmähisega on mitu koputuspunkti. Kahe induktori vahelist induktiivset pingejaoturit saab mõõta XL-ga tähistatud induktiivpooli reaktantsi kaudu.
Induktiivne tüüp
Induktiivse reaktantsivalemi võib tuletada järgmiselt:
XL = 1 / 2πfL
’XL’ on induktiivne reaktants, mõõdetuna oomis (Ω)
π = 3142 (arvkonstant)
‘Ƒ’ on sagedus, mõõdetuna hertsides (Hz)
‘L’ on induktsioon, mõõdetuna Henries (H)
Kahe induktori reaktantsit saab arvutada, kui me teame vahelduvvoolu toite sagedust ja pinget ning kasutame neid läbi pingejaoturi seaduse, et saada pinge langus kõigi induktorite vahel. Induktiivse pingejaguri ahel on näidatud allpool.
Kasutades kahte ahelas järjestikku ühendatud induktiivpooli, saame mõõta RMS-i pingelanguseid kogu kondensaatoris nende reaktsioonivõime järgi, kui nad on ühendatud pingeallikaga.
XL1= 2πfL1 ja XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
Vahelduvvoolu sisendit saab jagada induktiivsuse alusel induktiivsete jagurite abil:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
See võrrand on mõeldud induktiivpoolide jaoks, mis ei ole interakteeruvad ja autotransformaatori vastastikune induktiivsus muudab tulemusi. Alalisvoolu sisend võib jaotuda elementide takistuse põhjal vastavalt takisti jagaja reeglile.
Pingejaoturi näidisprobleemid
Pingejaguri näidisprobleeme saab lahendada ülaltoodud takisti-, mahtuvuslike ja induktiivsete ahelate abil.
1). Oletame, et muutuva takisti kogutakistus on 12 Ω. Lükandkontakt asetatakse punkti, kus takistus jaguneb 4 Ω ja 8 Ω. Muutuv takisti on ühendatud 2,5 V akuga. Uurime pinget, mis ilmub kogu voltmeetril, mis on ühendatud muutuva takisti 4 Ω sektsiooniga.
Vastavalt pingejaguri reeglile on pingelangused,
Vout = 2,5 Vx4 Ohm / 12 Ohm = 0,83 V
2). Kui kaks kondensaatorit C1-8uF ja C2-20uF on ahelas järjestikku ühendatud, saab RMS pingelangusi arvutada kõigi kondensaatorite lõikes, kui need on ühendatud 80 Hz RMS toiteallikaga ja 80 volti.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6
= 248,8 oomi
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 oomi
XCT = XC1 + XC2
= 248,8 + 99,52 = 348,32
VC1 = Vs (XC1 / XCT)
80 (248,8 / 348,32) = 57,142
VC2 = Vs (XC2 / XCT)
80 (99,52 / 348,32) = 22,85
3). Kui kaks induktorit L1-8 mH & L2-15 mH on järjestikku ühendatud, saame arvutada RMS pinge languse kõigis kondensaatorites, mida saab arvutada, kui need on ühendatud 40 volti, 100 Hz RMS toitega.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 oomi
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3,14x100x15x10-3
9,42 oomi
XLT = XL1 + XL2
14,444 oomi
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volti
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volti
Pinge koputamise punktid jaoturvõrgus
Kui takistite arv on ahelas järjestikku ühendatud pingeallikaga Vs, võib erinevaid pinge koputamise punkte pidada A, B, C, D ja E
Vooluahela üldist takistust saab arvutada, lisades kõik takistuse väärtused, näiteks 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-oomi. See takistuse väärtus piirab voolu voolu kogu vooluahelas, mis tekitab pingeallika (VS).
Takistite pingelanguse arvutamiseks kasutatavad erinevad võrrandid on VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD ja VR4 = VDE.
Pingetasemed igas koputuspunktis arvutatakse GND (0V) klemmi suhtes. Seetõttu on pinge tase D-punktis samaväärne VDE-ga, samas kui C-punkti pinge on VCD + VDE-ga samaväärne. Siin on pinge tase punktis C kahe takisti R3 ja R4 kahe pingelanguse summa.
Niisiis, valides sobiva takisti väärtuste komplekti, saame teha rea pingelangusi. Nendel pingelangustel on suhteline pingeväärtus, mis saavutatakse ainult pingest. Ülaltoodud näites on iga o / p pinge väärtus positiivne, kuna toiteallika negatiivne klemm (VS) on ühendatud maandusklemmiga.
Pingejaoturi rakendused
The valimisjaoturi rakendused sisaldama järgmist.
- Pingejaoturit kasutatakse ainult seal, kus pinget reguleeritakse konkreetse pinge langetamisega vooluahelasse. Seda kasutatakse peamiselt sellistes süsteemides, kus energiatõhusust ei pea tingimata tõsiselt kaaluma.
- Meie igapäevaelus kasutatakse pingejagurit kõige sagedamini potentsiomeetrites. Parimad näited potentsiomeetrite kohta on meie muusikasüsteemide ja raadiotransistoride külge kinnitatud helitugevuse häälestusnupp. Potentsiomeetri põhikonstruktsioon sisaldab kolme ülaltoodud tihvti. Selles osas on potentsiomeetri sees oleva takisti külge ühendatud kaks tihvti ja ülejäänud tihvt on ühendatud takistil libiseva pühkekontaktiga. Kui keegi potentsiomeetri nuppu vahetab, ilmub pinge stabiilsete kontaktide ja pühkiva kontakti kohale vastavalt pingejaguri reeglile.
- Pinge jagureid kasutatakse signaali taseme reguleerimiseks, võimendite aktiivsete seadmete pinge mõõtmiseks ja kallutamiseks. Multimeeter ja Wheatstone'i sild sisaldavad pingejagureid.
- Anduri takistuse mõõtmiseks saab kasutada pingejagureid. Pingejaoturi moodustamiseks ühendatakse andur järjestikku teadaoleva takistusega ja jaoturile rakendatakse teadaolevat pinget. The analoog-digitaalmuundur mikrokontrolleri osa on ühendatud jaoturi keskkraaniga, nii et kraani pinget saab mõõta. Tuntud takistuse abil saab arvutada mõõdetud pingeanduri takistuse.
- Pinge jagureid kasutatakse anduri, pinge, loogika taseme nihutamise ja signaali taseme reguleerimiseks.
- Üldiselt kasutatakse takisti jagaja reeglit peamiselt võrdluspinge tootmiseks, muidu vähendades pinge suurust, nii et mõõtmine on väga lihtne. Lisaks toimivad need madala sagedusega signaali summutitena
- Seda kasutatakse äärmiselt vähemate sageduste ja alalisvoolu korral
- Mahtuvuslik pingejagur, mida kasutatakse jõuülekandes koormuse mahtuvuse ja kõrgepinge mõõtmiseks.
See on kõik pingejaotuse kohta reegel vooluringidega, see reegel kehtib nii vahelduv- kui ka alalisvoolu pingeallikate kohta. Lisaks sellele on selle kontseptsiooni osas kahtlusi või elektroonika ja elektriprojektid , andke palun tagasisidet, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis on pingejaguri reegli põhifunktsioon?
