Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор
Делитель напряжения — это простая схема, которая позволяет получить из высокого напряжения пониженное напряжение.
Используя только два резистора и входное напряжение, мы можем создать выходное напряжение, составляющее определенную часть от входного. Делитель напряжения является одной из наиболее фундаментальных схем в электронике. В вопросе изучения работы делителя напряжения следует отметить два основных момента – это сама схема и формула расчета.
Схема делителя напряжения на резисторах
Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.
Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате применения резисторного делителя напряжения.
Расчет делителя напряжения на резисторах
Расчет делителя напряжения предполагает, что нам известно, по крайней мере, три величины из приведенной выше схемы: входное напряжение и сопротивление обоих резисторов. Зная эти величины, мы можем рассчитать выходное напряжение.
Формула делителя напряжения
Это не сложное упражнение, но очень важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя основан на законе Ома.
Для того чтобы узнать какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу исходя из закона Ома. Предположим, что мы знаем значения Uin, R1 и R2. Теперь на основании этих данных выведем формулу для Uout. Давайте начнем с обозначения токов I1 и I2, которые протекают через резисторы R1 и R2 соответственно:
Наша цель состоит в том, чтобы вычислить Uout, а это достаточно просто используя закон Ома:
Хорошо. Мы знаем значение R2, но пока неизвестно сила тока I2. Но мы знаем кое-что о ней. Мы можем предположить, что I1 равно I2. При этом наша схема будет выглядеть следующим образом:
Что мы знаем о Uin? Ну, Uin это напряжение на обоих резисторах R1 и R2. Эти резисторы соединены последовательно, при этом их сопротивления суммируются:
И, на какое-то время, мы можем упростить схему:
Закон Ома для участка цепи в его наиболее простом виде: Uin = I *R. Помня, что R состоит из R1+R2, формула может быть записана в следующем виде:
А так как I1 равно I2, то:
Это уравнение показывает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению сопротивлений R1 и R2.
Делитель напряжения — калькулятор онлайн
Применение делителя напряжения на резисторах
В радиоэлектронике есть много способов применения делителя напряжения. Вот только некоторые примеры где вы можете обнаружить их.
Потенциометры
Потенциометр представляет собой переменный резистор, который может быть использован для создания регулируемого делителя напряжения.
Изнутри потенциометр представляет собой резистор и скользящий контакт, который делит резистор на две части и передвигается между этими двумя частями. С внешней стороны, как правило, у потенциометра имеется три вывода: два контакта подсоединены к выводам резистора, в то время как третий (центральный) подключен к скользящему контакту.
Если контакты резистора подключения к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), то центральный вывод потенциометра будет имитировать делитель напряжения.
Переведите движок потенциометра в верхнее положение и напряжение на выходе будет равно входному напряжению. Теперь переведите движок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение. Если же установить ручку потенциометра в среднее положение, то мы получим половину входного напряжения.
Резистивные датчики
Большинство датчиков применяемых в различных устройствах представляют собой резистивные устройства. Фоторезистор представляет собой переменный резистор, который изменяет свое сопротивление, пропорциональное количеству света, падающего на него. Так же есть и другие датчики, такие как датчики давления, ускорения и термисторы и др.
Так же резистивный делитель напряжения помогает измерить напряжение при помощи микроконтроллера (при наличии АЦП).
Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.
Допустим, сопротивление фоторезистора изменяется от 1 кОм (при освещении) и до 10 кОм (при полной темноте). Если мы дополним схему постоянным сопротивлением примерно 5,6 кОм, то мы можем получить широкий диапазон изменения выходного напряжения при изменении освещенности фоторезистора.
Как мы видим, размах выходного напряжения при уровне освещения от яркого до темного получается в районе 2,45 вольт, что является отличным диапазоном для работы большинства АЦП.
44 комментария
05.09.2015 в 13:02
Короче,делитель напряжения — это следящая ( сравнивающая ) цепочка в системах автоматического регулирования. Её можно увидеть в регуляторах напряжеия генераторов. Ответить
24.12.2015 в 13:07
Отличная статья, жаль, что про рассеиваемую мощность не сказано ни слова. Ответить
12.04.2021 в 17:34
Вот! Рассчитать сопротивление второго резистора зная первый, не составит труда. А вот как подобрать сопротивление (ведь 1кОм — 10кОМ, и 100кОм — 1мОм выдадут одно и тоже напряжение, но вот объяснили б в чем разница). И про мощность рассеиваемую тоже хотелось бы. Ответить
25.03.2022 в 07:33
так по току и подбирай. И по нагрузке. Рассеиваемая мощность тоже по школьной формуле считается.
