Основная масса электронных элементов, в частности микросхемы, работает на относительно низком напряжении 3-5V. Напряжение же блоков питания как правило выше – 9-12V. И для стабильной работы прибора необходимо понижать напряжение до требуемого уровня. Если этого не сделать, чувствительные микросхемы могут быть повреждены.
Имеются разные способы для этого и самый простой из них – использовать линейный делитель напряжения на резисторах. Этот способ часто используют в маломощных цепях.
Прибор является простой схемой, которая преобразует большое напряжение в меньшее. Подав питание на 2 последовательно соединённых резистора, мы сможем получить выходное напряжение, которое является частью входного.
Что необходимо, чтобы сделать идеальный делитель?
Две вещи, с которыми следует разобраться – схема и уравнение по расчёту.
Примеры схем делителей. Назовём резистор, на который подаётся входящее напряжение (Vin) - R1, а резистор, подключённый к земле R2. Падение напряжения на R2 называется выходным напряжением Vout. Оно является частью входного и его можно рассчитать, зная параметры тока и сопротивлений.
Уравнение, позволяющее вычислить выходное напряжение предполагает, что известны входное Vin и значения сопротивлений резисторов R1 и R2.
При последовательном соединении сила тока одна и та же на любом участке цепи. Поэтому, согласно закону Ома, Vout = I*R2
Рассмотрим входное напряжение Vin. Резисторы соединены последовательно и их общее сопротивление будет: R = R1+R2
Вернёмся к закону Ома: I = Vin / (R1+R2)
Подставляем полученное значение силы тока в уравнение для выходного напряжения:
Получаем уравнение делителя напряжения. Согласно ему выходное напряжение является частью входного и доля его равна сопротивлению R2 поделённого на сумму R1 и R2.
Практическое применение делителя напряжения
При создании электронной схемы может потребоваться источник меньшего напряжения, чем у тех, что обычно предлагаются в магазинах. К примеру, в пульте дистанционного управления многие элементы выдерживают до 5V, а наиболее распространённым источником питания для такой схемы является батарея на 9 V.
Рассмотрим, как просто превратить такую батарею в 3-вольтовый элемент питания для портативной цепи при условии, что она не потребляет большой ток:
- Подсоедините с помощью зажима "крокодил" 20-омный резистор к красному проводу разъёма батареи.
- Аналогично, подключите чёрный провод к 10-омному резистору.
- Скрутите вместе свободные концы обоих сопротивлений. Для надёжности можно зафиксировать скрутку зажимом.
4. Подключите разъём к батарее, соблюдая полярность.
5. Прижмите провода вольтметра к скрутке и крокодилу. Следите за полярностью. Вольтметр показывает 3V.
Таким образом мы получили с помощью делителя необходимое 3-вольтовое напряжение.
Для того, чтобы правильно подобрать номиналы сопротивлений, можно использовать уравнение. А можно поискать в сети онлайн-калькулятор, который делает это автоматически.
При использовании переменного резистора, его ещё называют потенциометром, напряжение на резисторе становится регулируемым.
Потенциометры применяются везде, где требуется переменное питание. Это и регулировка громкости, измерительная и радио аппаратура.
