วงจรแบ่งแรงดัน

แรงดันหรือศักยภาพ Divider วงจร เป็นวงจรที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะต้องมีการแปลงแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าอีกแล้วเดิม สิ่งนี้มีประโยชน์มากสำหรับวงจรอะนาล็อกทั้งหมดที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าผันแปรดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทำความเข้าใจว่าวงจรนี้ทำงานอย่างไรและวิธีคำนวณค่าของตัวต้านทานที่จำเป็นในการสร้างวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าเพื่อส่งออกแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ

วัสดุที่จำเป็น

• ตัวต้านทาน (1k - 1 nos, 10k - 1 nos)
• แบตเตอรี่ - 9V
• หลายเมตร
• การเชื่อมต่อสายไฟ
• เขียงหั่นขนม

แผนภูมิวงจรรวม

วงจรไฟฟ้าแรงแบ่ง เป็นวงจรที่ง่ายมากที่สร้างขึ้นโดยมีเพียงสองตัวต้านทาน (R1 และ R2) ที่แสดงข้างต้นในแผนภาพวงจร แรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ (V _OUT) สามารถรับได้จากตัวต้านทาน R2 การใช้ตัวต้านทานสองตัวนี้เราสามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเป็นแรงดันขาออกที่ต้องการได้

หมายเหตุ:แรงดันไฟฟ้าขาออก (V _OUT) จะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (V _IN) เสมอ

สูตรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

สมมติว่าถ้ากระแส (I) ในสายเอาต์พุตเป็นศูนย์ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (V _IN) และแรงดันขาออก (V _out) จะถูกกำหนดเป็น:

V _ออก = (V _IN * R ₂) / (R ₁ + R ₂) …. (สมการตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า)

ที่ไหน

V _OUT = แรงดันขาออก

V _IN = แรงดันไฟฟ้าขาเข้า

R ₁ = ตัวต้านทานด้านบน

R ₂ = ตัวต้านทานต่ำกว่า

การพิสูจน์สูตรหารที่เป็นไปได้

ตามกฎของโอห์มแรงดันไฟฟ้าผ่านตัวนำในอุดมคติจะเท่ากับกระแสที่ไหลผ่าน

แรงดันไฟฟ้า = กระแส * ความต้านทาน

V = IR

ตอนนี้ตามแผนภาพวงจร

V _IN = I * (R ₁ + R ₂) I = V _IN / (R ₁ + R ₂) …สมการ (1) V _OUT = I * R ₂ …สมการ (2)

ในการใส่ค่าของ ' I ' จากสมการ (1) ลงในสมการ (2) เรามี

V _ออก = (V _IN * R ₂) / (R ₁ + R ₂)

สิ่งที่ควรทราบ

• ถ้าค่าของ R1 เท่ากับ R2 ค่าของแรงดันขาออกจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าอินพุต
• ถ้าค่าของ R1 น้อยกว่า R2 มากค่าของแรงดันขาออกจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าโดยประมาณ
• ถ้าค่าของ R1 มากกว่า R2 มากค่าของแรงดันขาออกจะเท่ากับศูนย์โดยประมาณ

การทำงานของวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้า

ตามตัวอย่างแผนภาพวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เราใช้ที่นี่เราได้นำ 9V เป็นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและค่าความต้านทาน R ₁ และ R ₂ คือ 1k และ 10k ตามลำดับ ในทางปฏิบัติเราได้รับ 8.16V เป็นแรงดันขาออกดังที่แสดงในภาพด้านบน

ลองตามทฤษฎี

V _IN = 9V, R1 = 1 โอห์มกิโลและ R2 = 10 โอห์มกิโลVout = (9 × 10000) / (1000 + 10000) Vout = (90000) / (11000) Vout = 8.1818V

มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างค่าในทางปฏิบัติและทางทฤษฎีเนื่องจากแบตเตอรี่ไม่ได้จ่าย 9V ที่แน่นอน

อีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่จะต้องพิจารณาขณะที่การเลือกค่าความต้านทานเป็นของ ระดับพลังงาน (P) เมื่อคุณทราบค่าของ I (ตามโหลด), V _IN, R ₁ และ R ₂แล้วให้เพิ่ม R ₁ และ R ₂ เข้าด้วยกันเพื่อรับ R _TOTAL และใช้เครื่องคำนวณกฎของโอห์มเพื่อค้นหาพิกัดกำลัง (วัตต์) ที่จำเป็นสำหรับ ตัวต้านทาน หรือใช้สูตร P = VI เพื่อตัดสินใจเกี่ยวกับระดับพลังงานสำหรับตัวต้านทานของคุณ หากไม่ได้เลือกระดับพลังงานที่เหมาะสมตัวต้านทานจะร้อนเกินไปและอาจไหม้ได้

เครื่องคำนวณแรงดันไฟฟ้า

คุณสามารถใช้เครื่องคำนวณแรงดันไฟฟ้าได้โดยตรงด้านล่างเพื่อคำนวณค่าใด ๆ ที่กล่าวถึงใน สูตรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

การประยุกต์ใช้วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้า

วงจรแบ่งแรงดันหรือศักย์ไฟฟ้ามักใช้ในโครงการและแอพพลิเคชั่นต่างๆ ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างวงจรที่ใช้แนวคิดตัวแบ่งที่เป็นไปได้:

• Arduino Digital Voltmeter
• การวัดความเข้มของแสง
• การสอน Raspberry Pi ADC
• Arduino Ohm Meter
• เครื่องตรวจจับความมืด
• โคมไฟฉุกเฉิน Raspberry Pi