Spanningsverdelers

Toepassingen

Spanningsverdelers hebben talloze toepassingen, ze behoren tot de meest voorkomende circuits die elektrotechnici gebruiken. Hier zijn slechts enkele van de vele plaatsen waar u spanningsdelers zult vinden.

Potentiometers

Een potentiometer is een variabele weerstand die kan worden gebruikt om een instelbare spanningsdeler te maken.

In de pot zit een enkele weerstand en een wisser, die de weerstand in tweeën snijdt en beweegt om de verhouding tussen beide helften aan te passen. zijn gewoonlijk drie pinnen: twee pinnen worden aangesloten op elk uiteinde van de weerstand, terwijl de derde verbinding maakt met de potwisser.

Als de buitenste pinnen worden aangesloten op een spanningsbron (de ene op aarde, de andere op Vin), zal de uitgang (Vout op de middelste pin een spanningsdeler nabootsen. pot helemaal in één richting, en de spanning kan nul zijn; naar de andere kant gedraaid nadert de uitgangsspanning de ingang; een wisser in de middelste positie betekent dat de uitgangsspanning de helft van de ingang zal zijn.

Potentiometers zijn er in verschillende pakketten en hebben veel eigen toepassingen: ze kunnen worden gebruikt om een referentiespanning te creëren, radiostations aan te passen, de positie op een joystick te meten of in tal van andere toepassingen die een variabele ingangsspanning vereisen.

Weerstandssensoren aflezen

Veel sensoren in de echte wereld zijn eenvoudige resistieve apparaten. Een fotocel is een variabele weerstand, die een weerstand produceert die evenredig is met de hoeveelheid licht die hij waarneemt. Andere apparaten net als flex-sensoren, krachtgevoelige weerstanden en thermistoren, zijn ook variabele weerstanden.

Het blijkt dat de spanning voor microcontrollers (die met analoog-naar-digitaal converters – ADCs – tenminste) heel gemakkelijk te meten is. Weerstand? Niet zo veel. Maar door nog een weerstand aan de resistieve sensoren toe te voegen, kunnen we een spanningsdeler maken. Zodra de output van de spanningsdeler bekend is, kunnen we teruggaan en de weerstand van de sensor berekenen.

De weerstand van de fotocel varieert bijvoorbeeld tussen 1kΩ in het licht en ongeveer 10kΩ in het donker. Als we dat combineren met een statische weerstand ergens in het midden – bijvoorbeeld 5,6 kΩ, kunnen we een groot bereik halen uit de spanningsdeler die ze creëren.

Een zwaai van ongeveer 2,45 V vanuit licht te donker. Voldoende resolutie voor de meeste ADCs!

Niveauverschuiving

Meer gecompliceerde sensoren kunnen hun metingen verzenden met zwaardere seriële interfaces, zoals een UART, SPI of I2C. Veel van die sensoren werken op een relatief lage spanning om energie te besparen. Helaas is het niet ongebruikelijk dat die laagspanningssensoren uiteindelijk een interface hebben met een microcontroller die op een hogere systeemspanning werkt. Dit leidt tot een probleem van niveauverschuiving, dat een aantal oplossingen heeft, waaronder spanningsdeling.

Een ADXL345-versnellingsmeter staat bijvoorbeeld een maximale ingangsspanning van 3,3 V toe, dus als je hem probeert te koppelen aan een Arduino (veronderstel dat hij werkt op 5 V), moet er iets worden gedaan om dat 5V-signaal terug te brengen naar 3,3V Spanningsdeler! Het enige dat nodig is, zijn een paar weerstanden waarvan de verhouding een 5V-signaal op ongeveer 3,3V verdeelt. Weerstanden in het bereik van 1kΩ-10kΩ zijn meestal het beste voor een dergelijke toepassing; let “s

Houd er rekening mee dat deze oplossing slechts in één richting werkt. Een spanningsdeler alleen zal nooit in staat zijn om stap een lagere spanning naar een hogere.

Toepassing niet

Hoe verleidelijk het ook mag zijn om een spanningsdeler te gebruiken om bijvoorbeeld een 12V-voeding naar 5V, spanningsdelers mogen niet worden gebruikt om een belasting van stroom te voorzien.

Elke stroom die de belasting nodig heeft, moet ook door R1 lopen. De stroom en spanning over R1 produceren vermogen, dat wordt afgevoerd in de vorm van warmte. Als dat vermogen de nominale waarde van de weerstand overschrijdt (meestal tussen & frac18; W en 1W), begint de warmte een groot probleem te worden, waardoor de slechte weerstand mogelijk smelt.

Dat zegt nog niet eens hoe inefficiënt een spanningsdeler-voeding zou zijn. Gebruik in principe geen spanningsdeler als spanningsbron voor iets dat zelfs maar een bescheiden hoeveelheid stroom nodig heeft. Als je een voltage moet verlagen om het als stroomvoorziening te gebruiken, kijk dan naar spanningsregelaars of schakelmateriaal.