Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Подключение нагрузки к делителю
Выше мы рассматривали совсем идеальные условия для работы делителя. На практике не все так просто, когда к выходу Out подключат нагрузку, который потребляет ток: В данном случае напряжение нашего выхода Out не можем рассчитать правильно, опираясь только на данные значений R1 и R2, так как R4, который символизирует на схеме нагрузку, провоцирует дополнительное падение напряжения. Примем тот факт, что нам известен ток нагрузки в размере 10 мА, при предоставленных на Out 8 Вольт. Тогда мы можем вычислить сопротивление нагрузки: Rнагр = U/I = 8В/0.01A = 800 Ом Мы можем рассмотреть нижнюю часть делителя в виде двух сопротивлений, которые соединены параллельно, в случае схемы с подключенной нагрузкой: Далее используем общую формулу расчета Out и получаем: Потеря составляет 10-7,3=2,7В. Потери зависят от величины номинала R2 по отношению к сопротивлению нагрузки (R4 нагрузка). Чем больше номинал R2 от сопротивления нагрузки, тем сильнее будет эффект потери напряжения. Для уменьшения этого эффекта можно использовать R1 и R2 по номиналам, например, в 10 раз меньше, то есть R1 = 10 Ом, R2 = 40 Ом. Обратите внимание на рис. 4, изменились номиналы резисторов, но пропорция сохранена. Так как сохраняются пропорции, то напряжение Out не изменится: UOut = 10 * 40 / (10+40) = 8 В Но вот потери напряжения уменьшаются: В данном подходе есть больше количество минусов: довольно много энергии будет уходить в землю, даже при отключенной нагрузке. В случае, если электронное устройство будет запитано от сети, то потеря энергии не столь существенна, как при питании от батарейки. Помимо растрат энергии впустую, в этом подходе есть еще один момент, о котором стоит помнить всегда- это предельная мощность резисторов. Рассмотрим эту проблему на примере вышеприведенных схем, рассчитаем нагрузку на R1 в схеме на Рис 3, который выше: А теперь рассчитаем нагрузку на этот же резистор, но в случае схемы с Рис 4: Наглядно понятно из этих расчётов, что применять схему на Рис 4 на практике довольно опасно, так как нагрузка в 2.5 Вт выше максимальной мощности самых распространенных резисторов. Если попытаться воспользоваться схемой с Рис 4 с применением сниженных номиналов и резисторов стандарта 0.25 Вт либо 0.5 Вт, то в результате, вероятнее всего, будет возгорание.
Применимость На практике делитель напряжения может применяться для получения необходимого пониженного напряжения для нагрузки, которая не является силовой. Довольно часто применяют делитель напряжения для снятия показаний с датчиков. Есть большая линейка компонентов, которые изменяют характеристики, в данном случае сопротивление, в зависимости от окружающей среды. Например, фоторезистивные элементы изменяют свое сопротивление в зависимости от интенсивности освещения, которое попадает на них, термисторы изменяют свое сопротивление от нуля до порогового значения в зависимости от температуры. Исходя из этого, возникает возможность замены одного из резисторов в приведенной схеме на фоторезистор или термистор и т.д. Соответственно выходное напряжение на Out будет изменяться в зависимости от окружающих условий. которые оказывают влияние на датчик. В дальнейшем выход Out возможно подключить к аналоговому входу микроконтроллера, например Arduino, и получать информацию о параметрах окружающей среды (освещенность, температура и др.) Значение Out рассчитывается, исходя из параметров компонента из документации при определенных условиях среды и формулы расчёта Out, которую мы уже обсудили выше. Также имеет место практика управления затвором/базой транзистора. Важно: l Нужно помнить, что напряжение выхода Out будет неравномерным, если нагрузка будет неравномерно во времени потреблять ток. Т.е. От изменения мощности потребителя будет изменяться напряжение. l Данный способ получения пониженного напряжения не является подходящим для подключения мощных нагрузок, в виде лент светодиодов, моторов и прочего. l Большие номиналы делящих резисторов вызывают дополнительное падение напряжения, которое провоцирует сама нагрузка, что нежелательно. l Меньшие номиналы делящих резисторов провоцируют больший расход энергии впустую, выше нагрузка на сами резисторы Время заряда конденсатора на примере RC цепочки. Резистор — его задача ограничивать ток. Это статичный элемент, чье сопротивление не меняется, про тепловые погрешности сейчас не говорим — они не слишком велики. Ток через резистор определяется законом ома — I=U/R, где U напряжение на выводах резистора, R — его сопротивление.
