Gerilim bölücü nasıl çalışır

Seri iki direnç

İki direnci, R1 ve R2’yi bir gerilimin üzerine seri koy. Aralarındaki noktada, R2 üzerinden toprağa ölçülen gerilim, girişin sabit bir kesridir:

V_çıkış = V_giriş × R2 ÷ (R1 + R2)

12 V giriş, R1 = 10 kΩ ve R2 = 4,7 kΩ ile: 12 × 4,7 ÷ 14,7 = 3,84 V.

Hedef bir gerilim için direnç seçmek

Yeniden düzenlenince: R2 = R1 × V_çıkış ÷ (V_giriş − V_çıkış). R1 = 10 kΩ ile 5 V’luk bir sinyali 3,3 V’a indirmek için: R2 = 10 × 3,3 ÷ 1,7 = 19,4 kΩ. En yakın standart değer 20 kΩ’dur ve 3,33 V verir. Gerilim bölücü hesaplayıcı iki hesabı da yapar.

Tuzaklar

• Yük sonucu değiştirir. Çıkışa ne bağlarsan R2’ye paralel olur ve gerilimi aşağı çeker. Bir bölücü, bir mikrodenetleyicinin analog pini gibi yüksek empedanslı bir girişi beslerken iyi çalışır, ama bir motoru, LED şeridi ya da devre kartını beslerken çalışmaz. Bunun için bir gerilim regülatörü kullan.
• Akım sürekli akar. Bölücü sürekli V_giriş ÷ (R1 + R2) çeker: 12 V örneğinde 0,82 mA. Daha büyük dirençler daha az israf eder, ama çıkışı yüke karşı daha duyarlı yapar.
• Direnç toleransı. %5’lik dirençlerle çıkış yüzde birkaç sapabilir; önemli olduğunda %1’lik dirençler kullan.

Her dirençteki akım ve güç için Ohm yasası hesaplayıcıyı kullan.

Yük işleri ne kadar değiştirir

R1 = 10 kΩ ve R2 = 20 kΩ olan ve hiçbir şey bağlı değilken 3,33 V veren 5 V’luk bir bölücü al. Şimdi 10 kΩ’luk bir yük bağla:

• R2’nin yükle paraleli 20 × 10 ÷ 30 = 6,67 kΩ’dur.
• Çıkış 5 × 6,67 ÷ 16,67 = 2,0 V olur, 3,33 V değil.

Pratik kural, R1 ve R2’yi yük direncinden en az on kat küçük yapmak ya da çıkışı bir op-amp izleyiciyle tamponlamaktır.

3,3 V’luk bir girişle pil ölçmek

12 V’luk bir pili 3,3 V’luk bir analog pinde okumak için onu tam şarjda yaklaşık 2,8 V’a ölçekle. R1 = 33 kΩ ve R2 = 10 kΩ ile: 12 × 10 ÷ 43 = 2,79 V ve bölücü 12 ÷ 43.000 = 0,28 mA çeker. Pil gerilimini bulmak için okumayı yazılımda 4,3 ile çarp.

Yaygın hatalar

• Bölücüyü güç kaynağı olarak kullanmak. Gerçek akım çeken her şey çıkışı aşağı çeker. Bunun yerine bir regülatör ya da bir düşürücü dönüştürücü kullan.
• Bekleme akımını unutmak. Bir pil üzerindeki bölücü onu sürekli boşaltır. 2.000 mAh’lik bir pilden 0,28 mA için bu, başka hiçbir şey çalışmazken yaklaşık 300 günde boşalmak demektir.
• 5 V’luk bir sinyalde seri direnci atlamak. Bir lojik sinyali bölmek işe yarar, ama düşük gerilimin alıcı yonga için hâlâ lojik yüksek sayıldığını kontrol et; bu çoğu zaman besleme geriliminin 0,7 katıdır.