- Arbejde med nuværende skillelinje
- Test af aktuelt skillekredsløb i hardware
- Nuværende Divider-applikationer
Når du designer et elektronisk kredsløb, er der mange situationer, hvor et kredsløb kræver forskellige værdier af spænding og strømkilder. For eksempel, når du indstiller den forudindstillede spænding til en Op-Amp, er det meget almindeligt at bruge et potentielt skillekredsløb til at opnå de krævede spændingsværdier. Men hvad nu hvis vi har brug for en bestemt strømværdi? I lighed med spændingsdeleren er der en anden type kredsløb kaldet strømdeler, som kan bruges til at opdele den samlede strøm i flere inden i et lukket kredsløb. Så i denne vejledning lærer vi, hvordan man bygger et simpelt strømdelerkredsløb ved hjælp af den resistive metode (kun ved hjælp af modstande). Vær opmærksom på, at det også er muligt at lave en strømdeler ved hjælp af induktorer, og at begge kredsløb fungerer.
Arbejde med nuværende skillelinje
En modstand er den mest anvendte passive komponent i elektronik, og det er meget let at konstruere en strømdeler ved hjælp af modstande. Strømdeleren er et lineært kredsløb, der deler den samlede strøm, der strømmer ind i et kredsløb og skaber en division eller producerer en brøkdel af den samlede strøm.
I henhold til den nuværende opdelingsregel vil strømmen, der strømmer gennem en hvilken som helst parallel gren af et kredsløb, være lig med produktet af den samlede strøm og forholdet mellem modsat forgreningsmodstand og total modstand. Således kan vi med den nuværende skilleregel beregne strømmen, der strømmer gennem en gren, hvis vi kender den samlede strøm og modstandsværdi for andre grene. Vi vil forstå mere om dette, når vi fortsætter.
Den nuværende skillevæg kan let bygges ved hjælp af KCL (Kirchhoffs nuværende lov) og Ohms lov. Lad os se, hvordan denne opdeling finder sted i et parallelt forbundet resistivt kredsløb.
I ovenstående billede er to modstande på 1 Ohm forbundet parallelt, hvilket er R1 og R2. Disse to modstande deler den samlede strøm, der strømmer gennem modstanden. Da spændingen over disse to modstande er den samme, kan strømmen, der strømmer gennem hver modstand, beregnes ved hjælp af den nuværende opdelingsformel
Således er den samlede strøm I Total = I R1 + I R2 ifølge Kirchoffs nuværende lov.
Nu for at finde strømmen for hver modstand bruger vi Ohms lov I = V / R på hver modstand. I et sådant tilfælde
I R1 = V / R1 og I R2 = V / R2
Derfor, hvis vi bruger disse værdier i I I alt = I R1 + I R2, vil den samlede strøm være
Samlet strøm = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Dermed, V = I total (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I total (R1R2 / R1 + R2)
Så hvis vi kan beregne den samlede modstand og den samlede strøm, så kan vi ved hjælp af ovenstående formel få den delte strøm gennem modstanden. De aktuelle formelregelformler, der skal beregnes for strøm gennem R1, kan angives som
I R1 = V / R1 = I total I R1 = I total (R2 / (R1 + R2))
Tilsvarende kan de nuværende opdelingsregelformler, der skal beregnes for strøm gennem R2, angives som
I R2 = V / R2 = I total I R2 = I total (R1 / (R1 + R2))
Hvor modstandene er mere end to, skal man derfor beregne den samlede eller ækvivalente modstand for at finde ud af den delte strøm i hver modstand ved hjælp af formlen
I = V / R
Test af aktuelt skillekredsløb i hardware
Lad os se, hvordan denne nuværende skillevæg fungerer i et reelt scenario.
Der er tre modstande i ovenstående skema, som er forbundet til en fast eller konstant strømkilde på 1A. Alle modstande er klassificeret som 1 Ohm. Derfor er R1 = R2 = R3 = 1 ohm.
Dette kredsløb testes i brødbrættet ved at forbinde modstandene en efter en i en parallel konfiguration med en 1A konstant strømkilde forbundet over kredsløbet. Du kan også kontrollere dette enkle konstante strømkredsløb for at lære, hvordan den aktuelle kilde fungerer, og hvordan man bygger en på egen hånd. I nedenstående billede er en enkelt modstand forbundet over kredsløbet.
Strømmen viser 1A i multimeteret, når den er forbundet over modstanden. Dernæst tilføjes en anden 1 ohm modstand. Strømmen faldt til halvdelen, ca. 500 mA i hver modstand som vist nedenfor
Hvorfor er dette sket? Lad os finde ud af det ved hjælp af den aktuelle skilleberegning. Når to modstande på 1 Ohm er forbundet i parallel forbindelse, vil den tilsvarende modstand være -
R ækvivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 ohm
Derfor blev den ækvivalente modstand, når to 1 ohm modstand er forbundet parallelt, 0,5 ohm. Således er strømmen gennem R1
I R1 = I total (R ækvivalent / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 Ampere
Den samme mængde strøm strømmer gennem den anden modstand, fordi R2 er den samme 1 ohm modstand, og strømmen er konstant op til 1A. Multimeteret viser ca. 0,5 ampere, der strømmer gennem de to modstande.
Nu er en yderligere 1 Ohm-modstand forbundet i kredsløbet. Multimeteret viser nu cirka 0,33A strøm strømmer gennem hver modstand.
Da der er tre modstande forbundet parallelt, lad os finde ud af den tilsvarende modstand for de tre modstande i parallel forbindelse
R ækvivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R ækvivalent = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R ækvivalent = 1/3 R ækvivalent = 0,33 Ohms
Nu, strømmen gennem hver modstand, IR = I total (R ækvivalent / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohm) IR = 0,33 Amp
Multimeteret viser cirka 0,33 Amp strømmer i hver modstand, da alle modstandene er 1 ohm i værdi og forbundet i et kredsløb, hvor strømmen er fast med 1A. Du kan også se videoen i slutningen af siden for at kontrollere, hvordan kredsløbet fungerer.
Nuværende Divider-applikationer
Hovedanvendelsen af den nuværende opdeler er at producere en brøkdel af den samlede tilgængelige strøm i kredsløbet. I nogle tilfælde har den komponent, der bruges til at bære strømmen, dog en grænse for, hvor meget strøm der faktisk strømmer gennem komponenten. Overstrøm forårsager øget varmeafledning samt reducerer komponenternes forventede levetid. Ved at bruge en strømdeler kan strømmen, der strømmer gennem en komponent, minimeres, og derved kan mindre komponentstørrelse bruges.
For eksempel i et tilfælde, hvor der kræves større modstandseffekt; tilføjelse af flere modstande parallelt reducerer varmeafledningen, og mindre wattmodstande kan gøre det samme job.