- Funcționarea circuitului divizorului de curent
- Testarea circuitului divizorului de curent în hardware
- Aplicații curente de divizare
La proiectarea unui circuit electronic, există o mulțime de situații în care un circuit necesită valori diferite de tensiune și surse de curent. De exemplu, atunci când setați tensiunea presetată pentru un amplificator opțional, este foarte frecvent să utilizați un circuit divizor de potențial pentru a obține valorile de tensiune necesare. Dar dacă avem nevoie de o anumită valoare a curentului? Similar cu divizorul de tensiune, există un alt tip de circuit numit divizor de curent care poate fi utilizat pentru a împărți curentul total în mai mulți într-un circuit închis. Deci, în acest tutorial, vom învăța cum să construim un circuit simplu de divizare a curentului utilizând metoda rezistivă (folosind doar rezistențe). Rețineți că este posibil, de asemenea, să faceți un divizor de curent folosind inductoare și funcționarea ambelor circuite va fi aceeași.
Funcționarea circuitului divizorului de curent
Un rezistor este cea mai utilizată componentă pasivă în electronică și este foarte ușor să construiți un divizor de curent folosind rezistențe. Divizorul de curent este un circuit liniar care împarte curentul total care curge într-un circuit și creează o diviziune sau produce o fracțiune din curentul total.
Conform regulii divizorului de curent, curentul care trece prin orice ramură paralelă a unui circuit va fi egal cu produsul curentului total și raportul dintre rezistența ramurilor opuse și rezistența totală. Astfel, cu regula divizorului curent, putem calcula curentul care curge printr-o ramură dacă cunoaștem curentul total și valoarea rezistenței altor ramuri. Vom înțelege mai multe despre acest lucru pe măsură ce vom continua.
Divizorul curent poate fi construit cu ușurință folosind KCL (Legea actuală a lui Kirchhoff) și Legea Ohms. Să vedem cum are loc această diviziune într-un circuit rezistiv conectat în paralel.
În imaginea de mai sus, două rezistențe de 1 Ohm sunt conectate în paralel, care este R1 și R2. Aceste două rezistențe împart curentul total care curge prin rezistor. Deoarece tensiunea pe aceste două rezistențe este aceeași, curentul care trece prin fiecare rezistor poate fi calculat folosind formula divizorului de curent
Astfel, curentul total este I Total = I R1 + I R2 conform legii actuale a lui Kirchoff.
Acum, pentru a găsi curentul fiecărui rezistor, folosim legea lui Ohms I = V / R pe fiecare rezistor. In acest caz, I R1 = V / R1 și I R2 = V / R2
Prin urmare, dacă folosim aceste valori în I Total = I R1 + I R2, curentul total va fi
Curent total = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Prin urmare, V = I total (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I total (R1R2 / R1 + R2)
Deci, dacă putem calcula rezistența totală și curentul total, atunci folosind formula de mai sus, putem obține curentul împărțit prin rezistor. Cele mai actuale formule de reguli divizor pentru a calcula pentru curent prin R1 poate fi dată ca
I R1 = V / R1 = I total I R1 = I total (R2 / (R1 + R2))
În mod similar, formulele de regulă a divizorului curent pentru a calcula curentul prin R2 pot fi date ca
I R2 = V / R2 = I total I R2 = I total (R1 / (R1 + R2))
Prin urmare, în cazul în care rezistențele sunt mai mult de două, trebuie să calculați rezistența totală sau echivalentă pentru a afla curentul divizat în fiecare rezistor folosind formula
I = V / R
Testarea circuitului divizorului de curent în hardware
Să vedem cum funcționează acest divizor actual într-un scenariu real.
Există trei rezistențe în schema de mai sus, care sunt conectate la o sursă de curent fixă sau constantă de 1A. Toate rezistențele sunt evaluate la 1 Ohm. Prin urmare R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Acest circuit este testat în panou prin conectarea rezistențelor unul câte unul într-o configurație paralelă cu o sursă de curent constant de 1A conectată pe circuit. De asemenea, puteți verifica acest circuit simplu de curent constant pentru a afla cum funcționează sursa de curent și cum să construiți unul singur. În imaginea de mai jos, un singur rezistor este conectat pe circuit.
Curentul arată 1A în multimetru atunci când este conectat la rezistor. Apoi, se adaugă un al doilea rezistor de 1 Ohm. Curentul a scăzut la jumătate, aproximativ 500mA în fiecare rezistor așa cum se arată mai jos
De ce s-a întâmplat asta? Să aflăm folosind calculul divizorului curent. Când două rezistențe de 1 Ohm sunt conectate în conexiune paralelă, rezistența echivalentă va fi -
R Echivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ohmi
Prin urmare, când două rezistențe de 1 Ohm conectate în paralel, rezistența echivalentă a devenit 0,5 Ohm. Astfel, curentul prin R1 este
I R1 = I total (echivalent R / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohmi / 1 Ohmi) = 0,5 Amperi
Aceeași cantitate de curent curge prin celălalt rezistor deoarece R2 este același rezistor de 1 Ohm și curentul este constant până la 1A. Multimetrul arată aproximativ 0,5 Amperi care curge prin cele două rezistențe.
Acum, un rezistor suplimentar de 1 Ohm este conectat în circuit. Multimetrul arată acum aproximativ 0,33A din curent care curge prin fiecare rezistor.
Deoarece există trei rezistențe conectate în paralel, să aflăm rezistența echivalentă a celor trei rezistențe în conexiune paralelă
R echivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R echivalent = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R echivalent = 1/3 R echivalent = 0,33 Ohms
Acum, curentul prin fiecare rezistor, IR = I total (echivalent R / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohmi / 1 Ohmi) IR = 0,33 Amp
Multimetrul arată aproximativ 0,33 Amp curge în fiecare rezistor, deoarece toate rezistențele au o valoare de 1 Ohm și sunt conectate într-un circuit în care fluxul de curent este fixat cu 1A. De asemenea, puteți viziona videoclipul de la sfârșitul paginii pentru a verifica modul în care funcționează circuitul.
Aplicații curente de divizare
Principala aplicație a divizorului de curent este de a produce o fracțiune din curentul total disponibil în circuit. Cu toate acestea, în unele cazuri, componenta utilizată pentru a transporta curentul are o limită a cantității de curent care curge de fapt prin componentă. Supracurentul determină o disipare a căldurii crescută, precum și reduce speranța de viață a componentelor. Prin utilizarea unui divizor de curent, curentul care trece printr-o componentă poate fi minimizat și, prin urmare, poate fi utilizată o dimensiune mai mică a componentelor.
De exemplu, într-un caz în care este necesară o putere mai mare a rezistenței; adăugarea mai multor rezistențe în paralel scade disiparea căldurii și rezistențele de putere mai mică pot face aceeași treabă.