Elektronikte, voltaj bölücü kuralı basit ve en önemlisidir elektronik devre , büyük bir voltajı küçük bir voltaja dönüştürmek için kullanılır. Sadece bir i / p voltajı ve iki seri direnç kullanarak bir o / p voltajı elde edebiliriz. Burada çıkış voltajı, i / p voltajının bir bölümüdür. Gerilim bölücü için en iyi örnek, iki direncin seri olarak bağlanmasıdır. Direnç çifti boyunca i / p voltajı uygulandığında ve aralarındaki bağlantıdan o / p voltajı görünecektir. Genel olarak, bu bölücüler, voltajın büyüklüğünü azaltmak veya referans voltajı oluşturmak için kullanılır ve ayrıca düşük frekanslarda bir sinyal zayıflatıcı olarak kullanılır. DC ve nispeten düşük frekanslar için, bir voltaj bölücü, yalnızca frekans yanıtının geniş bir aralıkta gerekli olduğu dirençlerden yapılırsa uygun şekilde mükemmel olabilir.
Gerilim Bölücü Kuralı nedir?
Tanım: Elektronik alanında, bir voltaj bölücü, bir çıkış gibi giriş voltajının bir kısmını oluşturmak için kullanılan temel bir devredir. Bu devre, iki dirençle tasarlanabilir, aksi takdirde bir voltaj kaynağı ile birlikte herhangi bir pasif bileşen. Devredeki dirençler seri olarak bağlanabilirken, bu dirençlere bir voltaj kaynağı bağlanır. Bu devre aynı zamanda potansiyel bölücü olarak da adlandırılır. Giriş voltajı, devredeki iki direnç arasında iletilebilir, böylece voltaj bölünmesi gerçekleşir.
Voltaj Bölücü Kuralı ne zaman kullanılır?
Voltaj bölücü kuralı, çözümü basitleştirmek için devreleri çözmek için kullanılır. Bu kuralın uygulanması, basit devreleri de tamamen çözebilir Bu gerilim bölücü kuralının ana konsepti, “Gerilim, dirençleriyle doğru orantılı olarak seri olarak bağlanan iki direnç arasında bölünmüştür. Gerilim bölücü, devre ve denklem olmak üzere iki önemli parçadan oluşur.
Farklı Gerilim Bölücü Şemaları
Bir voltaj bölücü, bir dizi iki direnç boyunca bir voltaj kaynağı içerir. Aşağıda gösterilen farklı şekillerde çizilen farklı voltaj devrelerini görebilirsiniz. Ama bunlar farklı devreler her zaman aynı olmalıdır.
Gerilim Bölücü Şemaları
Yukarıdaki farklı voltaj bölücü devrelerde, R1 direnci Vin giriş voltajına en yakın, R2 direnci ise toprak terminaline en yakın olanıdır. Direnç R2 boyunca voltaj düşüşüne, devrenin bölünmüş voltajı olan Vout denir.
Gerilim Bölücü Hesabı
İki direnç R1 veR2 kullanarak bağlanan aşağıdaki devreyi düşünelim. Değişken direncin voltaj kaynağı arasına bağlandığı yer. Aşağıdaki devrede, R1, değişkenin kayan kontağı ile negatif terminal arasındaki dirençtir. R2, pozitif terminal ile kayan kontak arasındaki dirençtir. Bu, iki direnç R1 ve R2'nin seri olduğu anlamına gelir.
İki Direnç Kullanan Gerilim Bölücü Kuralı
Ohm yasası, V = IR
Yukarıdaki denklemden aşağıdaki denklemleri elde edebiliriz
V1 (t) = R1i (t) …………… (I)
V2 (t) = R2i (t) …………… (II)
Kirchhoff’un Gerilim Yasasının Uygulanması
KVL, bir devrede kapalı bir yol etrafındaki voltajın cebirsel toplamının sıfıra eşit olduğunu belirtir.
-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0
V (t) = V1 (t) + v2 (t)
Bu nedenle
V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)
Bu nedenle
i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)
I ve II denklemlerinde III'ü ikame etmek
V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R1 / R1 + R2)
V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)
V (t) (R2 / R1 + R2)
Yukarıdaki devre, dirençleriyle doğru orantılı olan iki direnç arasındaki voltaj bölücüyü gösterir. Bu voltaj bölücü kuralı, ikiden fazla dirençle tasarlanmış devrelere genişletilebilir.
