Skocz do zawartości

Dzielnik napięcia - teoria.


Kapat

Pomocna odpowiedź

Właśnie wałkuję książkę "Elektronika łatwiejsza niż przypuszczasz" i łapię się na banałach, które sprawiają mi trudność w zrozumieniu. Czy możecie mi wytłumaczyć o co chodzi w załączonych przeze mnie schematach? Autor tłumaczy dzielnik napięcia obciążony i nieobciążony. Czy w tym wypadku chodzi o żaróweczkę na końcu czy obciążenie potencjometru? Co daje włączenie w obwód tranzystora? Jaki z tego zysk?

Link do komentarza
Share on other sites

Na rysunku C potencjometr (zmienny dzielnik napięcia) wraz z rezystorem polaryzują bazę tranzystora, dzięki czemu na jego wyjściu mamy napięcie ustawione potencjometrem ale prąd jest wzmocniony przez sam tranzystor. Maksymalny prąd na rysunku C zależy od tranzystora a na rysunku A zależy tylko od mocy rezystorów. Napięcie obciążonego dzielnika napięcia też się zmieni ale tu już nie wiem jak.

O to chodziło?

Link do komentarza
Share on other sites

Nie wiem, czy o to chodziło 😋

Zmierzyłem napięcie na dzielniku układu a i b.

Na układzie "a" płynnie regulowałem od 0V - 4.82V (tyle, co ze źródła zasilania).

Na układzie "b" płynnie regulowałem ale już od 0.04V do 3.45V.

Czy tranzystor jakoś "odciążył" potencjometr?

Autor enigmatycznie napisał: " W takim układzie potencjometr reguluje tylko 1/100 prądu żaróweczki. Elektronik stara się, gdzie tylko to możliwe, mieć do czynienia z nieobciążonymi dzielnikami napięcia nawet kosztem zastosowania dodatkowych elementów, np. tranzystorów".

Treker przepraszam za źle umieszczone zdjęcie, poprawię się next time.

__________

Komentarz dodany przez: Treker

Możesz się poprawić nawet teraz edytując tamten post, co byłoby nawet wskazane 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Prąd nie tylko ma napięcie, ale także natężenie. Tranzystor stosuje się po to, żeby natężenie prądu przepływającego przez potencjometr było małe (wystarczające do wysterowania bramki tranzystora), żeby ten się nam za bardzo nie grzał. Przez żarówkę naturalnie chcemy przepuszczać większy prąd.

Tranzystor działa tak, że mały prąd pomiędzy bazą a emiterem steruje dużym prądem pomiędzy emiterem a kolektorem.

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Kapat, najpierw spróbuj popatrzeć dokładnie na pierwszy układ. Poniżej jest na szybko narysowany schemat, gdzie zamiast potencjometru są 2 rezystory. Oczywiście potencjometr można traktować jako dwa rezystory, więc oba układy są identyczne:

Tutaj możesz łatwo obliczyć napięcie w punkcie A, wynosi ono:

Ua = R2 / (R1 + R2) * U

Gdzie U to napięcie baterii.Możesz łatwo wyprowadzić te wzory. Jak widać rezystancja zastępcza układu to R1 + R2 (rezystory połączone szeregowo). Masz więc prąd w obwodzie:

I = U / R = U / (R1 + R2)

Teraz możesz policzyć napięcie w punkcie A. Z prawa ohma, będzie ono równe:

Ua = I * R2

Czyli:

Ua = U / (R1 + R2) * R2 (c.b.d.o)

[ Dodano: 17-01-2016, 00:16 ]

Teraz możesz popatrzeć na układ z podłączoną żarówką. Dla uproszczenia zastępujemy żarówkę rezystorem i mamy układ:

Tym razem R2 i R3 są połączone równolegle. Wzór ładniej zapisany znajdziesz w książce, ja spróbuję go zapisać na forum jako R2':

1 / R2' = 1 / R2 + 1 / R3

Czyli jest to to samo co poprzednio, ale R2 jest zastąpione przez R2', o mniejszej rezystancji. Im R3 ma mniejszą wartość tym większa jest różnica.

Ponieważ wzór na napięcie Ua jest taki jak poprzednio:

Ua = R2 * U / (R1 + R2)

Możesz w miejsce R2 wstawić R2' i np. przy użyciu Excela zobaczyć jak zmienią się wyniki - efekt powinien wyjść jak w pomiarach - tym bardziej, że żarówka ma małą rezystancję.

[ Dodano: 17-01-2016, 00:21 ]

Ostatnia wersja z tranzystorem jest nieco trudniejsza. Najłatwiej ją przeanalizować następująco:

Prąd płynący przez bazę tranzystora jest znikomy, więc możemy go pominąć. Wobec tego dostaniemy układ z pierwszego rysunku, ale w punkcie A jest podłączona baza tranzystora. Takie podłączenie nazywane jest wtórnikiem emiterowym. Charakteryzuje się ono tym, że na emiterze dostajemy napięcie w przybliżeniu równe napięciu bazy pomniejszone o 0,65V. Czyli napięcie wyjściowe to będzie Ua - 0,65V, a samo Ua możemy policzyć jak na początku - zaniedbując R3.

