Делитель напряжения

Делитель напряжения — простая схема, которая понижает входное напряжение до меньшего выходного с помощью двух последовательно соединённых резисторов. Делитель может понадобиться, когда датчик или модуль выдаёт напряжение выше того, которое микроконтроллер безопасно выдерживает.

Резистор, подключённый к входному напряжению, называется \( R_{1} \), а резистор, подключённый к земле, — \( R_{2} \). Выходное напряжение \( V_{out} \) измеряется в точке между \( R_{1} \) и \( R_{2} \), и оно составляет долю от входного напряжения \( V_{in} \).

Схема

Выходное напряжение (V_out) рассчитывается по формуле:

\[ V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \]

Пример расчёта \( V_{out} \)

Дано:

\( V_{in} = 3.3 V \)
\( R_1 = 10 k\Omega \)
\( R_2 = 10 k\Omega \)

Подставляем значения:

\[ V_{out} = 3.3 V \times \frac{10 k\Omega}{10 k\Omega + 10 k\Omega} = 3.3 V \times \frac{10}{20} = 3.3 V \times 0.5 = 1.65 V \]

Выходное напряжение \( V_{out} \) равно 1.65 В.

fn main() {
    // Код можно редактировать
    // Можно менять значения и запускать код
    let vin: f64 = 3.3;
    let r1: f64 = 10000.0;
    let r2: f64 = 10000.0;

    let vout = vin * (r2 / (r1 + r2));

    println!("The output voltage Vout is: {:.2} V", vout);
}

Применение

Делители напряжения используются, например, в потенциометрах: при повороте ручки сопротивление меняется, и вместе с ним меняется выходное напряжение. Их также применяют для измерения резистивных датчиков, таких как датчики света и термисторы. К ним подаётся известное напряжение, а микроконтроллер считывает напряжение в средней точке и по нему определяет значения датчика, например температуру.

Симуляция делителя напряжения

Входное напряжение (V_in):

Резистор R1 (Ω):

Резистор R2 (Ω):

Формула: V_out = V_in × (R₂ / (R₁ + R₂))

Формула с подставленными значениями: V_out = 3.3 × (10000 / (10000 + 10000))

Выходное напряжение (Vout): 1.65 V

Симулятор на сайте Falstad

Для построения схемы я использовал сайт https://www.falstad.com/circuit/. Это отличный инструмент для рисования схем. Вы можете скачать созданный мной файл voltage-divider.circuitjs.txt и импортировать его, чтобы поэкспериментировать с этой схемой.