Zastosowania
Dzielniki napięcia mają mnóstwo zastosowań i należą do najpowszechniejszych obwodów używanych przez inżynierów elektryków. Oto tylko kilka z wielu miejsc, w których można znaleźć dzielniki napięcia.
Potencjometry
Potencjometr to zmienny rezystor, którego można użyć do utworzenia regulowanego dzielnika napięcia.
Wewnątrz potencjometru znajduje się pojedynczy rezystor i wycieraczka, która przecina rezystor na dwie części i przesuwa się, aby wyregulować stosunek między obiema połówkami. Na zewnątrz to zwykle trzy piny: dwa piny łączą się z każdym końcem rezystora, a trzeci łączy się z wycieraczką potencjometru.
Jeśli zewnętrzne piny są podłączone do źródła napięcia (jeden do masy, a drugi do Vin), wyjście (Vout na środkowym pinie będzie naśladować dzielnik napięcia. potencjometr do końca w jednym kierunku, a napięcie może wynosić zero; odwrócony w drugą stronę napięcie wyjściowe zbliża się do wejścia; wycieraczka w środkowej pozycji oznacza, że napięcie wyjściowe będzie równe połowie wartości wejściowej.
Potencjometry są dostarczane w różnych pakietach i mają wiele własnych zastosowań: mogą być używane do tworzenia napięcia odniesienia, regulacji stacji radiowych, pomiaru położenia na joysticku lub w wielu innych zastosowaniach wymagających zmiennego napięcia wejściowego.
Odczytywanie czujników rezystancyjnych
Wiele czujników w świecie rzeczywistym to proste urządzenia rezystancyjne. Fotokomórka to rezystor zmienny, który wytwarza rezystancję proporcjonalną do ilości wykrywanego światła. Inne urządzenia podobnie jak czujniki flex, rezystory wrażliwe na siłę i termistory, są również rezystorami zmiennymi.
Okazuje się, że napięcie jest naprawdę łatwe do zmierzenia przez mikrokontrolery (te z przetwornikami analogowo-cyfrowymi – przynajmniej przetworniki ADC). Odporność? Nie tak bardzo. Ale dodając kolejny rezystor do czujników rezystancyjnych, możemy stworzyć dzielnik napięcia. Znając dane wyjściowe dzielnika napięcia, możemy wrócić i obliczyć rezystancję czujnika.
Na przykład rezystancja fotokomórki waha się od 1kΩ w świetle do około 10kΩ w ciemności. Jeśli połączymy to z oporem statycznym gdzieś pośrodku – powiedzmy 5,6 kΩ, możemy uzyskać szeroki zakres z tworzonego przez nie dzielnika napięcia.
| Poziom światła | R2 (czujnik) | R1 (stały) | Stosunek R2 / (R1 + R2) | Vout |
| Lekki | 1kΩ | 5,6kΩ | 0,15 | 0,76 V |
| Dim | 7kΩ | 5,6kΩ | 0,56 | 2,78 V |
| Ciemny | 10kΩ | 5,6kΩ | 0,67 | 3,21 V |
Wahanie około 2,45 V od światła do ciemności. Duża rozdzielczość dla większości przetworników ADC!
Zmiana poziomu
Bardziej skomplikowane czujniki mogą przesyłać swoje odczyty za pomocą cięższych interfejsów szeregowych, takich jak UART, SPI lub I2C. Wiele z tych czujników działa przy stosunkowo niskim napięciu, aby oszczędzać energię. Niestety, nierzadko zdarza się, że te niskonapięciowe czujniki ostatecznie łączą się z mikrokontrolerem pracującym przy wyższym napięciu systemu. Prowadzi to do problemu przesunięcia poziomu, który ma wiele rozwiązań, w tym dzielenie napięcia.
Na przykład akcelerometr ADXL345 pozwala na maksymalne napięcie wejściowe 3,3 V, więc jeśli spróbujesz połączyć go z Arduino (załóżmy, że działa przy 5 V), trzeba będzie coś zrobić, aby obniżyć ten sygnał 5 V do 3,3 V . Dzielnik napięcia! Wszystko, czego potrzeba, to para rezystorów, których stosunek podzieli sygnał 5V na około 3,3V. Do takiego zastosowania zwykle najlepiej nadają się rezystory z zakresu 1kΩ-10kΩ; let „s
Pamiętaj, że to rozwiązanie działa tylko w jednym kierunku. Sam dzielnik napięcia nigdy nie będzie w stanie podnieś niższe napięcie do wyższego.
Zastosowania nie są
Równie kuszące, jak może być użycie dzielnika napięcia, aby zmniejszyć, powiedzmy, zasilanie 12 V do 5 V, dzielniki napięcia nie powinny być używane do zasilania obciążenia.
Każdy prąd, którego wymaga obciążenie, również będzie musiał przepływać przez R1. Prąd i napięcie na R1 wytwarzają moc, która jest rozpraszana w postaci ciepła. Jeśli ta moc przekracza wartość znamionową rezystora (zwykle między & frac18; W i 1 W), ciepło staje się głównym problemem, potencjalnie topiąc słaby rezystor.
To nawet nie wspomina, jak nieefektywny byłby zasilacz z dzielnikiem napięcia. Zasadniczo nie używaj dzielnika napięcia jako źródła napięcia do czegokolwiek, co wymaga nawet niewielkiej ilości energii. Jeśli chcesz obniżyć napięcie, aby użyć go jako źródła zasilania, zajrzyj do regulatorów napięcia lub przełączania źródeł zasilania.