Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике   Искать в Школе для электрика:
 
 

 

Полезные советы / Основы электротехники / Электрические измерения

 

Делители напряжения и тока




Делитель напряжения

В электротехнике очень часто применяются делители напряжения, работу которых можно рассмотреть, применяя правило распределения напряжений. На рисунке показаны схемы делителей напряжения, служащих для уменьшения заданного напряжения источника питания (например, 4, 6, 12 или 220 В) до напряжения любого меньшего значения.Схемы делителей напряжения

Рис. 1. Схемы делителей напряжения

В электрических электрических приборах, а также при проведении измерений иногда необходимо получить несколько напряжений определенного значения от одного источника. Делители напряжения часто (и прежде всего в слаботочной технике) называют потенциометрами.

Изменяемое частичное напряжение получается при перемещении скользящего контакта реостата или другого типа резистора. Постоянное по значению частичное напряжение может быть получено посредством отпайки от резистора или же может сниматься с точки соединения двух отдельных резисторов.

При помощи скользящего контакта можно плавно изменять необходимое для приемника с сопротивлением (сопротивление нагрузки) частичное напряжение, при этом скользящий контакт обеспечивает параллельное соединение сопротивлений, с которого снимается частичное напряжение.

В составе делителя напряжения для получения фиксированного значения напряжения используют резисторы. В этом случае выходное напряжение Uвых связано с входным Uвх (без учета возможного сопротивления нагрузки) следующим соотношением:

Uвых = Uвх х (R2 / R1 + R2)

Делитель напряжения

Рис. 2. Делитель напряжения

Пример. С помощью резисторного делителя нужно получить на нагрузке сопротивлением 100 кОм напряжение 1 В от источника постоянного напряжения 5 В. Требуемый коэффициент деления напряжения 1/5 = 0,2. Используем делитель, схема которого приведена на рис. 2.

Сопротивление резисторов R1 и R2 должно быть значительно меньше 100 кОм. В этом случае при расчете делителя сопротивление нагрузки можно не учитывать.

Следовательно, R2 / (R1 +R2) R2 = 0,2

R2 = 0,2R1 + 0,2R2.

R1 = 4R2

Поэтому можно выбрать R2 = 1 кОм, R1 - 4 кОм. Сопротивление R1 получим путем последовательного соединения стандартных резисторов 1,8 и 2,2 кОм, выполненных на основе металлической пленки с точностью ±1% (мощностью 0,25 Вт).

Следует помнить, что сам делитель потребляет ток от первичного источника (в данном случае 1 мА) и этот ток будет возрастать с уменьшением сопротивлений резисторов делителя.

Для получения заданного значения напряжения следует применять высокоточные резисторы.

Недостатком простого резисторного делителя напряжения является то, что с изменением сопротивления нагрузки выходное напряжение (Uвых) делителя изменяется. Ддя уменьшения влияния нагрузки на Uвыхнеобходимо выбирать соротивление R2 по крайней мере в 10 раз меньше минимального сопротивления нагрузки.

Важно помнить о том, что с уменьшением сопротивлений резисторов R1 и R2 растет ток, потребляемый от источника входного напряжения. Обычно этот ток не должен превышать 1—10 мА.

Делители напряжения и тока

Делитель тока

Резисторы используются также для того, чтобы заданную долю общего тока направить в соответствующее плечо делителя. Например, в схеме на рис. 3 ток I составляет часть общего тока Iвх, определяемую сопротивлениями резисторов R1 и R2, т.е. можно записать, что Iвых = Iвх х (R1 / R2 + R1)

Пример. Стрелка измерительного прибора отклоняется на всю шкалу в том случае, если постоянный ток в подвижной катушке равен 1 мА. Активное сопротивление обмотки катушки составляет 100 Ом. Рассчитайте сопротивление измерительного шунта так, чтобы стрелка прибора максимально отклонялась при входном токе 10 мА (см. рис. 4).

Делитель тока

Рис. 3. Делитель тока

Делитель тока

Рис. 4.

Коэффициент деления тока определяется соотношением: 

Iвых / Iвх = 1/10 = 0,1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100 Ом.

Отсюда,

0,1R1 + 0,1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0,9 = 11,1 Ом

Требуемое сопротивление резистора R1 можно получить путем последовательного соединения двух стандартных резисторов сопротивлением 9,1 и 2 Ом, выполненных на основе толстопленочной технологии с точностью ±2% (0,25 Вт). Заметим еще раз, что на рис. 3 сопротивление R2 — это внутреннее сопротивление измерительного прибора.

Для обеспечения хорошей точности деления токов следует использовать высокоточные (± 1 %) резисторы.