Spis treści:
Dzielnik napięcia jest często wykorzystywany w elektronice i robotyce. Sprawdź, czym jest dzielnik napięcia i gdzie się go stosuje!
Dzielnik napięcia – Dzielnik napięcia to pasywny obwód, który dostarcza na wyjściu napięcie będące ułamkiem napięcia wejściowego. Dzielniki napięcia są wykorzystywane do regulacji poziomu sygnału, ustawiania napięcia wstępnego wzmacniacza oraz przy pomiarach napięć.
Czym jest dzielnik napięcia?
Dzielnik napięcia to element wykorzystywany podczas konstruowania obwodów i urządzeń elektronicznych. Jego główną funkcją jest dzielenie napięcia wejściowego, czyli uzyskiwanie odpowiedniego stosunku między wartościami napięcia wchodzącego i wychodzącego.
Dzielnik napięcia - jak jest zbudowany?
Dzielnik napięcia należy do czwórników, czyli elementów posiadających cztery zaciski: dwa wejściowe i dwa wyjściowe.
Jest wykorzystywany w konstruowaniu obwodów elektrycznych i jednocześnie sam stanowi obwód składający się z dwóch podłączonych szeregowo pasywnych elementów elektronicznych. Najczęściej do budowy dzielników napięcia wykorzystuje się rezystory, a także kondensatory czy cewki.
Jak działa dzielnik napięcia?
Dzielnik napięcia pozwala na kontrolowanie wartości napięcia wychodzącego w taki sposób, że z jednego napięcia wejściowego uzyskuje się kilka niższych napięć wyjściowych, które po zsumowaniu są równe pierwotnemu napięciu wejściowemu.
Wartość napięcia wyjściowego dzielnika złożonego z dwóch połączonych szeregowo rezystorów można obliczyć ze wzoru:
UOUT = UIN x [R1 / (R1 + R2)]
gdzie UIN to napięcie wejściowe, UOUT to napięcie wyjściowe, R1 to wartość rezystancji pierwszego rezystora, a R2 to wartość rezystancji drugiego rezystora.
Dzielnik napięcia a drugie prawo Kirchhoffa
Dzielnik napięcia stanowi fizyczne odwzorowanie drugiego prawa Kirchhoffa, według którego w zamkniętym obwodzie suma spadków napięć równa jest sumie występujących w nim sił elektromotorycznych. W praktyce oznacza to, że przy szeregowym połączeniu elementów, które ma miejsce w przypadku dzielnika napięcia, suma napięć wyjściowych jest równa napięciu wejściowemu.
Rodzaje dzielników napięcia
Dzielniki napięcia można podzielić na kilka grup, które różnią się między sobą budową, właściwościami oraz zastosowaniem. Najczęściej wyróżnia się dzielniki napięcia rezystancyjne, pojemnościowe, indukcyjne oraz pojemnościowo-rezystancyjne.
Rezystancyjne dzielniki napięcia
Rezystancyjne dzielniki napięcia to najpopularniejszy rodzaj tych elementów. Składają się one z dwóch połączonych szeregowo rezystorów i są wykorzystywane przede wszystkim w układach niskiego napięcia. Do rezystancyjnych dzielników napięcia można zaliczyć na przykład potencjometry.
Pojemnościowe dzielniki napięcia
Pojemnościowe dzielniki napięcia składają się z dwóch połączonych szeregowo kondensatorów. Wykorzystuje się je na przykład jako element generatorów i filtrów, a także w urządzeniach pomiarowych, szczególnie w układach wysokonapięciowych.
Indukcyjne dzielniki napięcia
Indukcyjne dzielniki napięcia buduje się z podłączanych szeregowo cewek. Wykorzystuje się je między innymi przy separacji obwodów oraz przy podziale napięć przemiennych.
Co to znaczy, że dzielnik napięcia jest skompensowany?
Skompensowany dzielnik napięcia to taki, w którym impedancja obydwu elementów pasywnych jest taka sama. Takie rozwiązanie pozwala ograniczyć wpływ pojemności elektrycznej elementów użytych do skonstruowania dzielnika na dokładność podziału napięcia (element o większej pojemności elektrycznej zawsze „dostaje” niższe napięcie, co jest szczególnie widoczne w dzielnikach pojemnościowych składających się z kondensatorów o różnych właściwościach).
Zastosowanie dzielników napięcia
Dzielniki napięcia wykorzystuje się na różny sposób. Jednym z najpopularniejszych zastosowań są potencjometry, które stanowią szczególny rodzaj dzielników rezystancyjnych umożliwiających płynną regulację wartości rezystancji R1 oraz R2, dzięki czemu można kontrolować ich wartość napięcia wyjściowego.
Potencjometry wykorzystuje się na przykład do regulacji głośności w urządzeniach audio i wideo, a także w urządzeniach takich jak ściemniacze do oświetlenia.
Innym zastosowaniem dzielników napięcia są woltomierze, czyli mierniki napięcia elektrycznego. Kontrolowany podział napięcia wejściowego pozwala na mierzenie wyższych wartości, niż byłoby to możliwe w przypadku bezpośredniego pomiaru, ponieważ realna wartość napięcia może zostać wyliczona na podstawie wielkości rezystancji dzielnika oraz wartości napięć wyjściowych.
Ponadto w układach obsługiwanych przez mikrokontrolery dzielniki napięcia z czujnikami stosuje się na przykład do pomiaru temperatury i innych wartości wiążących się ze zmianą rezystancji.
Czy dzielniki napięcia można stosować do zasilania?
Na ogół dzielniki napięcia nie są stosowane jako układy zasilające, ponieważ cechują się dużymi stratami energii i nie mogą stanowić stabilnego źródła prądu. Natomiast w wielu przypadkach umieszcza się je przed układami o wysokiej impedancji wejściowej, przed elementami, które cechują się bardzo niewielkim poborem prądu (na przykład wzmacniacze operacyjne czy przetworniki analogowo-cyfrowe). W innych przypadkach funkcję elementu zasilającego powinien pełnić odpowiednio dobrany stabilizator napięcia.