Думалку тоже неплохо иногда включать.
15.02.2016 в 19:06
спасибо,понравилось.вопрос-схема где показаны способы присоединения делителей
правый(внизу) измеряют снимаемое (Uout) c
Uout и минуса входящего? Ответить
25.09.2016 в 13:49
Просто и понятно описано, чтобы понять даже ребенку. Ответить
Фил Коллинз
20.10.2016 в 23:40
За калькуляторы отдельное спасибо — очень удобно! Ответить
16.05.2017 в 00:13
Увы. Врет калькулятор безбожно!
Пытался рассчитать делитель с 6В на 2.5В.
Жаль нельзя скриншот вставить.
Результаты:
По формуле 1: R1 = 4.8K, R2 = 22K, Vin = 6В, Vout = 4.4В. (Значения резисторов взяты из результатов формулы 3)
По формуле2: Vin = 6В, Vout = 2.5В, R1+R2 = 26,4K. Результат: R1 = 666,667, R2 = 3,333K. В сумме ну никак не 26К, которые в исходных данных забиты.
По формуле3: Vin=6B, Vout = 2,5B, R2=22K. Результат: R1 = 4,4K. (при расчете вручную 30800)
Т.е. результаты ну совсем рядом не стояли. А по идее формулы должны сходные результаты давать.
Кроме этого, в формуле 1. R1 указано 4.8К, при этом Vout = 4.4В. Если указать R1 4.84, то результат уже 1.245. Добавили 0.04К, а напряжение упало аж в 4 раза? А если добавить еще 0.004К, то на выходе уже 152 мВ. Т.е. в 10 раз меньше предыдущего.
В общем не фонтан. Ответить
17.05.2017 в 18:45
Читайте примечание внизу калькулятора… Ответить
27.03.2020 в 10:06
для корректной работы калькулятора, в качестве разделительного знака в водимых значениях надо ставить точку, а не запятую. пример: 1,5 — неверно; 1.5 — верно. Ответить
16.04.2020 в 00:47
В первом калькуляторе значения R1 и R2 перепутаны Ответить
10.06.2017 в 03:10
вполне приличный калькулятор.спасибо. Ответить
28.07.2018 в 20:54
Спасибо за отличный и удобный калькулятор! Ответить
17.09.2018 в 12:41
Рассчитать резистор R2 для выходного напряжения (Uout) и резистора R1-добавить для удобства расчетов Ответить
09.01.2019 в 14:21
смысла формулы не пойму , почему в делителе нужно умножать именно на R2, Ток течет от плюса к минусу чисто условно, он с таким же успехом идет и наоборот, Впечатление , что формула хоть и верная но притянута за уши . Ответить
27.02.2019 в 15:45
При умножении на R1 ты вычислишь разницу напряжений Uin-Uout Ответить
17.01.2019 в 13:40
А как будет влиять на систему нагрузка? Она снизит сопротивление цепи. Ответить
17.01.2019 в 13:41
Без учета нарузки это сферический конь в вакууме. Ответить
13.03.2019 в 21:18
Сама идея создать калькуляторы хорошая.
Только вот изначально необходимо вводить условие нагрузки. Без этого такие калькуляторы совершенно бессмысленные, и годятся разве что для демонстрации закона Ома.
И хорошо бы сделать калькулятор на несколько коэффициентов деления, например 1:1 — 1:10 — 1:100 — 1:1000, и конечно же с условием входного сопротивления нагрузки.
И в этом же калькуляторе должны быть строки для отображения мощности рассеяния резисторов делителя.
И при этом необходимо ещё учитывать температуру резисторов. Собственно, все проекты начинаются с задания диапазона рабочих температур. А иначе при работе все эти резисторы перекосит по сопротивлению напрочь.
Вобщем, в таком виде это не калькуляторы, а бессмысленные игрушки. Ответить
12.05.2019 в 17:41
Блин, ребята! Такие делители применяются исключительно для задания какого-нибудь опорного напряжения для компаратора или для задания точки смещения транзистора. В таких условиях просто принимается что сопротивление нагрузки (т.е. входа этого самого компаратора) на порядки больше, и, соответственно сопротивление такой нагрузки почти не влияет на конечный результат. Да и отклонение резисторов а также температурный дрейф будут вносить бОльшие искажения, нежели сопротивление входа компаратора. А если требуется более точное напряжение, то ставят точные стабилитроны или вобще специализированную микросхему — ИОН (источник опорного напряжения). Но никто через такие делители не запитывает именно полноценную нагрузку. Частный случай такого делителя, это если вместо нижнего резистора ставится стабилитрон. Тогда расчёт по мощности упирается в допустимую мощность стабилитрона, а мощность нагрузки должа быть в разы меньше, т.е. таким образом можно разве что подать питание на одну-две микросхемы маломощные. Ответить
01.03.2021 в 14:09
Это все ерунда по сравнении Током нагрузки Задаться надо током нагрузки и напряжением,игра резисторами изменяет ток необходимого для потребителя(нагрузки).Учитывайте при расчетах.Калькулятор в этом отличный помощник,учитывая долгих вычислений Ответить
Что такое потенциометр?