Üç Direnç Kullanan Gerilim Bölücü Kuralı
İki direnç devresinin üzerindeki gerilim bölme kuralı
V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4
V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4
V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4
V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4
Gerilim Bölücü Denklemi
Voltaj bölücü kural denklemi, yukarıdaki devredeki üç değeri bildiğinizde, bunların giriş voltajı ve iki direnç değeri olduğunu kabul eder. Aşağıdaki denklemi kullanarak çıkış voltajını bulabiliriz.
Vault = Vin. R2 / R1 + R2
Yukarıdaki denklem, Vout'un (o / p voltajı) Vin (giriş voltajı) ve iki direnç R1 ve R2'nin oranı ile doğru orantılı olduğunu belirtir.
Dirençli Gerilim Bölücü
Bu, tasarlanması ve anlaşılması çok kolay ve basit bir devredir. Bir pasif voltaj bölücü devresinin temel tipi, seri olarak bağlanmış iki dirençle inşa edilebilir. Bu devre, her seri dirençteki voltaj düşüşünü ölçmek için voltaj bölücü kuralını kullanır. Dirençli voltaj bölücü devresi aşağıda gösterilmiştir.
Dirençli bölücü devresinde, R1 ve R2 gibi iki direnç seri olarak bağlanır. Yani bu dirençlerdeki akım akışı aynı olacaktır. Bu nedenle, her dirençte bir voltaj düşüşü (I * R) sağlar.
Dirençli Tip
Bir voltaj kaynağı kullanarak, bu devreye bir voltaj kaynağı uygulanır. Bu devreye KVL ve Ohm Yasasını uygulayarak, direnç boyunca voltaj düşüşünü ölçebiliriz. Böylece devredeki akım akışı şu şekilde verilebilir:
KVL uygulayarak
VS = VR1 + VR2
Ohm Yasasına göre
VR1 = I x R1
VR2 = I x R2
VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)
I = VS / R1 + R2
Ohm Yasasına göre seri devre boyunca akım akışı I = V / R'dir. Yani her iki dirençte akım akışı aynıdır. Artık devredeki R2 direnci boyunca voltaj düşüşünü hesaplayabiliriz
IR2 = VR2 / R2
Vs / (R1 + R2)
VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)
Benzer şekilde, R1 direnci üzerindeki voltaj düşüşü şu şekilde hesaplanabilir:
IR1 = VR1 / R1
Vs / (R1 + R2)
VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)
Kapasitif Gerilim Bölücüler
Kapasitif voltaj bölücü devre, bir AC kaynağı ile seri olarak bağlanan kapasitörler arasında voltaj düşüşleri oluşturur. Genellikle bunlar, düşük çıkış voltajı sinyali sağlamak için aşırı yüksek voltajları azaltmak için kullanılır. Şu anda, bu bölücüler dokunmatik ekran tabanlı tabletlerde, cep telefonlarında ve görüntüleme cihazlarında uygulanabilir.
Dirençli gerilim bölücü devreler gibi değil, kapasitif gerilim bölücüler sinüzoidal bir AC besleme ile çalışır çünkü kapasitörler arasındaki gerilim bölünmesi, kapasitörlerin reaktansı (X) yardımıyla hesaplanabilir.C) AC kaynağının frekansına bağlıdır.
Kapasitif Tip
Kapasitif reaktans formülü şu şekilde türetilebilir:
Xc = 1 / 2πfc
Nerede:
Xc = Kapasitif Reaktans (Ω)
π = 3,142 (sayısal bir sabit)
ƒ = Hertz (Hz) cinsinden ölçülen frekans
C = Faradlarda (F) ölçülen kapasite
Her kondansatörün reaktansı, voltaj ve AC beslemesinin frekansı ile ölçülebilir ve her kondansatörde eşdeğer voltaj düşüşlerini elde etmek için bunları yukarıdaki denklemde ikame edebilir. Kapasitif voltaj bölücü devre aşağıda gösterilmiştir.
Seri bağlı bu kapasitörleri kullanarak, bir gerilim kaynağına bağlandıktan sonra her kapasitördeki reaktanslarına göre RMS gerilim düşüşünü belirleyebiliriz.
Xc1 = 1 / 2πfc1 & Xc2 = 1 / 2πfc2
XCT= XC1+ XC2
VC1= Vs (XC1/ XCT)
VC2= Vs (XC2/ XCT)
Kapasitif bölücüler DC girişine izin vermez.
