Калькулятор делителя напряжения на резисторах

Такие устройства используют для сотворения подходящего напряжения в определенном узле электрической схемы. Это нужно для обеспечения функциональности регуляторов, фильтров, датчиков. При помощи представленных ниже сведений можно выяснить, как высчитать падение напряжения на резисторе без помощи других и с применением автоматических калькуляторов. Приятные примеры и квалифицированные советы понадобятся на практике.

Схемы делителей напряжения

Резистивный делитель напряжения

В общем случае устройства этого типа делают преобразование по формуле Uвых=Uвх*К, где:

• Uвх (вых) – напряжения на входе и выходе, соответственно;
• К – корректирующий множитель, обозначающий передающие возможности узла.

Если взять 1-ый пример из рис. выше, для уточнения сущности процессов подойдет 2-ой закон Кирхгофа. В согласовании с этим правилом, общее значение напряжений на последовательно соединенных резисторах будет равно сумме ЭДС на каждом элементе. Так как ток не меняется в замкнутом контуре, для расчета можно применять закон Ома:

U (напряжение) = I (ток) * R (электрическое сопротивление)

Нижнюю часть схемы (плечо) применяют для получения нужного конфигурации входного параметра.

Виды и принцип деяния

В данной публикации тщательно рассмотрен резистивный делитель напряжения. Предполагается линейность свойства цепи. В таких схемах упрощен расчет сопротивления для снижения напряжения до нужного уровня. При подключении источника неизменного тока происходит деление напряжений прямо пропорционально значениям электрических сопротивлений нижнего и верхнего плеча.

Цепи с реактивными чертами

Если составить аналогичную схему с конденсаторами, то на вход для поддержания обычной функциональности придется подать синусоиду. В данном случае также будет выполнено рассредотачивание напряжений на элементах с емкостными чертами. Но этот процесс нужно рассматривать в динамике, с учетом частоты и соответственного конфигурации амплитуды. Аналогичную методику используют при работе с индуктивными компонентами.

Значения реактивных сопротивлений:

• Rc=1/(2*f*π*C);
• RL=2*f*π*C.

По формулам видно, что сопротивление конденсатора/ катушки назад (прямо) пропорционально емкости/ индуктивности. Соответственно выбирают значения частей для деления напряжения.

В представленных примерах принимают нескончаемо огромным внутреннее сопротивление нагрузки. Для реальных расчетов пользуются более сложными формулами с поправочными коэффициентами. Учитывают действительные всеохватывающие свойства цепей.

К сведению. В стабилизаторах напряжения и некоторых других устройствах сопротивление плеча делителя обладает нелинейными параметрами.

Схема делителя напряжения на резисторах

Такие схемы применяют для уменьшения выходного напряжения до подходящего значения. Деление делают в пропорциях, которые предусмотрены конструкторским проектом. Нужно учесть реальное воздействие нагрузки. Уточняют мощность употребления, дабы подобрать подходящий резистор нижнего плеча.

Расчет делителя напряжения на резисторах

В простейшей схеме используют два резистора. По мере надобности количество компонент наращивают для обеспечения ступенчатой регулировки. Дабы высчитать делитель напряжения, калькулятор онлайн применять не непременно. Приведенная ниже подробная аннотация поможет получить четкий итог своими силами за пару минут.

Формула делителя напряжения

Для примера взяты определенные значения:

• Входного неизменного напряжения (Uвх) – 20 Вольт;
• Сопротивления резисторов R1 и R2 – 20 и 50 кОм, соответственно.

Самостоятельный расчет резистивного делителя онлайн

Уменьшение входного напряжения вдвое получится при равных значениях сопротивлений резисторов. Для реального примера придется высчитать пропорцию, пользуясь формулой закона Ома:

Подставив начальные значения, нетрудно выяснить силу тока, протекающего по данной последовательной цепи:

20/ (20 000 + 50 000) = 0,000286 А

На отдельных элементах падения напряжения составят:

• UR1 = 0,000286 * 20 000 = 5,72 V;
• UR2 = 0,000286 * 50 000 = 14,3 V.