Потенциометр — регулируемый вручную переменный резистор с 3 выводами. Два его вывода подключены к обоим концам резистивного элемента, а третий вывод (движок) подключен к скользящему контакту, который перемещается по резистивному элементу. Положение движка определяет выходное напряжение потенциометра.
Потенциометр по сути своей функционирует в качестве переменного делителя напряжения. Резистивный элемент можно представить как два последовательно соединенных резистора, где положение движка определяет соотношение сопротивления первого резистора ко второму резистору.
Потенциометр также широко известен как переменный резистор. Наиболее распространенной формой является однооборотный переменный резистор.
Этот тип переменного резистора часто используется в аудио системах для регулирования громкости (логарифмический тип), а также во многих других устройствах.
При производстве потенциометра используются различные резистивные материалы: углерод, металлокерамика, проволока, электропроводный пластик, металлическая пленка.
На принципиальных схемах потенциометр обозначается следующим образом:
Основное разделение потенциометров:
а) характер изменения сопротивления:
- линейные (обозначаются буквой A) – изменение сопротивления прямопропорционально углу поворота скользящего контакта;
- логарифмические (обозначаются буквой B) – изменение сопротивления происходит с начала быстро, потом замедляется;
- экспоненциальные (обозначаются буквой C) – изменение сопротивления происходит с начала медленно, потом ускоряется. Обратите внимание, иногда обозначение типа потенциометра (буквами A, B, C) может быть иным в зависимости от производителя потенциометра, поэтому вы должны проверять это по техническому описанию конкретного экземпляра.
б) типа корпуса:
— монтажные (под пайку на плату);
— оборотные стационарные (размещаемые на корпусе );
| Тип | Описание | Применение |
Однооборотные |
Вращение движка осуществляется на один оборот (примерно 270 градусов или 3/4 полного оборота) | Наиболее часто такие потенциометры используется в устройствах, где одного оборота вполне достаточно для осуществления регулировки. |
Многооборотные |
Движок резистора может совершать несколько оборотов (в основном 5, 10 или 20) для повышения точности. В них, как правило, резистивный элемент имеет спиральную или винтовую форму. | Они используется там, где требуется высокая точность и разрешение. Многооборотные потенциометры часто используются в качестве подстроечных резисторов на печатной плате. |
Сдвоенные |
Сочетает в себе два отдельных резистора на одном валу, что позволяет осуществлять параллельную регулировку двух каналов. Наиболее распространены потенциометры с линейным и логарифмическим сопротивлением. | Используется, например, в стерео регуляторах громкости аудио или других устройствах, где необходимо одновременно отрегулировать сразу два независимых канала. |
— ползунковые (линейные);
Ползунковый потенциометр
Двойной ползунковый потенциометр
Многооборотный ползунковый потенциометр
Конструкция потенциометра
Потенциометр чаще всего имеет 3 вывода: два вывода соединены друг с другом путем постоянного сопротивления, третий вывод имеет подвижной контакт, который перемещается по поверхности постоянного сопротивления.
Принцип действия потенциометра
Потенциометр работает как делитель напряжения, с той лишь разницей, что вращение ручки приводит к изменению положения контакта (2) и тем самым изменяется соотношение сопротивлений резисторов R1 и R2:
Делитель напряжения на резисторах
Рассмотрим, как рассчитать практически любой делитель напряжения на резисторах. Преимущественное большинство радиоэлектронных элементов и микросхем питаются относительно низким напряжением – 3…5 В. А многие блоки питания выдают U = 9 В, 12 В или 24 В. Поэтому для надежной и стабильной работы различных электронных элементов необходимо снижать величину напряжения до приемлемого уровня. В противном случае может наступить пробой радиоэлектронных элементов. Особенно следует уделять внимание микросхемам – наиболее чувствительным элементам к повышенному напряжению.
