¿Qué es la regla del divisor de voltaje? Ejemplos y sus aplicaciones

¿Qué es la regla del divisor de voltaje? Ejemplos y sus aplicaciones

En electrónica, la regla del divisor de voltaje es una simple y más importante circuito electrónico , que se utiliza para cambiar un voltaje grande en un voltaje pequeño. Usando solo un voltaje i / p y dos resistencias en serie, podemos obtener un voltaje o / p. Aquí, el voltaje de salida es una fracción del voltaje i / p. El mejor ejemplo de un divisor de voltaje es que dos resistencias están conectadas en serie. Cuando el voltaje i / p se aplica a través del par de resistencias y el voltaje o / p aparecerá en la conexión entre ellos. Generalmente, estos divisores se utilizan para reducir la magnitud de la tensión o para crear una tensión de referencia y también se utilizan a bajas frecuencias como atenuador de señal. Para CC y frecuencias relativamente bajas, un divisor de voltaje puede ser apropiadamente perfecto si está hecho solo de resistencias donde se requiere la respuesta de frecuencia en un amplio rango.

¿Qué es la regla del divisor de voltaje?

Definición: En el campo de la electrónica, un divisor de voltaje es un circuito básico que se utiliza para generar una parte de su voltaje de entrada como una salida. Este circuito se puede diseñar con dos resistencias, de lo contrario cualquier componente pasivo junto con una fuente de voltaje. Las resistencias en el circuito se pueden conectar en serie, mientras que una fuente de voltaje se conecta a través de estas resistencias. Este circuito también se llama divisor de potencial. El voltaje de entrada se puede transmitir entre las dos resistencias en el circuito para que tenga lugar la división de voltaje.




¿Cuándo usar la regla del divisor de voltaje?

La regla del divisor de voltaje se usa para resolver circuitos para simplificar la solución. La aplicación de esta regla también puede resolver circuitos simples a fondo. El concepto principal de esta regla del divisor de voltaje es “El voltaje se divide entre dos resistencias que están conectadas en serie en proporción directa a su resistencia. El divisor de voltaje involucra dos partes importantes que son el circuito y la ecuación.



Diferentes esquemas de divisores de voltaje

Un divisor de voltaje incluye una fuente de voltaje a través de una serie de dos resistencias. Puede ver los diferentes circuitos de voltaje dibujados de diferentes maneras que se muestran a continuación. Pero estos diferentes circuitos siempre debe ser el mismo.

Esquemas del divisor de voltaje

Esquemas del divisor de voltaje



En los diferentes circuitos divisores de voltaje anteriores, la resistencia R1 está más cerca del voltaje de entrada Vin, y la resistencia R2 está más cerca del terminal de tierra. La caída de voltaje en la resistencia R2 se llama Vout, que es el voltaje dividido del circuito.

Cálculo del divisor de voltaje

Consideremos el siguiente circuito conectado usando dos resistencias R1 y R2. Donde la resistencia variable está conectada entre la fuente de voltaje. En el circuito de abajo, R1 es la resistencia entre el contacto deslizante de la variable y el terminal negativo. R2 es la resistencia entre el terminal positivo y el contacto deslizante. Eso significa que las dos resistencias R1 y R2 están en serie.


Regla del divisor de voltaje usando dos resistencias

Regla del divisor de voltaje usando dos resistencias



La ley de Ohm establece que V = IR

De la ecuación anterior, podemos obtener las siguientes ecuaciones

V1 (t) = R1i (t) …………… (I)

V2 (t) = R2i (t) …………… (II)

Aplicación de la ley de voltaje de Kirchhoff

El KVL establece que cuando la suma algebraica de voltaje alrededor de un camino cerrado en un circuito es igual a cero.

-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0

V (t) = V1 (t) + v2 (t)

Por lo tanto

V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)

Por eso

i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (III)

Sustituyendo III en las ecuaciones I y II

V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R1 / R1 + R2)

V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R2 / R1 + R2)

El circuito anterior muestra el divisor de voltaje entre las dos resistencias que es directamente proporcional a su resistencia. Esta regla del divisor de voltaje se puede extender a circuitos que están diseñados con más de dos resistencias.