Bir AC girişi için basit bir kapasitif denklem
Kasa = (C1 / C1 + C2) .Vin
Endüktif Gerilim Bölücüler
Endüktif voltaj bölücüler, bobinler boyunca voltaj düşüşleri yaratacaktır, aksi takdirde indüktörler bir AC kaynağına seri olarak bağlanır. Parçalardan birinden o / p voltajının alındığı her yerde iki kısma ayrılan tek bir sargıdan oluşur.
Bu endüktif voltaj bölücünün en iyi örneği, ikincil sargısı ile birkaç kademe noktası içeren otomatik transformatördür. İki indüktör arasındaki endüktif voltaj bölücü, XL ile gösterilen indüktörün reaktansı ile ölçülebilir.
Endüktif Tip
Endüktif reaktans formülü şu şekilde türetilebilir:
XL = 1 / 2πfL
'XL', Ohm cinsinden ölçülen endüktif bir reaktanstır (Ω)
π = 3,142 (sayısal bir sabit)
'Ƒ', Hertz (Hz) cinsinden ölçülen frekanstır
'L', Henries (H) cinsinden ölçülen bir endüktanstır
İki indüktörün reaktansı, AC kaynağının frekansını ve voltajını bildiğimizde ve bunları her indüktör boyunca voltaj düşüşünü elde etmek için voltaj bölücü yasası aracılığıyla kullandığımızda hesaplanabilir. Endüktif voltaj bölücü devre aşağıda gösterilmiştir.
Devrede seri bağlanmış iki indüktör kullanarak, bir voltaj kaynağına bağlandıktan sonra her kapasitördeki RMS voltaj düşüşlerini reaktansları açısından ölçebiliriz.
XL1= 2πfL1 ve XL2= 2πfL2
XLT = XL1+ XL2
VL1 = Vs ( XL1/ XLT)
VL2 = Vs ( XL2/ XLT)
AC girişi, endüktansa göre endüktif bölücülerle bölünebilir:
Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin
Bu denklem etkileşmeyen indüktörler içindir ve bir ototransformatördeki karşılıklı indüktans sonuçları değiştirecektir. DC girişi, dirençli bölücü kuralına göre elemanların direncine göre bölünebilir.
Gerilim Bölücü Örnek Problemleri
Gerilim bölücü örnek problemleri, yukarıdaki dirençli, kapasitif ve endüktif devreler kullanılarak çözülebilir.
1). Değişken bir direncin toplam direncinin 12 Ω olduğunu varsayalım. Kayar kontak, direncin 4 Ω ve 8Ω'ye bölündüğü bir noktada konumlandırılmıştır. Değişken direnç, 2,5 V pil üzerinden bağlanır. Değişken direncin 4 Ω bölümüne bağlı voltmetre boyunca görünen voltajı inceleyelim.
Gerilim bölücü kuralına göre gerilim düşmeleri,
Vout = 2,5Vx4 Ohm / 12Ohms = 0,83V
2). C1-8uF ve C2-20uF kapasitörleri devrede seri olarak bağlandığında, 80Hz RMS beslemesine ve 80 volta bağlandıklarında her kapasitörde RMS voltaj düşüşleri hesaplanabilir.
Xc1 = 1 / 2πfc1
1/2 × 3.14x80x8x10-6 = 1 / 4019.2 × 10-6
= 248,8 ohm
Xc2 = 1 / 2πfc2
1/2 × 3.14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6
= 99,52 ohm
XCT = XC1 + XC2
= 248,8 + 99,52 = 348,32
VC1 = Vs (XC1 / XCT)
80 (248,8 / 348,32) = 57,142
VC2 = Vs (XC2 / XCT)
80 (99,52 / 348,32) = 22,85
3). İki indüktör L1-8 mH ve L2- 15 mH seri olarak bağlandığında, 40 volt, 100Hz RMS beslemesine bağlandıktan sonra her kapasitördeki RMS voltaj düşüşünü hesaplayabiliriz.
XL1 = 2πfL1
= 2 × 3.14x100x8x10-3 = 5.024 ohm
XL2 = 2πfL2
= 2 × 3.14x100x15x10-3
9,42 ohm
XLT = XL1 + XL2
14.444 ohm
VL1 = Vs (XL1 / XLT)
= 40 (5.024 / 14.444) = 13.91 volt
VL2 = Vs (XL2 / XLT)
= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volt
Bölücü Ağdaki Gerilim Kademe Noktaları
Dirençlerin sayısı bir devrede bir voltaj kaynağı Vs'ye seri olarak bağlandığında, çeşitli voltaj bağlantı noktaları A, B, C, D ve E olarak düşünülebilir.