У конденсатора есть интересное свойство — когда он разряжен то ведет себя почти как короткое замыкание — ток через него течет без ограничений, устремляясь в бесконечность. А напряжение на нем стремится к нулю. Когда же он заряжен, то становится как обрыв и ток через него течь перестает, а напряжение на нем становится равным заряжающему источнику. Получается интересная зависимость — есть ток, нет напряжения, есть напряжение — нет тока. А как быстро заряжается конденсатор? В идеальных условиях, когда у нас бесконечно мощный источник напряжения с нулевым внутренним сопротивлением, идеальные сверхпроводящие провода и абсолютно безупречный конденсатор — этот процесс будет происходить мгновенно, с временем равным 0, равно как и разряд. Но в реальности всегда существуют сопротивления, явные — вроде банального резистора или неявные, такие как сопротивление проводов или внутреннее сопротивление источника напряжения. В этом случае скорость заряда конденсатора будет зависеть от сопротивлений в цепи и емкости конденсатора, а сам заряд будет идти по экспоненциальному закону.
А у этого закона есть пара характерных величин: l Т — постоянная времени, это время при котором величина достигнет 63% от своего максимума. 63% тут взялись не случайно, тут прямая завязка на такую формулу: VALUE T=max—1/e*max. l 3T — а при троекратной постоянной значение достигнет 95% своего максимума. Постоянная времени для RC цепи Т=R*C. Чем меньше сопротивление и меньше емкость, тем быстрей конденсатор заряжается. Если сопротивление равно нулю, то и время заряда равно нулю. Рассчитаем за сколько зарядится на 95% конденсатор емкостью 1uF через резистор в 1 кОм: T= C*R = 10-6 * 103 = 0.001c 3T = 0.003c через такое время напряжение на конденсаторе достигнет 95% от напряжения источника. Разряд пойдет по тому же закону, только вверх ногами. Т.е. через Твремени в на конденсаторе останется всего лишь 100% — 63% = 37% от первоначального напряжения, а через 3T и того меньше — жалкие 5%. Два вида включения RC цепочки: Интегрирующая и дифференцирующая. Они же ФНЧ (фильтр низких частот) и ФВЧ (фильтр высоких частот). Фильтр низких частот без изменений пропускает постоянную составляющую (т.к. ее частота равна нулю, ниже некуда) и подавляет все что выше чем 1/T. Постоянная составляющая проходит напрямую, а переменная составляющая через конденсатор гасится на землю. Такой фильтр еще называют интегрирующей цепочкой.
Фильтр высоких частот работает наоборот. Он не пускает постоянную составляющую (т.к. ее частота слишком низка — 0) — ведь конденсатор для нее равносилен обрыву, а вот переменная составляющая пропускается через конденсатор без проблем. Дифференцирующей цепью ее называют потому, что на выходе у нас получается дифференциал входной функции, который есть не что иное как скорость изменения этой функции. l На участке 1 происходит заряд конденсатора, а значит через него идет ток и на резисторе будет падение напряжения. l На участке 2 происходит резкое увеличение скорости заряда, а значит и ток резко возрастет, а за ним и падение напряжения на резисторе.
l На участке 3 конденсатор просто удерживает уже имеющийся потенциал. Ток через него не идет, а значит на резисторе напряжение тоже равно нулю. l Ну и на 4м участке конденсатор начал разряжаться, т.к. входной сигнал стал ниже чем его напряжение. Ток пошел в обратную сторону и на резисторе уже отрицательное падение напряжения.
|
||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 140; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.131.168 (0.009 с.) |