Jest to uproszczone rozumowanie, ale na początek powinno wystarczyć.

[ Dodano: 17-01-2016, 00:30 ]

Jak będziesz chciał poczytać więcej o tym podłączeniu tranzystora możesz przeczytać artykuł:

http://elportal.pl/pdf/k01/38_04.pdf

(wtórnik emiterowy to inaczej wspólny kolektor - tylko inna jest nazwa)

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Tak działa dzielnik napięcia (którym może być także potencjometr) niczym nieobciążony. A teraz wyobraź sobie, że dołączasz coś (żaróweczkę diodkę LED, silnik, opornik, cokolwiek) między wyjście dzielnika a masę. Niech to nowe coś ma rezystancję np. R3. Policz wtedy napięcie wyjściowe. Możesz poeksperymentować z różnymi rzeczywistymi wartościami rezystorów, np. niech zawsze R1=R2=10k a R3 zmieniaj od 100k do 1k. Na pewno zauważysz, że dzielnik napięcia działa idealnie (zgodnie z tzw. wzorem Elvisa 🙂 ) tylko wtedy, gdy rezystancja obciążenia jest bardzo duża, tj. gdy prąd płynący przez R3 jest zaniedbywalnie mały w stosunku do prądu rezystorów R1 i R2. Idealnie, gdyby R3=∞ bo wtedy rzecz sprowadza się do wzorów podanych wyżej. I dlatego w książce możesz przeczytać zdanie, o tym, że staramy się dzielników napięcia nie obciążać prądem a jeśli masz odbiornik prądu potrzebujący, po drodze musisz wstawić element separujący tak, by dzielnik "nie zauważył" obciążenia.

Z kolei w przypadku potencjometru masz fizycznie jeden opornik po którym przesuwasz ślizgacz dzieląc ścieżkę oporową na dwa mniejsze rezystory. Ich suma zawsze będzie stała, ale jeden zmienia się od 0 do R a drugi w tym czasie od R do 0 - jeśli za R przyjmiemy rezystancję całego potencjometru. Wyprowadź sobie wzór na napięcie wyjściowe w tej sytuacji i jeśli teraz narysujesz sobie wykres tego napięcia (w jakimś arkuszu kalkulacyjnym?) dla kilku położeń ślizgacza to zauważysz, że napięcie wyjściowe zmienia się od 0 do Uwej liniowo wraz położeniem "gałki". A teraz zrób to samo z potencjometrem obciążonym dodatkową rezystancją, np. 100*R, 10*R, R i R/10. Ciekaw jestem Twoich obserwacji.

EDIT: Jak zwykle pisałem za wolno i Elvis dopisał co trzeba do poprzedniego postu. Nic dodać nic ująć.

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Oh Jeez... trudna jest ta mowa, któż jej słuchać może... jak mówi dobra księga 🙂

Siedzę nad tym od rana 😋

Kiedy już wszystko zaczęło się klarować, myślałem, że zdobyłem Everest, przeczytałem post marka1707 i jestem w głębokiej i czarnej...

Obliczenia przeprowadziłem sobie sprawnie i elegancko. Choć zakręciłem się we wzorach Elvisa. Sprawdziłem przykłady z miernikiem w ręku i jest ok.

O wiele mniej rozumiem działanie tranzystora i tę zamianę bazy z kolektorem. No, i trudno mi stąd wywnioskować jaki sens miało włożenie tam tranzystora? 😃

Podsumowując:

Rozumiem, że "obciążenie" dzielnika - to właśnie ta żarówka, silnik dioda itp.

Rozumiem też, że wyliczenia pokrywają się prawie idealnie z prawdziwymi pomiarami kiedy układ jest nieobciążony.

Dlaczego zatem marek1707 napisałeś, że dzielnik napięcia działa idealnie (zgodnie z tzw. wzorem Elvisa 🙂 ) tylko wtedy, gdy rezystancja obciążenia jest bardzo duża?

Wyliczenia wyszły mi poprawnie dla nieobciążonego układu. 🤯

Resztę eksperymentów zrobię wieczorem. Wstępnie bardzo Wam dziękuję za dotychczasową pomoc. Stukam podstawy i nie chcę mieć później zaległości w tak oczywistych sprawach...

Link do komentarza
Share on other sites

Sens podłączania tranzystora jest taki, że jeśli podłączysz żarówkę, lub R3, który ma niewielką rezystancję, obniża się napięcie Ua - powinieneś uzyskać w excelu te same wyniki jak przy pomiarach - najlepiej zamiast żarówki podłącz rezystor, będzie łatwiej, a jak chodzi o obliczenia efekt ten sam.

Natomiast podłączenie tranzystora sprawia, że znika R3, czyli układ wraca do prostego układu dzielnika z R1 i R2.