Regla del divisor de voltaje usando tres resistencias

Regla del divisor de voltaje usando tres resistencias

Regla de división de voltaje para el circuito de dos resistencias anterior

V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4

V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4

V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4

V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4

Ecuación del divisor de voltaje

La ecuación de la regla del divisor de voltaje se acepta cuando conoce los tres valores en el circuito anterior, son el voltaje de entrada y los dos valores de resistencia. Al usar la siguiente ecuación, podemos encontrar el voltaje de salida.

Bóveda = Vin. R2 / R1 + R2

La ecuación anterior establece que el Vout (voltaje o / p) es directamente proporcional al Vin (voltaje de entrada) y la relación de dos resistencias R1 y R2.

Divisor de voltaje resistivo

Este es un circuito muy fácil y simple de diseñar y comprender. El tipo básico de un circuito divisor de voltaje pasivo se puede construir con dos resistencias que están conectadas en serie. Este circuito usa la regla del divisor de voltaje para medir la caída de voltaje en cada resistencia en serie. El circuito divisor de voltaje resistivo se muestra a continuación.

En el circuito divisor resistivo, las dos resistencias como R1 y R2 están conectadas en serie. Entonces, el flujo de corriente en estas resistencias será el mismo. Por lo tanto, proporciona una caída de voltaje (I * R) en cada resistivo.

Tipo resistivo

Tipo resistivo

Usando una fuente de voltaje, se aplica un suministro de voltaje a este circuito. Al aplicar la ley de KVL y ohmios a este circuito, podemos medir la caída de voltaje a través de la resistencia. Entonces, el flujo de corriente en el circuito se puede dar como

Aplicando KVL

VS = VR1 + VR2

Según la ley de Ohm

VR1 = yo x R1

VR2 = yo x R2

VS = Yo x R1 + Yo x R2 = Yo (R1 + R2)

Yo = VS / R1 + R2

El flujo de corriente a través del circuito en serie es I = V / R según la ley de Ohm. Entonces, el flujo de corriente es el mismo en ambas resistencias. Entonces ahora puede calcular la caída de voltaje a través de la resistencia R2 en el circuito

IR2 = VR2 / R2

Vs / (R1 + R2)

VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)

De manera similar, la caída de voltaje a través de la resistencia R1 se puede calcular como

IR1 = VR1 / R1

Vs / (R1 + R2)

VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)

Divisores de voltaje capacitivos

El circuito divisor de voltaje capacitivo genera caídas de voltaje a través de los capacitores que están conectados en serie con una fuente de CA. Por lo general, se utilizan para reducir voltajes extremadamente altos para proporcionar una señal de voltaje de salida bajo. Actualmente, estos divisores son aplicables en tabletas, móviles y dispositivos de visualización con pantalla táctil.

A diferencia de los circuitos divisores de voltaje resistivo, los divisores de voltaje capacitivos funcionan con una fuente de CA sinusoidal porque la división de voltaje entre los capacitores se puede calcular con la ayuda de la reactancia de los capacitores (XC) que depende de la frecuencia de la fuente de CA.

Tipo capacitivo

Tipo capacitivo

La fórmula de reactancia capacitiva se puede derivar como

Xc = 1 / 2πfc

Dónde:

Xc = Reactancia capacitiva (Ω)

π = 3,142 (una constante numérica)

ƒ = Frecuencia medida en Hertz (Hz)

C = Capacitancia medida en Faradios (F)

La reactancia de cada condensador se puede medir por el voltaje y la frecuencia del suministro de CA y sustitúyalos en la ecuación anterior para obtener las caídas de voltaje equivalentes en cada condensador. El circuito divisor de voltaje capacitivo se muestra a continuación.

Al usar estos capacitores que están conectados en serie, podemos determinar la caída de voltaje RMS en cada capacitor en términos de su reactancia una vez que se conectan a una fuente de voltaje.

Xc1 = 1 / 2πfc1 y Xc2 = 1 / 2πfc2

XConnecticut= XC1+ XC2

VC1= Vs (XC1/ XConnecticut)

VC2= Vs (XC2/ XConnecticut)

Los divisores capacitivos no permiten la entrada de CC.

