- Werking van Current Divider Circuit
- Testen van het huidige scheidingscircuit in hardware
- Huidige Divider-toepassingen
Bij het ontwerpen van een elektronisch circuit zijn er veel situaties waarin een circuit verschillende waarden van spannings- en stroombronnen vereist. Bij het instellen van de vooraf ingestelde spanning voor een Op-Amp is het bijvoorbeeld heel gebruikelijk om een potentiaaldelercircuit te gebruiken om de vereiste spanningswaarden te verkrijgen. Maar wat als we een specifieke stroomwaarde nodig hebben? Net als bij de spanningsdeler is er een ander type circuit dat stroomdeler wordt genoemd en dat kan worden gebruikt om de totale stroom in een gesloten circuit in meerdere te verdelen. In deze tutorial zullen we dus leren hoe we een eenvoudig stroomdelercircuit kunnen bouwen met behulp van de resistieve methode (met alleen weerstanden). Houd er rekening mee dat het ook mogelijk is om een stroomverdeler te maken met behulp van inductoren en dat de werking van beide schakelingen hetzelfde zal zijn.
Werking van Current Divider Circuit
Een weerstand is de meest gebruikte passieve component in elektronica en het is heel eenvoudig om met weerstanden een stroomverdeler te construeren. De stroomverdeler is een lineair circuit dat de totale stroom die in een circuit stroomt, splitst en een deling creëert of een fractie van de totale stroom produceert.
Volgens de huidige delerregel is de stroom die door een parallelle tak van een circuit vloeit gelijk aan het product van de totale stroom en de verhouding van de tegengestelde weerstand van de tak tot de totale weerstand. Dus met de huidige delerregel kunnen we de stroom berekenen die door een tak vloeit als we de totale stroom- en weerstandswaarde van andere takken kennen. We zullen hier meer over begrijpen naarmate we verder gaan.
De huidige verdeler kan eenvoudig worden gebouwd met behulp van KCL (huidige wet van Kirchhoff) en de wet van Ohms. Laten we eens kijken hoe deze verdeling plaatsvindt in een parallel aangesloten weerstandscircuit.
In de bovenstaande afbeelding zijn twee weerstanden van 1 Ohm parallel geschakeld, namelijk R1 en R2. Deze twee weerstanden delen de totale stroom die door de weerstand vloeit. Omdat de spanning over deze twee weerstanden hetzelfde is, kan de stroom die door elke weerstand vloeit, worden berekend met behulp van de stroomdelerformule
Dus de totale stroom is I Totaal = I R1 + I R2 volgens de huidige wet van Kirchoff.
Om de stroom van elke weerstand te vinden, gebruiken we de wet van Ohm I = V / R op elke weerstand. In zo'n geval, Ik R1 = V / R1 en ik R2 = V / R2
Daarom, als we deze waarden gebruiken in I Totaal = I R1 + I R2, zal de totale stroom zijn
Totale stroom = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Dus, V = I totaal (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I totaal (R1R2 / R1 + R2)
Dus als we de totale weerstand en de totale stroom kunnen berekenen, kunnen we met behulp van de bovenstaande formule de verdeelde stroom door de weerstand krijgen. De huidige formules voor scheidingsregels om te berekenen voor stroom door R1 kunnen worden gegeven als
I R1 = V / R1 = I totaal I R1 = I totaal (R2 / (R1 + R2))
Evenzo kunnen de huidige formules voor scheidingsregels om te berekenen voor stroom door R2 worden gegeven als
I R2 = V / R2 = I totaal I R2 = I totaal (R1 / (R1 + R2))
Daarom, waar de weerstanden meer dan twee zijn, moet men de totale of equivalente weerstand berekenen om de verdeelde stroom in elke weerstand te achterhalen met behulp van de formule
Ik = V / R
Testen van het huidige scheidingscircuit in hardware
Laten we eens kijken hoe deze huidige verdeler werkt in een echt scenario.
Er zijn drie weerstanden in het bovenstaande schema die zijn aangesloten op een vaste of constante stroombron van 1A. Alle weerstanden hebben een nominale waarde van 1 Ohm. Daarom R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Dit circuit wordt getest in breadboard door de weerstanden één voor één in een parallelle configuratie te verbinden met een 1A constante stroombron die over het circuit is aangesloten. Je kunt ook dit eenvoudige constante stroomcircuit bekijken om te leren hoe de huidige bron werkt en hoe je er zelf een kunt bouwen. In de onderstaande afbeelding is een enkele weerstand over het circuit aangesloten.
De stroom toont 1A in de multimeter wanneer deze over de weerstand is aangesloten. Vervolgens wordt een tweede weerstand van 1 Ohm toegevoegd. De stroom daalde tot de helft, ongeveer 500mA in elke weerstand, zoals hieronder weergegeven
Waarom is dit gebeurd? Laten we het uitzoeken met behulp van de huidige verdelerberekening. Wanneer twee weerstanden van 1 Ohm parallel zijn geschakeld, is de equivalente weerstand -
R- equivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ohm
Daarom, wanneer twee 1 Ohm weerstand parallel geschakeld, werd de equivalente weerstand 0,5 Ohm. De stroom door de R1 is dus
I R1 = I totaal (R equivalent / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 Ampère
Dezelfde hoeveelheid stroom vloeit door de andere weerstand omdat R2 dezelfde weerstand van 1 Ohm is en de stroom constant is tot 1A. De multimeter laat ongeveer 0,5 Ampère zien die door de twee weerstanden stroomt.
Nu wordt een extra weerstand van 1 Ohm in het circuit aangesloten. De multimeter laat nu zien dat er ongeveer 0,33 A stroom door elke weerstand loopt.
Omdat er drie parallel geschakelde weerstanden zijn, gaan we kijken wat de equivalente weerstand is van de drie parallel geschakelde weerstanden
R equivalente = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R equivalente = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R equivalente = 1 / 3R equivalente = 0,33 Ohm
Nu, de stroom door elke weerstand, IR = I totaal (R equivalent / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohm) IR = 0,33 Amp
De multimeter laat zien dat er ongeveer 0,33 Amp stroomt in elke weerstand, aangezien alle weerstanden 1 Ohm in waarde zijn en verbonden in een circuit waar de stroom is gefixeerd met 1A. Je kunt ook de video aan het einde van de pagina bekijken om te zien hoe het circuit werkt.
Huidige Divider-toepassingen
De belangrijkste toepassing van de stroomverdeler is om een fractie van de totale beschikbare stroom in het circuit te produceren. In sommige gevallen heeft de component die wordt gebruikt om de stroom te dragen echter een limiet voor hoeveel stroom er daadwerkelijk door de component stroomt. Overstroom veroorzaakt een verhoogde warmteafvoer en vermindert ook de levensverwachting van de componenten. Door een stroomverdeler te gebruiken, kan de stroom die door een component vloeit worden geminimaliseerd en kan dus een kleinere componentgrootte worden gebruikt.
Bijvoorbeeld in een geval waar een groter weerstandsvermogen vereist is; door meerdere weerstanden parallel toe te voegen, wordt de warmteafvoer verminderd en kunnen weerstanden met een kleiner wattage hetzelfde werk doen.