W tym momencie proponowałbym potraktować tranzystor jako "magiczne pudełko" - opanuj dobrze prawa Ohma i Kirhoffa, później możesz do tranzystorów wrócić.

Link do komentarza
Share on other sites

"Dlaczego zatem marek1707 napisałeś, że dzielnik napięcia działa idealnie (zgodnie z tzw. wzorem Elvisa 🙂 ) tylko wtedy, gdy rezystancja obciążenia jest bardzo duża? "

Bo gdy rezystancja obciążenia (czyli tego dodanego R3) jest duża, to wysysa ono z dzielnika tak mało prądu, że jej obecność można wtedy zaniedbać i dzielnik wygląda na idealny, czyli pracujący zgodnie ze słynnym już wzorem Elvisa. Tym, który widziałem pisząc mój post, tj:

Ua = R2 * U / (R1 + R2)

Jeśli wyprowadzisz sobie wzór na napięcie wyjściowe dzielnika obciążonego (czyli na górze masz R1 a na dole równolegle połączone R2 i R3) a potem zaczniesz się zastanawiać co się będzie działo gdy będziesz zwiększał R3 to szybko zauważysz, że ten nowy wzór będzie się degenerował do tego powyżej (do wzoru Elvisa) gdy R3→∞ bo człony związane z R3 będą traciły na znaczeniu. Napięcie wyjściowe będzie rosło aż do tego, jakie dawałby dzielnik idealny bo w końcu R3 "zniknie" ze schematu.

I odwrotnie, gdy będziesz obciążenie dzielnika zwiększał tzn. będzie ono pobierało coraz większy prąd czyli miało coraz mniejszą rezystancję (R3→0) to napięcie wyjściowe będzie dążyło do zera.

Czy zastanowiłeś się co się dzieje z napięciem (jak się zmienia) z potencjometru obciążonego np. stałą rezystancją?

Link do komentarza
Share on other sites

No, cóż wbrew pozorom nie jest to wszystko takie łatwe jak myślałem. Tranzystor odpuszczam do czasu, kiedy solidnie zrobię ten chol...y dzielnik napięcia.

Siedzę już trzeci dzień mierzę i piszę, mierzę i piszę. Raz mi się zgadza a raz wszystko rozjeżdża. Analizuję te Wasze wskazówki słowo po słowie a i tak się lekko gubię...

Dopiero analizuję najprostszy z najprostszych dzielnik nieobciążony i z szeregowo podłączonych rezystorów.

Mam jeszcze pytania:

Elvis co znaczy to c.b.d.o?

Czyli:

Ua = U / (R1 + R2) * R2 (c.b.d.o)

Dlaczego, kiedy stosuję te wszystkie wzory, to pokrywają się one z pomiarami tylko jeżeli rezystor R2 jest większy niż R1 🤯 ? Kiedy zmieniam kolejność, to obliczenia się rozjeżdżają z pomiarami rzeczywistymi? Czy ważne jest ułożenie wartości rezystorów w dzielniku?

Link do komentarza
Share on other sites

Jakoś wyprowadzanie wzorów przypomniało mi czasy studiów...

c.b.d.o - "co było do okazania", czyli koniec dowodu 😉

https://pl.wikipedia.org/wiki/Q.e.d.

[ Dodano: 18-01-2016, 21:16 ]

Nie ma znaczenia, który rezystor ma większą, a który mniejszą wartość - nawet nie ma znaczenia czy to są rezystory. Wzór bazuje na prawie Ohma, więc jest dość podstawowy. Może coś źle mierzysz?

Link do komentarza
Share on other sites

zabiłeś mnie tym c.b.d.o 😅

R1 = 1.2k

R2 = 100

Uwe = 4.81V

I = 3.7mA

Uwy = 4.81 * 100/1300 = 0,37V

Z wyliczeń wychodzi, że na wyjściu napięcie powinno być 0.37V a mierzę i wychodzi 4.4V 🤯

Gdzie robię błąd?

Link do komentarza
Share on other sites

Jesteś pewien, że R2, czyli 100 Ohm jest podłączone do masy? Bo wynik wychodzi idealnie, ale gdyby to R2 był połączony z zasilaniem, a R1 z masą

Wartości nie mają znaczenia, ale który jest połączony z zasilaniem (R1), a który z masą (R2) już ma.

Link do komentarza
Share on other sites

Przepraszam za zamieszanie. Chyba po prostu popierniczyłem rezystory podpinając wszystko do mierzenia. Bardzo Ci dziękuję za cierpliwość. Wszystko gra. Każdy wolny czas poświęcam teraz elektronice. Wciągnęło mnie to choć głowy nie mam do matematyki. 😳

Wykorzystam jeszcze, że jesteś...

Jako R3 podpiąłem potencjometr 10k. Kiedy zwiększam rezystancję R3 rośnie napięcie na R2 czyli Uwy (?) Dobre są te moje obserwacje , czy znowu coś poknociłem?

Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.