Spannungsteiler

Anwendungen

Spannungsteiler haben unzählige Anwendungen und gehören zu den häufigsten Schaltkreisen, die Elektrotechniker verwenden. Hier sind nur einige der vielen Stellen, an denen Sie Spannungsteiler finden.

Potentiometer

Ein Potentiometer ist ein variabler Widerstand, mit dem ein einstellbarer Spannungsteiler erstellt werden kann.

Im Inneren des Topfes befinden sich ein einzelner Widerstand und ein Wischer, der den Widerstand in zwei Teile schneidet und sich bewegt, um das Verhältnis zwischen beiden Hälften anzupassen sind normalerweise drei Stifte: Zwei Stifte sind mit jedem Ende des Widerstands verbunden, während der dritte mit dem Scheibenwischer des Topfes verbunden ist.

Wenn die äußeren Pins mit einer Spannungsquelle (einer mit Masse, der andere mit Vin) verbunden sind, ahmt der Ausgang (Vout am mittleren Pin einen Spannungsteiler nach. Drehen Sie den Topf den ganzen Weg in eine Richtung, und die Spannung kann Null sein, auf die andere Seite gedreht, nähert sich die Ausgangsspannung dem Eingang, ein Scheibenwischer in der mittleren Position bedeutet, dass die Ausgangsspannung die Hälfte des Eingangs beträgt.

Potentiometer sind in verschiedenen Gehäusen erhältlich und haben viele eigene Anwendungen. Sie können zum Erstellen einer Referenzspannung, zum Einstellen von Radiosendern, zum Messen der Position auf einem Joystick oder in Tonnen anderer Anwendungen verwendet werden, für die eine variable Eingangsspannung erforderlich ist.

Widerstandssensoren lesen

Viele Sensoren in der realen Welt sind einfache Widerstandsgeräte. Eine Fotozelle ist ein variabler Widerstand, der einen Widerstand erzeugt, der proportional zur von ihr erfassten Lichtmenge ist. Andere Geräte Wie Flex-Sensoren sind auch kraftempfindliche Widerstände und Thermistoren variable Widerstände.

Es stellt sich heraus, dass die Spannung für Mikrocontroller (zumindest mit Analog-Digital-Wandlern – zumindest ADCs – – sehr einfach zu messen ist. Widerstand? Nicht so viel. Durch Hinzufügen eines weiteren Widerstands zu den Widerstandssensoren können wir jedoch einen Spannungsteiler erstellen. Sobald der Ausgang des Spannungsteilers bekannt ist, können wir zurückgehen und den Widerstand des Sensors berechnen.

Beispielsweise variiert der Widerstand der Fotozelle zwischen 1 kΩ im Licht und etwa 10 kΩ im Dunkeln. Wenn wir dies mit einem statischen Widerstand irgendwo in der Mitte kombinieren – beispielsweise 5,6 kΩ -, können wir einen großen Bereich aus dem von ihnen erzeugten Spannungsteiler herausholen.

Ein Schwung von etwa 2,45 V vom Licht zu dunkel. Viel Auflösung für die meisten ADCs!

Pegelverschiebung

Kompliziertere Sensoren können ihre Messwerte über schwerere serielle Schnittstellen wie UART, SPI oder I2C übertragen. Viele dieser Sensoren arbeiten mit einer relativ niedrigen Spannung, um Energie zu sparen. Leider ist es nicht ungewöhnlich, dass diese Niederspannungssensoren letztendlich mit einem Mikrocontroller verbunden sind, der bei einer höheren Systemspannung arbeitet. Dies führt zu einem Problem der Pegelverschiebung, das eine Reihe von Lösungen einschließlich der Spannungsteilung aufweist.

Ein ADXL345-Beschleunigungsmesser ermöglicht beispielsweise eine maximale Eingangsspannung von 3,3 V. Wenn Sie also versuchen, ihn mit einem Arduino zu verbinden (vorausgesetzt, er arbeitet mit 5 V), muss etwas unternommen werden, um das 5-V-Signal auf 3,3 V zu senken Spannungsteiler! Alles, was benötigt wird, sind ein paar Widerstände, deren Verhältnis ein 5-V-Signal auf etwa 3,3 V teilt. Widerstände im Bereich von 1 kΩ bis 10 kΩ eignen sich normalerweise am besten für eine solche Anwendung. Lassen Sie „s

Beachten Sie, dass diese Lösung nur in eine Richtung funktioniert. Ein Spannungsteiler allein wird dies niemals können Erhöhen Sie eine niedrigere Spannung auf eine höhere.

Anwendung Nicht

So verlockend es auch sein mag, einen Spannungsteiler zu verwenden, um beispielsweise eine 12-V-Stromversorgung herunterzufahren 5V, Spannungsteiler sollten nicht verwendet werden, um eine Last mit Strom zu versorgen.

Jeder Strom, den die Last benötigt, muss ebenfalls durch R1 fließen. Der Strom und die Spannung an R1 erzeugen Strom, der in Form von Wärme abgeführt wird. Wenn diese Leistung die Nennleistung des Widerstands überschreitet (normalerweise zwischen & frac18; W und 1 W), wird die Wärme zu einem Hauptproblem und schmilzt möglicherweise den schlechten Widerstand.

Damit wird nicht einmal erwähnt, wie ineffizient ein Spannungsteiler-Netzteil wäre. Verwenden Sie einen Spannungsteiler grundsätzlich nicht als Spannungsversorgung für alles, was auch nur eine geringe Menge an Strom benötigt. Wenn Sie eine Spannung senken müssen, um sie als Stromversorgung zu verwenden, schauen Sie sich die Spannungsregler oder Schaltnetzteile an.