Una ecuación capacitiva simple para una entrada de CA es

Bóveda = (C1 / C1 + C2) .Vin

Divisores de voltaje inductivos

Los divisores de voltaje inductivos crearán caídas de voltaje en las bobinas; de lo contrario, los inductores se conectarán en serie a través de una fuente de CA. Consiste en una bobina que, de lo contrario, es de un solo devanado que se separa en dos partes dondequiera que se reciba el voltaje o / p de una de las partes.

El mejor ejemplo de este divisor de tensión inductivo es el autotransformador que incluye varios puntos de derivación con su devanado secundario. Se puede medir un divisor de voltaje inductivo entre dos inductores a través de la reactancia del inductor indicado con XL.

Tipo inductivo

Tipo inductivo

La fórmula de reactancia inductiva se puede derivar como

XL = 1 / 2πfL

'XL' es una reactancia inductiva medida en ohmios (Ω)

π = 3,142 (una constante numérica)

'Ƒ' es la frecuencia medida en hercios (Hz)

'L' es una inductancia medida en Henries (H)

La reactancia de los dos inductores se puede calcular una vez que conocemos la frecuencia y el voltaje de la fuente de CA y los utilizamos a través de la ley del divisor de voltaje para obtener la caída de voltaje en cada inductor que se muestra a continuación. El circuito divisor de voltaje inductivo se muestra a continuación.

Al usar dos inductores que están conectados en serie en el circuito, podemos medir las caídas de voltaje RMS en cada capacitor en términos de su reactancia una vez que se conectan a una fuente de voltaje.

XL1= 2πfL1 y XL2= 2πfL2

XLT = XL1+ XL2

VL1 = Vs ( XL1/ XLT)

VL2 = Vs ( XL2/ XLT)

La entrada de CA se puede dividir mediante divisores inductivos basados ​​en la inductancia:

Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin

Esta ecuación es para inductores que no interactúan y la inductancia mutua en un autotransformador cambiará los resultados. La entrada de CC se puede dividir en función de la resistencia de los elementos de acuerdo con la regla del divisor resistivo.

Problemas de ejemplo de divisor de voltaje

Los problemas del ejemplo del divisor de voltaje se pueden resolver utilizando los circuitos resistivos, capacitivos e inductivos anteriores.

1). Supongamos que la resistencia total de una resistencia variable es de 12 Ω. El contacto deslizante se coloca en un punto donde la resistencia se divide en 4 Ω y 8Ω. La resistencia variable está conectada a través de una batería de 2,5 V. Examinemos el voltaje que aparece a través del voltímetro conectado a través de la sección de 4 Ω de la resistencia variable.

De acuerdo con la regla del divisor de voltaje, las caídas de voltaje serán,

Vout = 2.5Vx4 ohmios / 12Ohms = 0.83V

2). Cuando los dos condensadores C1-8uF y C2-20uF están conectados en serie en el circuito, las caídas de voltaje RMS se pueden calcular en cada condensador cuando están conectados a una fuente de 80 Hz RMS y 80 voltios.

Xc1 = 1 / 2πfc1

1/2 × 3,14x80x8x10-6 = 1 / 4019,2 × 10-6

= 248,8 ohmios

Xc2 = 1 / 2πfc2

1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6

= 99,52 ohmios

XCT = XC1 + XC2

= 248.8 + 99.52 = 348.32

VC1 = Vs (XC1 / XCT)

80 (248.8/348.32) = 57.142

VC2 = Vs (XC2 / XCT)

80 (99.52/348.32) = 22.85

3). Cuando los dos inductores L1-8 mH y L2- 15 mH están conectados en serie, podemos calcular la caída de voltaje RMS en cada condensador una vez conectados a 40 voltios, suministro RMS de 100 Hz.

