كيف يعمل مقسم الجهد

مقاومتان على التوالي

ضع مقاومتين، R1 وR2، على التوالي عبر جهد. الجهد في النقطة بينهما، مقيسًا إلى الأرضي عبر R2، جزء ثابت من الدخل:

V_out = V_in × R2 ÷ (R1 + R2)

مع دخل 12 V، وR1 = 10 kΩ وR2 = 4.7 kΩ: ‏12 × 4.7 ÷ 14.7 = 3.84 V.

اختيار مقاومة لجهد مستهدف

بإعادة الترتيب: R2 = R1 × V_out ÷ (V_in − V_out). لخفض إشارة 5 V إلى 3.3 V مع R1 = 10 kΩ: ‏R2 = 10 × 3.3 ÷ 1.7 = 19.4 kΩ. أقرب قيمة قياسية 20 kΩ، تعطي 3.33 V. تجري حاسبة مقسم الجهد الحسابين.

أخطاء شائعة

• الحمل يغير النتيجة. ما توصله بالخرج يصبح على التوازي مع R2 ويخفض الجهد. يعمل المقسم جيدًا مع دخل عالي الممانعة، مثل الطرف التناظري لمتحكم دقيق، لكن لا لتغذية محرك أو شريط LED أو لوحة. لذلك استخدم منظم جهد.
• التيار يسري دائمًا. يستهلك المقسم V_in ÷ (R1 + R2) طوال الوقت: 0.82 mA في مثال الـ 12 V. المقاومات الأكبر تهدر أقل، لكنها تجعل الخرج أكثر حساسية للحمل.
• تفاوت المقاومات. مع مقاومات 5%، قد ينحرف الخرج بضع نقاط مئوية؛ استخدم مقاومات 1% حين يهم ذلك.

لتيار كل مقاومة وقدرتها، استخدم حاسبة قانون أوم.

كم يغيّر الحمل الأمور

خذ مقسّم جهد 5 V بـ R1 = 10 kΩ وR2 = 20 kΩ، يعطي 3.33 V دون أي شيء موصول. صِل الآن حملًا بـ 10 kΩ:

• R2 على التوازي مع الحمل يساوي 20 × 10 ÷ 30 = 6.67 kΩ.
• يصبح الخرج 5 × 6.67 ÷ 16.67 = 2.0 V، لا 3.33 V.

القاعدة العملية أن تكون R1 وR2 أصغر عشر مرات على الأقل من مقاومة الحمل، أو أن يُعزل الخرج بتابع بمضخم عمليات.

قياس بطارية بمدخل 3.3 V

لقراءة بطارية 12 V على طرف تناظري بجهد 3.3 V، اخفضها إلى نحو 2.8 V عند الشحن الكامل. مع R1 = 33 kΩ وR2 = 10 kΩ: ‏12 × 10 ÷ 43 = 2.79 V، ويستهلك المقسّم 12 ÷ 43,000 = 0.28 mA. اضرب القراءة في 4.3 في البرنامج لتحصل على جهد البطارية.

أخطاء شائعة

• استخدام المقسّم كمصدر تغذية. أي شيء يستهلك تيارًا فعليًا يُسقط الخرج. استخدم منظمًا أو محولًا خافضًا.
• نسيان الاستهلاك في وضع السكون. المقسّم الموصول ببطارية يفرغها طوال الوقت. مع 0.28 mA من بطارية 2,000 mAh، تفرغ في نحو 300 يوم دون تشغيل أي شيء آخر.
• تقسيم إشارة منطقية دون التحقق من المستويات. ينجح ذلك، لكن تأكد أن الجهد الأقل لا يزال يُعدّ مستوى عاليًا للشريحة المستقبلة، غالبًا 0.7 من جهد تغذيتها.