Devredeki toplam direnç, 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-ohm gibi tüm direnç değerleri toplanarak hesaplanabilir. Bu direnç değeri, voltaj beslemesini (VS) üreten devre boyunca akım akışını kısıtlayacaktır.
Dirençler boyunca voltaj düşüşünü hesaplamak için kullanılan farklı denklemler VR1 = VAB,
VR2 = VBC, VR3 = VCD ve VR4 = VDE.
Her kademe noktasındaki gerilim seviyeleri, GND (0V) terminaline göre hesaplanır. Bu nedenle, 'D' noktasındaki gerilim seviyesi VDE'ye eşdeğer olacaktır, 'C' noktasındaki gerilim seviyesi ise VCD + VDE'ye eşdeğer olacaktır. Burada, 'C' noktasındaki voltaj seviyesi, iki direnç R3 ve R4 üzerindeki iki voltaj düşüşünün miktarıdır.
Dolayısıyla uygun bir direnç değerleri kümesi seçerek bir dizi voltaj düşüşü yapabiliriz. Bu voltaj düşüşleri, yalnızca voltajdan elde edilen göreceli bir voltaj değerine sahip olacaktır. Yukarıdaki örnekte, voltaj kaynağının negatif terminali (VS) toprak terminaline bağlandığından her o / p voltaj değeri pozitiftir.
Gerilim Bölücü Uygulamaları
oylama bölücü uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.
- Voltaj bölücü, yalnızca voltajın bir devrede belirli bir voltajı düşürerek düzenlendiği yerlerde kullanılır. Çoğunlukla enerji verimliliğinin ciddi olarak düşünülmesinin gerekmediği bu tür sistemlerde kullanılır.
- Günlük hayatımızda en çok voltaj bölücü potansiyometrelerde kullanılır. Potansiyometreler için en iyi örnekler, müzik sistemlerimize ve radyo transistörlerine, vb. Takılı ses ayar düğmesi. Potansiyometrenin temel tasarımı, yukarıda gösterilen üç pini içerir. Potansiyometrenin içindeki rezistöre iki pim bağlanır ve kalan pim direnç üzerinde kayan bir silme kontağı ile bağlanır. Birisi potansiyometredeki düğmeyi değiştirdiğinde, voltaj, voltaj bölücü kuralına göre sabit kontaklar ve silme kontağı boyunca görünecektir.
- Gerilim bölücüler, amplifikatörlerdeki aktif cihazların gerilim ölçümü ve önyargısı için sinyal seviyesini ayarlamak için kullanılır. Bir multimetre ve Wheatstone köprüsü, voltaj bölücüler içerir.
- Sensörün direncini ölçmek için voltaj bölücüler kullanılabilir. Bir voltaj bölücü oluşturmak için, sensör, bilinen bir dirençle seri olarak bağlanır ve bölücü boyunca bilinen voltaj uygulanır. analogtan dijitale dönüştürücü Mikrodenetleyicinin, kademe voltajı ölçülebilmesi için bölücünün merkez musluğuna bağlanır. Bilinen direnç kullanılarak, ölçülen voltaj sensörü direnci hesaplanabilir.
- Gerilim bölücüler; sensör ölçümünde, gerilimde, mantık seviyesinin kaydırılmasında ve sinyal seviyesinin ayarlanmasında kullanılır.
- Genel olarak, direnç bölücü kuralı esas olarak referans voltajları üretmek için kullanılır, aksi takdirde voltaj büyüklüğünü düşürür, böylece ölçüm çok basittir. Ek olarak bunlar, düşük frekansta sinyal zayıflatıcı olarak çalışır.
- Çok daha az frekans ve DC olması durumunda kullanılır.
- Güç iletiminde yük kapasitansını ve yüksek voltaj ölçümünü dengelemek için kullanılan kapasitif voltaj bölücü.
Hepsi bu voltaj bölümü hakkında devreli kural, bu kural hem AC hem de DC gerilim kaynakları için geçerlidir. Ayrıca, bu konseptle ilgili herhangi bir şüpheniz veya elektronik ve elektrik projeleri , lütfen aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak geri bildiriminizi verin. İşte size bir soru, gerilim bölücü kuralının ana işlevi nedir?
