- A jelenlegi elválasztó áramkör működése
- Az áramelválasztó áramkör tesztelése hardverben
- Aktuális elválasztó alkalmazások
Elektronikus áramkör megtervezésekor nagyon sok olyan helyzet fordul elő, amikor egy áramkör különböző feszültség- és áramforrásokat igényel. Például az Op-Amp előre beállított feszültségének beállításakor nagyon gyakori, hogy potenciálosztó áramkört használnak a szükséges feszültségértékek megszerzéséhez. De mi van, ha szükségünk van egy adott áramértékre? A feszültségosztóhoz hasonlóan létezik egy másik áramkör-típus is, amelyet áram-osztónak neveznek, és amellyel a teljes áramot többre lehet osztani egy zárt áramkörön belül. Tehát ebben az oktatóanyagban megtanuljuk, hogyan lehet egy egyszerű áramelosztó áramkört felépíteni az rezisztív módszerrel (csak ellenállásokkal). Ne feledje, hogy induktorok segítségével is lehet áramosztót készíteni, és mindkét áramkör működése azonos lesz.
A jelenlegi elválasztó áramkör működése
Az elektronikában az ellenállás a leggyakrabban használt passzív alkatrész, és az ellenállások segítségével nagyon könnyű áramelosztót készíteni. Az áramelosztó egy lineáris áramkör, amely felosztja az áramkörbe áramló teljes áramot, és osztást hoz létre, vagy a teljes áram töredékét produkálja.
A jelenlegi osztószabály szerint az áramkör bármely párhuzamos ágán áthaladó áram egyenlő lesz a teljes áram szorzatával és az ellentétes elágazási ellenállás és a teljes ellenállás arányával. Így az aktuális osztószabály segítségével kiszámíthatjuk az ágon átfolyó áramot, ha ismerjük más elágazások teljes áramerősségét és ellenállási értékét. A továbbiakban többet fogunk megérteni erről.
A jelenlegi elválasztó könnyen felépíthető a KCL (Kirchhoff jelenlegi törvénye) és az Ohms törvény segítségével. Lássuk, hogyan zajlik ez a felosztás egy párhuzamosan kapcsolt rezisztív áramkörre.
A fenti képen két 1 Ohmos ellenállás párhuzamosan van összekötve, ami R1 és R2. Ez a két ellenállás osztja meg az ellenálláson átáramló teljes áramot. Mivel a két ellenállás feszültsége megegyezik, az egyes ellenállásokon átáramló áram kiszámítható az áramosztó képlet segítségével
Így a teljes áram I Összesen = I R1 + I R2 Kirchoff jelenlegi törvénye szerint.
Most, hogy megtaláljuk az egyes ellenállások áramát, mindegyik ellenálláson az Oh = I = V / R törvényt használjuk. Ilyen esetben, I R1 = V / R1 és I R2 = V / R2
Ezért, ha ezeket az értékeket az I Total = I R1 + I R2 mezőben használjuk, a teljes áram az lesz
Teljes áram = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Így, V = I összesen (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I összesen (R1R2 / R1 + R2)
Tehát, ha kiszámíthatjuk a teljes ellenállást és a teljes áramot, akkor a fenti képlet alkalmazásával az ellenálláson keresztül meg tudjuk szerezni az osztott áramot. Az R1-en keresztüli áram kiszámításához az aktuális osztószabály-képleteket megadhatjuk
I R1 = V / R1 = I összesen I R1 = I összesen (R2 / (R1 + R2))
Hasonlóképpen, az R2-n keresztüli áramra kiszámítandó aktuális osztószabály-képletek megadhatók
I R2 = V / R2 = I összesen I R2 = I összesen (R1 / (R1 + R2))
Ezért, ha az ellenállások kettőnél többek, ki kell számolni a teljes vagy az azzal egyenértékű ellenállást, hogy a képlet segítségével megtudjuk az egyes ellenállásokban megosztott áramot
I = V / R
Az áramelválasztó áramkör tesztelése hardverben
Lássuk, hogyan működik ez a jelenlegi elválasztó tényleges forgatókönyv.
A fenti vázlatokban három ellenállás található, amelyek 1A állandó vagy állandó áramforráshoz vannak csatlakoztatva. Valamennyi ellenállást 1 Ohm névre keresztelték. Ezért R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Ezt az áramkört kenyérlemezen tesztelik az ellenállások egyesítésével párhuzamos konfigurációban, az áramkörön keresztül összekapcsolt 1A állandó áramforrással. Ezt az egyszerű állandó áramú áramkört is ellenőrizheti, hogy megtudja, hogyan működik az áramforrás, és hogyan építsük fel önmagunkat. Az alábbi képen egyetlen ellenállás van csatlakoztatva az áramkörön.
Az ellenálláson keresztül csatlakoztatva az áram 1A-t mutat a több méterben. Ezután egy második 1 Ohmos ellenállást adunk hozzá. Az áram felére esett, körülbelül 500 mA-re az egyes ellenállásokban, az alábbiak szerint
Miért történt ez? Nézzük meg az aktuális osztószámítás segítségével. Ha két 1 Ohmos ellenállást párhuzamosan csatlakoztatnak, akkor az egyenértékű ellenállás
R egyenérték = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ohm
Ezért, amikor két 1 Ohm-os ellenállás párhuzamosan kapcsolódik, az ekvivalens ellenállás 0,5 Ohm-os lesz. Így az R1-en keresztüli áram az
I R1 = I összesen (R egyenérték / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 Amper
Ugyanaz az áram áramlik át a másik ellenálláson, mert R2 ugyanaz az 1 Ohmos ellenállás, és az áram 1A-ig állandó. A multiméter kb. 0,5 Ampert mutat, amely átfolyik a két ellenálláson.
Most további 1 Ohm ellenállást csatlakoztatnak az áramkörbe. A multiméter körülbelül 0,33 A áramot mutat az egyes ellenállásokon keresztül.
Mivel három ellenállás van párhuzamosan csatlakoztatva, derítsük ki a párhuzamos kapcsolatban álló három ellenállás egyenértékű ellenállását
R ekvivalens = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R ekvivalens = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R egyenértékű = 1/3-R egyenértékű = 0,33 Ohm
Most, az áram az egyes ellenállásokon keresztül, IR = I összes (R ekvivalens / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohm) IR = 0,33 Amp
A multiméter kb. 0,33 Amp áramlik az egyes ellenállásokban, mivel az összes ellenállás értéke 1 Ohm, és olyan áramkörbe van kötve, ahol az áramáram 1A-val van rögzítve. Megnézheti az oldal végén található videót is, hogy ellenőrizze az áramkör működését.
Aktuális elválasztó alkalmazások
Az áramelválasztó fő alkalmazása az áramkörben rendelkezésre álló teljes áram töredékének előállítása. Bizonyos esetekben azonban az áram szállítására használt komponensnek van egy korlátja, hogy az áram mennyi áramot áramoljon valóban át az alkatrészen. A túláram fokozott hőelvezetést okoz, valamint csökkenti az alkatrészek várható élettartamát. Áramosztó alkalmazásával az alkatrészen átfolyó áram minimalizálható, és így kisebb alkatrészméret használható.
Például abban az esetben, ha nagyobb ellenállás teljesítményre van szükség; Több ellenállás párhuzamos hozzáadása csökkenti a hőelvezetést, és a kisebb teljesítményű ellenállások ugyanazt a munkát végezhetik.