Для конкретного расчета напряжения на рабочем плече можно воспользоваться формулой:

UR2 = Uвх * R2/ (R1+R2)

Расчет делителя напряжения калькулятором онлайн

Надлежащие программы предлагают гостям «Паяльник» и другие спец веб-сайты безвозмездно и без регистрации. В стандартной форме заполняют «окошки» с напряжением на входе и выходе. После доказательства автоматом осуществляется расчет с отображением значений электрических сопротивлений резисторов и рассеиваемых мощностей.

Как понятно из примера, главные формулы не отличаются завышенной сложностью. Но автоматический расчет делителя напряжения на резисторах онлайн (online) позволяет делать неоднократные теоретические опыты с наименьшими затратами времени. Таковой инструмент понадобится для четкого определения главных характеристик делителя.

Таблица расчетов

Приведенные числа показывают, что для существенного уменьшения Uвых сопротивление R1 должно быть существенно больше R2. Оборотные пропорции используют для примерного равенства напряжений на входе и выходе.

Совокупные утраты в цепи определяют по рассеиваемой мощности. Чем меньше сопротивление, тем посильнее ток. Для самостоятельных расчетов пользуются формулой:

Использование

Внедрение таковой схемотехники на практике показывают следующие примеры. Для расчетов электрических характеристик без учета сопротивления нагрузки подходят рассмотренные выше ручные и автоматические методики.

Потенциометры

Если резистор оснастить ползунком и подходящим приводом, сопротивления можно будет поменять плавненько. Это решение позволяет поточнее поменять напряжения на выходе, по сопоставлению с дискретными схемами. Главный недочет – усложнение конструкции, что, не считая удорожания, понижает надежность. Приходится обеспечивать плотность рабочей зоны для исключения загрязнения и предотвращения коррозийных процессов.

Принципная схема потенциометра

Резистивные датчики

В этом варианте пользуются способностью некоторых материалов наращивать/ уменьшать электрическое сопротивление под воздействием температуры, светового потока, других наружных воздействий. Сделанный на базе этих принципов датчик устанавливают в плечо делителя. По уровню напряжения на выходе держут под контролем изменение соответственных характеристик.

Цепи оборотной связи в усилителях

Таким решением обеспечивают нужный коэффициент усиления. На представленной ниже схеме этот параметр не будет никогда ниже единицы. Для увеличения уровня преобразования наращивают значение сопротивления R2 по отношению к R1.

Делитель напряжения в цепи оборотной связи

Простые электрические фильтры

Для фильтрации подменяют конденсатором резисторы R1 либо R2. В первом варианте устройство беспрепятственно пропускает высокочастотные составляющие. При понижении частоты до определенного уровня реактивное сопротивление возрастает, препятствует прохождению тока. Аналогичным образом делают конфигурации в нижнем плече делителя с целью отсечения низких частот.

Усилитель напряжения

Переменным резистором изменяют уровень сигнала для получения нужной громкости звучания. В таких устройствах используют элементы с логарифмической чертой конфигурации сопротивления, что отлично соответствует естественному механизму восприятия человечьими органами слуха.

Параметрический стабилизатор напряжения

В таких схемах нижнее плечо делителя можно сделать с применением стабилитрона. Его вольтамперные свойства выбирают таким макаром, дабы выходное напряжение сохраняло необходимое значение при изменении входных характеристик.

Ограничения в применении

Из приведенных в таблице примеров расчетов отлично видно, как существенно растут утраты при уменьшении сопротивления цепи. Энергия расходуется впустую для нагрева окружающей среды. При большой мощности рассеивания приходится применять принудительные системы остывания, пассивные радиаторы.

В приведенных расчетах не учитывалась нагрузка. Если добавить соответственное реальным условиям сопротивление, образуются дополнительные утраты в параллельной цепи.

Воздействие сопротивления нагрузки

На первой части рисунка изображен типовой делитель, обеспечивающий выходное напряжение 5 V. При потреблении тока 0,01 А сопротивление нагрузки составит 0,5 кОм. Пользуясь формулой расчета для параллельной цепи, нетрудно узнать суммарное значение R = 1/(1/R2 + 1/Rнагрузки) = 0,25 кОм. Это добавление уменьшит плановое значение Uвых до 3,46 V.

Уменьшением R2 можно понизить вредное воздействие на выходное напряжение (4,75 V). Но таковой метод, приведенный на 2-ой части рисунка, сопровождается значительными энергопотерями. Ток будет перейти по участку с наименьшим сопротивлением, не выполняя полезные функции. В данном примере нужно избрать R1, рассчитанный на мощность более 2 Вт, дабы обеспечить надежную работу устройства.