XL1 = 2πfL1

= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohmios

XL2 = 2πfL2

= 2 × 3,14x100x15x10-3

9,42 ohmios

XLT = XL1 + XL2

14,444 ohmios

VL1 = Vs (XL1 / XLT)

= 40 (5.024 / 14.444) = 13.91 voltios

VL2 = Vs (XL2 / XLT)

= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 voltios

Puntos de toma de voltaje en una red divisoria

Cuando el número de resistencias está conectado en serie a través de una fuente de voltaje Vs en un circuito, entonces varios puntos de toma de voltaje se pueden considerar como A, B, C, D y E

La resistencia total en el circuito se puede calcular sumando todos los valores de resistencia como 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kiloohmios. Este valor de resistencia restringirá el flujo de corriente a través del circuito que genera el suministro de voltaje (VS).

Las diferentes ecuaciones que se utilizan para calcular la caída de voltaje en las resistencias son VR1 = VAB,

VR2 = VBC, VR3 = VCD y VR4 = VDE.

Los niveles de voltaje en cada punto de toma se calculan con respecto al terminal GND (0V). Por lo tanto, el nivel de voltaje en el punto 'D' será equivalente a VDE, mientras que el nivel de voltaje en el punto 'C' será equivalente a VCD + VDE. Aquí, el nivel de voltaje en el punto 'C' es la cantidad de las dos caídas de voltaje en dos resistencias R3 y R4.

Entonces, al seleccionar un conjunto apropiado de valores de resistencia, podemos hacer una serie de caídas de voltaje. Estas caídas de voltaje tendrán un valor de voltaje relativo que se obtiene solo con el voltaje. En el ejemplo anterior, cada valor de voltaje o / p es positivo ya que el terminal negativo (VS) del suministro de voltaje está conectado al terminal de tierra.

Aplicaciones del divisor de voltaje

los aplicaciones del divisor de voto Incluya lo siguiente.

  • El divisor de voltaje se usa solo allí donde el voltaje se regula dejando caer un voltaje particular en un circuito. Se utiliza principalmente en sistemas en los que la eficiencia energética no debe considerarse necesariamente en serio.
  • En nuestra vida diaria, el divisor de voltaje se usa más comúnmente en potenciómetros. Los mejores ejemplos de potenciómetros son la perilla de ajuste de volumen adjunta a nuestros sistemas de música y transistores de radio, etc. El diseño básico del potenciómetro incluye tres pines que se muestran arriba. En eso, dos pines están conectados a la resistencia que está dentro del potenciómetro y el pin restante está conectado con un contacto de limpieza que se desliza sobre la resistencia. Cuando alguien cambia la perilla del potenciómetro, el voltaje aparecerá a través de los contactos estables y el contacto de limpieza de acuerdo con la regla del divisor de voltaje.
  • Los divisores de voltaje se utilizan para ajustar el nivel de la señal, para medir el voltaje y la polarización de los dispositivos activos en los amplificadores. Un multímetro y un puente de Wheatstone incluyen divisores de voltaje.
  • Los divisores de voltaje se pueden utilizar para medir la resistencia del sensor. Para formar un divisor de voltaje, el sensor se conecta en serie con una resistencia conocida y se aplica un voltaje conocido a través del divisor. los Conversor analógico a digital del microcontrolador está conectado a la toma central del divisor para que se pueda medir el voltaje de la toma. Usando la resistencia conocida, se puede calcular la resistencia medida del sensor de voltaje.
  • Los divisores de voltaje se utilizan en la medición del sensor, voltaje, cambio de nivel lógico y ajuste del nivel de señal.
  • Generalmente, la regla del divisor de resistencia se usa principalmente para producir los voltajes de referencia, de lo contrario, se reduce la magnitud del voltaje para que la medición sea muy simple. Además, estos funcionan como atenuadores de señal a baja frecuencia.
  • Se utiliza en el caso de muy pocas frecuencias y DC
  • Divisor de voltaje capacitivo utilizado en la transmisión de potencia para compensar la capacitancia de carga y la medición de alto voltaje.

Esto es todo sobre la división de voltaje regla con circuitos, esta regla es aplicable tanto para fuentes de voltaje CA como CC. Además, cualquier duda sobre este concepto o proyectos electrónicos y eléctricos , envíe sus comentarios comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función principal de la regla del divisor de voltaje?