Applikationer
Spänningsdelare har massor av applikationer, de är bland de vanligaste av kretsar som elektrotekniker använder. Här är bara några få av de många ställen du hittar spänningsdelare.
Potentiometrar
En potentiometer är ett variabelt motstånd som kan användas för att skapa en justerbar spänningsdelare.
Internt i potten är ett enda motstånd och en torkare, som skär motståndet i två och rör sig för att justera förhållandet mellan båda halvorna. är vanligtvis tre stift: två stift ansluts till varje ände av motståndet, medan den tredje ansluts till grytans torkare.
Om de yttre stiften ansluts till en spänningskälla (en till jord, den andra till Vin), kommer utgången (Vout vid mittstiften att efterlikna en spänningsdelare. Vrid potten hela vägen i en riktning, och spänningen kan vara noll; vänds till andra sidan, utspänningen närmar sig ingången; en torkare i mittläget betyder att utspänningen kommer att vara hälften av ingången.
Potentiometrar finns i olika paket och har många egna applikationer. De kan användas för att skapa en referensspänning, justera radiostationer, mäta position på en joystick eller i massor av andra applikationer som kräver en variabel ingångsspänning.
Läsning av resistiva sensorer
Många sensorer i den verkliga världen är enkla resistiva enheter. En fotocell är ett variabelt motstånd som ger ett motstånd som är proportionellt mot mängden ljus den känner av. som flex-sensorer, kraftkänsliga motstånd och termistorer är också variabla motstånd.
Det visar sig att spänning är väldigt lätt för mikrokontroller (de med analoga till digitala omvandlare – åtminstone ADC) att mäta. Motstånd? Inte så mycket. Men genom att lägga till ett annat motstånd till de resistiva sensorerna kan vi skapa en spänningsdelare. När utgången från spänningsdelaren är känd kan vi gå tillbaka och beräkna sensorns motstånd.
Till exempel varierar fotocellens motstånd mellan 1kΩ i ljuset och cirka 10kΩ i mörkret. Om vi kombinerar det med ett statiskt motstånd någonstans i mitten – säg 5,6 kΩ, kan vi få ett brett intervall ur den spänningsdelare de skapar.
| Ljusnivå | R2 (sensor) | R1 (fast) | Förhållande R2 / (R1 + R2) | Vout |
| Ljus | 1kΩ | 5,6kΩ | 0,15 | 0,76 V |
| Dim | 7kΩ | 5.6kΩ | 0.56 | 2.78 V |
| Mörk | 10kΩ | 5,6kΩ | 0,67 | 3,21 V |
En svängning på cirka 2,45V från ljus till mörk. Gott om upplösning för de flesta ADC: er!
Nivåförskjutning
Mer komplicerade sensorer kan överföra sina avläsningar med tyngre seriella gränssnitt, som ett UART, SPI eller I2C. Många av dessa sensorer arbetar med relativt låg spänning för att spara ström. Tyvärr är det inte ovanligt att dessa lågspänningssensorer slutligen gränsar till en mikrokontroller som arbetar vid en högre systemspänning. Detta leder till ett problem med nivåförskjutning, som har ett antal lösningar inklusive spänningsdelning.
Till exempel tillåter en ADXL345-accelerometer en maximal ingångsspänning på 3,3 V, så om du försöker ansluta den till en Arduino (antar att du arbetar vid 5 V), måste något göras för att trappa ner den 5 V-signalen till 3,3 V Spänningsdelare! Allt som behövs är ett par motstånd vars förhållande delar en 5V signal till cirka 3,3V. Motstånd i intervallet 1kΩ-10kΩ är vanligtvis bäst för en sådan applikation; låt ”s
Tänk på att den här lösningen bara fungerar i en riktning. En spänningsdelare ensam kommer aldrig att kunna trappa upp en lägre spänning till en högre.
Applikation Dont s
Så frestande som det kan vara att använda en spänningsdelare för att trappa ner, säg, en 12V strömförsörjning 5V, spänningsdelare bör inte användas för att leverera ström till en belastning.
Eventuell ström som belastningen kräver måste också gå igenom R1. Strömmen och spänningen över R1 producerar kraft, som försvinner i form av värme. Om den effekten överskrider motståndets märkning (vanligtvis mellan & frac18; W och 1W) börjar värmen bli ett stort problem, vilket eventuellt smälter det dåliga motståndet.
Det nämns inte ens hur ineffektiv en spänningsdelare-strömförsörjning skulle vara. I grund och botten använder du inte en spänningsdelare som en spänningsförsörjning för allt som kräver ens en liten mängd ström. Om du behöver tappa ner en spänning för att använda den som strömförsörjning, kolla in spänningsregulatorer eller byta strömförsörjning.