Нормативно-техническая документация

Изучить эталоны по этой теме можно в ГОСТе 11282-93. Эталон действует с 1 января 1996 г. Последние конфигурации изготовлены 12 сентября 2018 г.

В документе приведены сведения о допустимых погрешностях, допусках и других нормативах.

Делитель напряжения

В базе принципа деяния устройства, уменьшающего нагрузку сети, лежит 1-ый закон Кирхгофа: сумма сходящихся в узле токов равна нулю.

Механизм работы у всех однообразный: в них есть U начальное: такое же, как в источнике питания и получаемое на выходе из сети, зависящее от соотношения резисторов в плечах делителя. Схема, позволяющая осознать принцип деяния:

Различают различные устройства, зависимо от частей в составе:

• резистивный — более популярен из-за простоты устройства.
• ёмкостный;
• индуктивный.

Подключение нагрузки

С делителем напряжения не всё так просто, когда к выходному подключения подключается какой-нибудь потребитель тока, который ещё именуют нагрузкой

Читайте также: Как работает шим контроллер в блоке питания

В данном случае V out

уже не может быть расчитано только на базе значений
V in
,
R1
и
R2
: сама нагрузка провоцирует дополнительное падение напряжения (voltage drop). Пусть нагрузкой является нечто, что потребляет ток в 10 мА при предоставленных 5 В. Тогда её сопротивление

В случае с подключеной нагрузкой следует рассматривать нижнюю часть делителя, как два резистора соединённых параллельно:

Подставив значение в общую формулу расчёта V out

Как видно, мы утратили более полутора вольт напряжения из-за подключения нагрузки. И тем ощутимее будут утраты, чем больше номинал R2

по отношению к сопротивлению
L
. Дабы нивелировать этот эффект мы могли бы применять в качестве
R1
и
R2
резисторы, к примеру, в 10 раз наименьших номиналов.

Пропорция сохраняется, V out

А утраты уменьшатся:

Но, у понижения сопротивления делящих резисторов есть другая сторона. Огромное количество энергии от источника питания будет уходить в землю. В том числе при отсоединённой нагрузке. Это маленькая неувязка, если устройство питается от сети, но — нерациональное расточительство в случае питания от батарейки.

Не считая того, необходимо держать в голове, что резисторы расчитаны на определённую предельную мощьность. В нашем случае нагрузка на R1

А это в 4-8 раз выше наибольшей мощности самых распространённых резисторов! Попытка пользоваться описанной схемой со сниженными номиналами и стандартными 0.25 либо 0.5 Вт резисторами ничем неплохим не завершится. Очень возможно, что результатом будет возгарание.

Читайте также: Что такое галогенная лампа: механизм работы, устройство

Формула для расчёта делителя напряжения

Как высчитать резистор для снижения напряжения ?

Для расчёта получаемой в конечном итоге нагрузки, необходимо знать следующие данные: U начальное и значение сопротивления в каждом из составных частей.

Делитель рассчитывается с учётом того, что проходящий через него ток минимум в 10 раз больше, чем на выходе и меньше, чем входящий в сеть.

Можно высчитать общее сопротивление в резисторах:

В параллельно соединённых резисторах U1=U2, из это можно прийти к выводу, что в сети протекает общий ток: I=I1+I2

Отыскать общий ток можно, зная закон Ома

Формула для расчета делителя напряжения

Начинающие радиолюбители нередко задаются основным вопросом, как верно высчитать напряжение после резистора. Для этого следует знать, какой ток пойдет по цепи. В простых схемах неизменного тока его вычисляют по линейному закону Ома. Формула расчета смотрится U=I*R, где:

• U — напряжение, В;
• I — ток, А;

В цепях с синусоидальным током, где находится реактивное сопротивление катушки либо конденсатора, формула смотрится как R=1/(2*pi*f*L) и R=1/(2*pi*f*C) соответственно. В формуле применены характеристики:

График зависимости характеристик от сопротивления

• R — реактивное сопротивление;
• R — сопротивление, Ом.
• pi — неизменное число Пи, равное 3,14;
• f — частота, Гц;
• L — индуктивность катушки, Генри;
• C — емкость конденсатора, Фарад.

