- Práce s aktuálním děličem obvodu
- Testování obvodu proudového děliče v hardwaru
- Aktuální aplikace děliče
Při návrhu elektronického obvodu existuje spousta situací, kdy obvod vyžaduje různé hodnoty zdrojů napětí a proudu. Například při nastavování přednastaveného napětí pro Op-Amp je velmi běžné použít k získání požadovaných hodnot napětí obvod děliče potenciálu. Ale co když potřebujeme konkrétní hodnotu proudu? Podobně jako dělič napětí existuje další typ obvodu, který se nazývá dělič proudu, který lze použít k rozdělení celkového proudu na několik v uzavřeném obvodu. V tomto výukovém programu se tedy naučíme, jak vytvořit jednoduchý obvod děliče proudu pomocí odporové metody (pouze pomocí odporů). Nezapomeňte, že je také možné vytvořit dělič proudu pomocí induktorů a práce obou obvodů bude stejná.
Práce s aktuálním děličem obvodu
Rezistor je nejpoužívanější pasivní komponentou v elektronice a je velmi snadné sestavit dělič proudu pomocí odporů. Dělič proudu je lineární obvod, který rozděluje celkový proud protékající do obvodu a vytváří dělení nebo produkuje zlomek celkového proudu.
Podle pravidla děliče proudu se proud protékající jakoukoli paralelní větví obvodu bude rovnat součinu celkového proudu a poměru odporu opačné větve k celkovému odporu. Takže s pravidlem děliče proudu můžeme vypočítat proud protékající větví, pokud známe celkovou hodnotu proudu a odporu ostatních větví. Jak budeme pokračovat, budeme o tom více rozumět.
Rozdělovač proudu lze snadno vytvořit pomocí KCL (Kirchhoffův aktuální zákon) a Ohmova zákona. Podívejme se, jak toto rozdělení probíhá do paralelně zapojeného odporového obvodu.
Na výše uvedeném obrázku jsou paralelně zapojeny dva odpory o odporu 1 Ohm, což jsou R1 a R2. Tyto dva odpory sdílejí celkový proud protékající rezistorem. Protože napětí na těchto dvou rezistorech je stejné, lze proud protékající každým odporem vypočítat pomocí vzorce děliče proudu
Celkový proud je tedy podle součtu Kirchoffova zákona I Total = I R1 + I R2.
Nyní k nalezení proudu každého odporu použijeme Ohmův zákon I = V / R na každém odporu. V takovém případě, I R1 = V / R1 a I R2 = V / R2
Proto pokud použijeme tyto hodnoty v I Total = I R1 + I R2, celkový proud bude
Celkový proud = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Tím pádem, V = I celkem (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I celkem (R1R2 / R1 + R2)
Pokud tedy můžeme vypočítat celkový odpor a celkový proud, pak pomocí výše uvedeného vzorce můžeme získat dělený proud přes odpor. V současné pravidlo dělič vzorce spočítat proud přes R1 může být podáván jako
I R1 = V / R1 = I celkem I R1 = I celkem (R2 / (R1 + R2))
Podobně lze vzorce vzorce aktuálního děliče pro výpočet proudu přes R2 zadat jako
I R2 = V / R2 = I celkem I R2 = I celkem (R1 / (R1 + R2))
Proto, pokud jsou rezistory více než dva, je třeba vypočítat celkový nebo ekvivalentní odpor, aby bylo možné zjistit dělený proud v každém rezistoru pomocí vzorce
I = V / R
Testování obvodu proudového děliče v hardwaru
Podívejme se, jak tento aktuální dělič funguje ve skutečném scénáři.
Ve výše uvedeném schématu jsou tři odpory, které jsou připojeny k pevnému nebo stálému zdroji proudu 1A. Všechny rezistory jsou dimenzovány na 1 Ohm. Proto R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Tento obvod je testován v nepájivém poli připojením odporů jeden po druhém v paralelní konfiguraci se zdrojem konstantního proudu 1A připojeným přes obvod. Můžete také zkontrolovat tento jednoduchý obvod s konstantním proudem, abyste se dozvěděli, jak funguje zdroj proudu a jak si jej vytvořit sami. Na níže uvedeném obrázku je přes obvod připojen jeden rezistor.
Při připojení přes rezistor ukazuje proud na multimetru 1A. Dále je přidán druhý 1 ohmový rezistor. Proud klesl na polovinu, přibližně 500 mA v každém rezistoru, jak je uvedeno níže
Proč se to stalo? Zjistíme to pomocí výpočtu aktuálního děliče. Pokud jsou paralelně zapojeny dva rezistory o odporu 1 Ohm, bude ekvivalentní odpor -
Ekvivalent R = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 ohmu
Proto, když jsou paralelně zapojeny dva 1 Ohm odpor, ekvivalentní odpor se stal 0,5 Ohm. Takže proud procházející R1 je
I R1 = I celkem (ekvivalent R / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 A
Stejné množství proudu protéká druhým odporem, protože R2 je stejný odpor 1 Ohm a proud je konstantní až do 1A. Multimetr ukazuje přibližně 0,5 A, které protékají dvěma odpory.
Nyní je v obvodu připojen další rezistor 1 Ohm. Multimetr nyní ukazuje, že každým odporem protéká přibližně 0,33 A proudu.
Protože jsou paralelně zapojeny tři rezistory, zjistíme ekvivalentní odpor tří rezistorů zapojených paralelně
R ekvivalentní = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R ekvivalentní = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R ekvivalentní = 1/3 R ekvivalent = 0,33 Ohmy
Nyní, proud skrz každý odpor, IR = I celkem (ekvivalent R / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohms) IR = 0,33 Amp
Multimetr ukazuje, že v každém rezistoru protéká přibližně 0,33 Amp, protože všechny rezistory mají hodnotu 1 Ohm a jsou připojeny v obvodu, kde je tok proudu fixován 1A. Můžete také sledovat video na konci stránky a zkontrolovat, jak obvod funguje.
Aktuální aplikace děliče
Hlavní aplikací děliče proudu je výroba zlomku celkového proudu dostupného v obvodu. V některých případech má však komponenta, která se používá k přenosu proudu, limit toho, kolik proudu touto komponentou skutečně protéká. Nadproud způsobuje zvýšený odvod tepla a zkracuje životnost komponentů. Použitím děliče proudu lze minimalizovat proud protékající komponentou, a tak lze použít menší velikost komponenty.
Například v případě, kdy je vyžadován větší výkon rezistoru; paralelní přidání více rezistorů snižuje rozptyl tepla a menší wattové rezistory mohou dělat stejnou práci.