Существуют много способов, как снизить напряжение. Выбор того или другого способа зависит от конкретной задачи, что в целом определяет эффективность всего устройства. Мы рассмотрим самый простой способ – делитель напряжения на резисторах, который, тем не менее, довольно часто применяется на практике, но исключительно в маломощных цепях, что поясняется далее.
Расчет делителя напряжения на резисторах
Чтобы сделать и рассчитать простейший делитель напряжения достаточно соединить последовательно два резистора и подключить их источнику питания. Такая схема очень распространенная и применяется более чем в 90 % случаев.
Вход схемы имеет два вывода, а выход – три. При одинаковых значения сопротивлений R1 и R2 выходные напряжения Uвых1 и Uвых2 также равны и по величине вдвое меньше входного Uвх. Причем выходное U можно сниматься с любого из резисторов – R1 или R2. Если сопротивления не равны, то выходное U будет на резисторе большего номинала.
Точное соотношение Uвых1 к Uвых2 рассчитаем, обратившись к закону Ома. Резисторы вместе с источником питания образуют последовательную цепь, поэтому величина электрического тока, протекающего через R1 и R2 определяется отношением напряжения источника питания Uвх к сумме сопротивлений:
Следует обратить внимание, чем больше сумма сопротивлений, тем меньший ток I при том же значении Uвх.
Далее, согласно закону Ома, подставив значение тока, находим Uвых1 и Uвых2:
Путем подстановки в две последние формулы значение из самой первой формулы, находим значение выходного U в зависимости от входного и сопротивлений двух резисторов:
Применяя делитель напряжения на резисторах, необходимо понимать и помнить следующее:
-
- Коэффициент полезного действия такой схемы довольно низкий, поскольку только часть мощности источника питания поступает к нагрузке, а остальная мощность преобразуется в тепло, выделяемое на резисторах. Чем больше понижается напряжение, тем меньше мощности от источника питания поступит к нагрузке.
- Так как нагрузка подключается параллельно к одному из резисторов делителя, то есть шунтирует его, то общее сопротивление цепи снижается и происходит перераспределение падений напряжений. Поэтому сопротивление нагрузки должно быть гораздо больше сопротивления резистора делителя. В противном случае схема будет работать нестабильно с отклонением от заданных параметров.
- Распределение U между R1 и R2 определяется исключительно их относительными значениями, а не абсолютными величинами. В данном случае неважно, будут лиR1 и R2 иметь значение 2 кОм и 1 кОм или 200 кОм и 100 кОм. Однако при более низких значениях сопротивлений можно получить большую мощность на нагрузке, но следует помнить, что и больше мощности преобразуется в тепло, то есть израсходуется невозвратно впустую.
Также иногда находят применение и более сложные делители напряжений, состоящие из нескольких последовательно соединенных резисторов.
Делитель напряжения на переменном резисторе
Схему делителя напряжения на переменном резисторе называют схемой потенциометра. Вращая рукоятку громкости музыкального центра или автомагнитолы, вы таким действием плавно изменяете напряжение, подаваемое на усилитель модности звуковой частоты. Принцип работы и сборка простейшего усилителя мощности уже были ранее рассмотрены здесь.
При перемещении (вращении) ручки переменного резистора сверху вниз по чертежу происходит плавное изменение U от значения источника питания до нуля.
В звуковой технике главным образом применяются переменные резисторы с логарифмической зависимостью, поскольку слуховой аппарат человек воспринимает звуки с данной зависимостью. Для регулирования уровня звука одновременно по двум каналам используют сдвоенные переменные резисторы.
В качестве делителя напряжения находят применение переменные резисторы, имеющие следующие зависимости сопротивления от угла поворота ручки: логарифмическую, линейную и экспоненциальную. Конкретный тип зависимости применяется для решения отдельной задачи.
Еще статьи по данной теме
One Comment
Уважаемый Дмитрий, доброго времени! Интересуюсь электроникой с нуля. В этом уроке (12) в схеме с 4-мя резисторами совершенно не ясно как получается напряжение 9 В. Да и остальное напряжение вызывает вопросы. У Вас есть где-то пояснение, как это считается? Почему-то не складывается и не считается у меня. Пожалуйста, поясните. 04.10.2023 Ответить
Переменный резистор как делитель напряжения
Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте — http://vk.com/chipidip , и Facebook — https://www.facebook.com/chipidip * Достаточно часто в некоторых участках схемы необходимо иметь величину напряжения меньше, чем напряжение источника питания. В этом случае можно использовать делитель напряжения на переменных резисторах.
Показать больше
Войдите , чтобы оставлять комментарии