Получив в расчетах внутреннюю резистивность частей, дальше можно пользоваться линейной формулой для вычисления выходного значения.

На резисторе

В схеме делителя всегда участвует не меньше 2-ух узлов нагрузки. Их коэффициенты могут быть равны другу, но и отличаться. Потому иногда появляется необходимость получить номинал выходного вольтажа для каждого из них. Для этого применяют всем известную формулу закона Ома: U=I*R.

Для вас это будет любопытно Все об скважности сигнала

После резистора

Для расчета показателя после резистора нужно учесть номиналы обоих частей, так как они работают вместе вместе. Применив закон Ома, выходит такая формула: Uвых=Uпит*R1/(R1+R2), где:

Читайте также: Блок питания из ЭПРА своими руками

• Uвых — вольтаж на выходе, В;
• Uпит — входной вольтаж, В;
• R1 — 1-ый узел, Ом;
• R2 — 2-ой узел, Ом.

Падение потенциалов за резистором рассчитывают для каждого узла в отдельности. Другими словами для второго элемента формула будет смотреться так: Uвых=Uпит*R2/(R1+R2).

Делитель позволяет разработчикам получить несколько номинальных значений выходного напряжения от 1-го питающего источника. По этой причине схема получила обширное использование в электронике как в понижающих блоках питания, так и в качестве интегрированного узла электроцепи.

Расчет делителя напряжения на резисторах, конденсаторах и индуктивностях

Делитель на резисторах — отличается собственной универсальностью: применяют при неизменном и переменном токе, но только при пониженном сопротивлении цепи.

Согласно закону Ома и правилу Кирхгофа через всю цепь будет перейти один и тот же ток.

Тогда на каждом из резисторов: U1= I х R1 и U2 = I х R2 Ток в цепи устройства:

Уменьшение на конденсаторах используют для цепей с высочайшим переменным током. В нём малая энергопотеря на выходе. Реактивное сопротивление конденсатора находится в зависимости от его электроёмкости и частоты напряжения в цепи.

Формула для вычисления сопротивления:

Делитель на индуктивностях применяется при переменном низком токе на больших частотах. Сопротивление катушки переменного тока прямо пропорционально находится в зависимости от индуктивности и частоты. У провода катушки имеется активное сопротивление, из-за чего мощность такового устройства больше, чем у аналогов.

Сопротивление катушки находится по формуле:

Механизм работы делителя напряжения

В состав простейшей понижающей схемы всегда заходит не меньше 1-го резистора. Если элементы владеют одинаковыми коэффициентами сопротивляемости электронов, то на выходе вольтаж понизится вдвое. Для каждого узла снижение рассчитывается по закону Ома.

Для вас это будет любопытно Особенности ватта и вольта

Внимание! Сумма пониженных величин в каждой точке равна общему вольтажу источника питания.

Схема с несколькими резисторами

Резисторы применяют в принципных схемах с источником питания неизменного тока. В цепях переменного напряжения находится к тому же реактивное сопротивление, куда входят конденсаторы, индуктивные катушки и другие элементы с электромагнитными полями.

В цепях с синусоидальным током в качестве резистивного элемента выступает конденсатор либо катушка. Их именуют емкостными. Расчет ведется уже по другой формуле, так как емкость конденсаторов назад пропорциональна их реактивному сопротивлению. Для вычисления резистивной составляющей нужно учесть неизменное число ПИ, частоту синусоидального тока (Гц) и емкость (Фарад). Таким макаром выходит, что с повышением емкости падает сопротивление и напротив.

Не считая конденсаторов, в качестве реактивных компонент также могут выступать индуктивные катушки, которые могут находиться в платах переменного тока. Коэффициент реактивного сопротивления обмоток также прямо пропорционален их номинальным значениям. Для вычислений также нужно неизменное число ПИ, частота переменного магнитного поля (Гц) и индуктивность (Генри).

Делитель на индукционных катушках

Внимание! В описании выше токовая нагрузка равна бесконечности, потому все значения верны только при приобретенных показателях делителя на сопротивления нагрузки. Они в пару раз больше внутреннего.

Практическое использование параллельного и последовательного соединения

Составные элементы устройства соединяют в цепь, дабы получить из сети подходящую для устройства часть энергии.

Пример работы делителя напряжения на фоторезисторе.

Начальное сопротивление изменяется от 1кОм в момент полного освещения до 10кОм при отсутствии света, то можно прирастить спектр сопротивления. При добавлении резисторов с R=5,6кОм, исходящее напряжение изменяется следующим образом:

Таким макаром, возрастает спектр выходного напряжения, и оно становится подходящим для большинства сетей.

Потенциометры

Потенциометры применяют в качестве делителя в системе с неизменным током. Их используют в главном для конфигурации отдельных характеристик в механизме.

Как работает делитель напряжения на резисторах

Для того, дабы разобраться в механизме работы резисторного делителя напряжения и осознать, как высчитать делитель напряжения на резисторах, следует ознакомиться с его принципной схемой (см. картину ниже — несколько вариантов изображения делителя). Схема содержит в себе входное напряжение и два резистора.

Резистор, находящийся поближе к плюсу входного напряжения Vвх

Читайте также: Ремонт и диагностика электронных схем. Способы ремонта электронных сигарет. Какие поломки можно убрать своими руками

, обозначен
R1
, резистор находящийся поближе к минусу обозначен
R2
. Падение напряжения
Vвых
— это пониженное выходное напряжение, приобретенное в итоге резисторного делителя напряжения. Для расчета выходного напряжения следует знать три величины из приведенной схемы — входное напряжение и сопротивление обоих резисторов.

Расчет делителя напряжения на резисторах основан на законе Ома .

V вых = R2 х V вых / R1 + R2

Эта формула указывает, что выходное напряжение резисторного делителя прямо пропорционально входному напряжению и назад пропорционально отношению сопротивлений R1 и R2. На этом принципе работают потенциометры (переменные резисторы) и многие резистивные датчики, к примеру, датчик освещенности на фоторезисторе . Смотрите калькулятор делителя напряжения на резисторах онлайн.

Делитель напряжения применяется, если необходимо получить данное напряжение при условии стабилизированного питания. На данный момент мы побеседуем о неизменном токе и резисторных делителях. О делителях с внедрением конденсаторов, диодов, стабилитронов, индуктивностей и других частей будет отдельная статья. Подпишитесь на анонсы, дабы ее не пропустить. В конце для примера расскажу, как выполнить делитель напряжения для осциллографа, дабы снимать осциллограммы высокого напряжения.

Резисторные делители также могут применяться для уменьшения в данное количество раз сигналов сложной формы. На делителях напряжения с регулируемым коэффициентом ослабления строятся, к примеру, регуляторы громкости.

Переменный резистор в качестве делителя напряжения

Переменный резистор позволяет напряжению изменяться более плавненько. Работает он так: последние выводы подключаются к положительному и отрицательному заряду, а из центрального на выходе выходит пониженное напряжение

Делитель используют в разных конструкциях, если нагрузка сети очень высока для устройства, в датчиках и электронных схемах. Он является одним из главных качеств электроники, позволяет приспособить характеристики сети для механизма. Сейчас вы понимаете, зачем используют резисторный делитель, главные для применения вычисления, к примеру, как высчитать резистор для снижения напряжения.

Калькулятор делителя напряжения на резисторах

Дабы задать режим работы транзистора, стабилитрона либо операционного усилителя, нужно приготовить для них определённое напряжение. В большинстве случаев этим занимается делитель напряжения — обычная схема из 2-ух резисторов. Ранее мне всегда хватало калькуляторов на веб-сайте joyta.ru. Но когда был нужен делитель с подстроечным резистором, приходилось вручную добавлять его сопротивление то к одному, то к другому плечу, дабы выяснить спектр регулировки. В один прекрасный момент мне это надоело, и я собрался сделать удачный инструмент для расчётов всех делителей.

Вышли три таблички в форматах:

LibreOffice 6.3 (.ods)

Excel 97-2003 (.xls)

На каждом листе-калькуляторе есть короткая аннотация, а тут я расскажу о них тщательно.

«Непростой» делитель (подбор сопротивления, расчёт напряжений)

На 1-ый взор эта разновидность делителя кажется сложной, а формулы и совсем отпугивают. Но подстроечный резистор, включённый по схеме потенциометра, делает схему очень прогнозируемой. Сопротивление R2 всегда повсевременно, потому ток делителя не изменяется, и рассчитать спектр регулировки напряжения до боли просто.

Калькулятор построен так, что после расчётов можно распечатать его страничку со всеми плодами. Если вдруг пригодится перечесть делитель — есть формулы на картинке. Справа висит таблица стандартных номиналов радиодеталей — дабы вы не кошмарили магазины сказочными резисторами на 77 кОм.

Аннотация:
1. Задать входное напряжение Uвх.
2. Установить R2max и R2.1 в нули. R2.2 обнулится автоматом.
3. Подобрать такие R1 и R3, дабы Uвых среднее было близким к подходящему.
4. Для четкой регулировки укажите наибольшее сопротивление подстроечного резистора R2max.
5. Калькулятор выдаст спектр регулировки (Umin, Umax) и текущее значение Uвых. Последнее можно поменять, увеличив сопротивление R2.1.
6. В реальную схему заместо потенциометра можно поставить неизменные R2.1 и R2.2 рассчитанных номиналов.

Ещё калькулятор умеет считать напряжение самого обычного двухрезисторного делителя. Для этого нужно указать значения R1 и R3 при R2max и R2.1 = 0.

Замечание вообщем про любые делители напряжения:
Ток делителя Iдел должен быть в 10 и поболее раз больше, чем ток нагрузки. По другому её сопротивление войдёт в состав R3, R2.2 и собьёт настройку. Потому делители применяются там, где токи маленькие — до нескольких 10-ов миллиампер. Если же вы надумали выполнить авто зарядку для телефона через делитель — вы погорячились. И резисторы ваши тоже очень стремительно разгорячатся на 10 амперах. Не нужно так.

Делитель с подстройкой верхнего плеча (расчёт сопротивления, расчёт напряжений)

Тут нижний вывод подстроечного резистора R2 соединён со средним выводом и выходом делителя, потому практически R2 заходит в состав R1 — верхнего плеча.

Этот калькулятор чуток удобнее — он рассчитывает R1 и R2 для данного выходного напряжения и R3. Не придётся длительно перебирать номиналы, дабы попасть в подходящий спектр напряжений.

Аннотация:
1. Задать входное и выходное напряжения Uвх, Uвых.
2. Установить R1, R2max и R2* в нули.
3. Избрать R3 из таблицы стандартных номиналов и внести его в графу. Калькулятор выдаст расчётное значение суммы R1 и R2.
4. Задать стандартный номинал R1 — меньше, чем сумма R1+R2.
5. Указать наибольшее сопротивление подстроечного резистора R2max. Итоговая сумма R1+R2max должна быть больше расчётного значения. Чем поближе R1 к сумме и чем меньше R2, тем уже спектр регулировки Umin, Umax.
6. В графу R2* можно внести четкое значение резистора, дабы узреть, какое при всем этом будет напряжение на выходе Uвых. И для реальной схемы дополнить R1 непосредственно этим R2*.

Можно высчитать и обычной делитель на 2-ух резисторах, если указать значения R1 и R3 при R2max и R2* = 0.

Делитель с подстройкой нижнего плеча (расчёт сопротивления, расчёт напряжений)

Схема напротив — тут верхний вывод подстроечного резистора R2 соединён со средним выводом и выходом делителя, потому практически R2 заходит в состав R3 — нижнего плеча.

Этот калькулятор считает R1 по данному выходному напряжению, R2 и R3.

Аннотация:
1. Задать входное и выходное напряжения Uвх, Uвых.
2. Установить R1, R2max и R* в нули.
3. Избрать R3 из таблицы стандартных номиналов и внести его в графу. Калькулятор выдаст расчётное значение R1.
4. Задать наибольшее значение R2max и (опционально) R2*. Чем меньше R2max, тем уже будет спектр регулировки Umin, Umax.
5. Задать стандартный номинал R1, близкий к рассчитанному.
6. Калькулятор высчитает Uвых и спектр регулировки Umin, Umax.
7. В графу R2* можно внести четкое значение резистора, дабы скорректировать Uвых. И для реальной схемы дополнить R3 непосредственно этим R2*.

По-прежнему, делитель на 2-ух резисторах можно высчитать, указав значения R1 и R3 при R2max и R2* = 0.