Приликом пројектовања електронског кола, постоји пуно ситуација када коло захтева различите вредности напона и извора струје. На пример, при подешавању унапред подешеног напона за Оп-појачало, врло је уобичајено да се користи потенцијални преградни круг за добијање потребних вредности напона. Али шта ако нам треба одређена вредност струје? Слично деличу напона, постоји још један тип кола који се назива делилац струје и који се може користити за поделу укупне струје на неколико унутар затвореног круга. Дакле, у овом упутству ћемо научити како да направимо једноставан круг за поделу струје помоћу отпорне методе (користећи само отпорнике). Имајте на уму да је могуће направити и делилац струје помоћу индуктора и рад оба кола ће бити исти.
Рад круга делилаца струје
Отпорник је најчешће коришћена пасивна компонента у електроници и врло је једноставно конструисати делилац струје помоћу отпорника. Раздјелник струје је линеарно коло које дијели укупну струју која тече у круг и ствара подјелу или производи дјелић укупне струје.
Према правилу тренутног разделника, струја која пролази кроз било који паралелни крак кола биће једнака умношку укупне струје и односа отпора супротне гране и укупног отпора. Тако помоћу правила тренутног разделника можемо израчунати струју која пролази кроз крак ако знамо укупну вредност струје и отпора осталих грана. О овоме ћемо разумети више док настављамо.
Тренутни разделник може се лако направити користећи КЦЛ (Кирцххофф-ов тренутни закон) и Охмсов закон. Погледајмо како се одвија ова подела на паралелно повезан отпорни круг.
На горњој слици су паралелно повезана два отпорника од 1 Охм, а то су Р1 и Р2. Ова два отпорника деле укупну струју која протиче кроз отпорник. Будући да је напон на ова два отпорника једнак, струја која пролази кроз сваки отпорник може се израчунати помоћу формуле тренутног дјелитеља
Према томе, укупна струја је И Укупно = И Р1 + И Р2 према Кирцхофф-овом тренутном закону.
Сада да бисмо пронашли струју сваког отпорника, користимо Охмов закон И = В / Р на сваком отпорнику. У том случају, И Р1 = В / Р1 и И Р2 = В / Р2
Према томе, ако ове вредности користимо у И Тотал = И Р1 + И Р2, укупна струја ће бити
Укупна струја = В / Р1 + В / Р2 = В (1 / Р1 + 1 / Р2)
Тако, В = И укупно (1 / Р1 + 1 / Р2) -1 = И укупно (Р1Р2 / Р1 + Р2)
Дакле, ако можемо израчунати укупан отпор и укупну струју, онда помоћу горње формуле можемо добити подељену струју кроз отпорник. У струјни разделник правило формуле да израчуна за струје преко Р1 могу дати као
И Р1 = В / Р1 = И укупно И Р1 = И укупно (Р2 / (Р1 + Р2))
Слично томе, формуле правила тренутног разделника за израчунавање струје кроз Р2 могу се дати као
И Р2 = В / Р2 = И укупно И Р2 = И укупно (Р1 / (Р1 + Р2))
Према томе, тамо где су отпорници већи од два, треба израчунати укупни или еквивалентни отпор да би се сазнала подељена струја у сваком отпорнику помоћу формуле
И = В / Р
Тестирање круга делилаца струје у хардверу
Погледајмо како овај тренутни разделник ради у стварном сценарију.
У горњој шеми постоје три отпорника који су повезани на фиксни или константни извор струје од 1А. Сви отпорници су оцењени као 1 Охм. Према томе Р1 = Р2 = Р3 = 1 Охм.
Ово коло се тестира на плочи повезивањем отпорника један по један у паралелној конфигурацији са извором константне струје од 1А повезаним преко кола. Такође можете да проверите овај једноставан круг са константном струјом да бисте сазнали како ради извор струје и како га сами изградити. На слици испод, један отпорник је повезан преко кола.
Струја показује 1А у мултиметру када је повезана преко отпорника. Затим се додаје други отпор од 1 Ома. Струја је пала на пола, приближно 500мА у сваком отпорнику, као што је приказано доле
Зашто се ово догодило? Откријмо помоћу тренутног израчунавања разделника. Када су паралелно повезана два отпорника од 1 Охм, еквивалентни отпор ће бити -
Р еквивалент = (1 / (1 / Р1 + 1 / Р2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 ома
Стога, када су се паралелно спојила два отпора од 1 Охм, еквивалентни отпор је постао 0,5 Охма. Дакле, струја кроз Р1 је
И Р1 = И укупно (Р еквивалент / Р1) И Р1 = 1А (0,5 охма / 1 охма) = 0,5 ампера
Иста количина струје тече кроз други отпорник, јер је Р2 исти отпор од 1 ома, а струја је константна до 1А. Мултиметар показује приближно 0,5 ампера који пролазе кроз два отпорника.
Сада је додатни отпор од 1 Охм повезан у коло. Мултиметар сада показује да кроз сваки отпорник протиче приближно 0,33А струје.
Будући да постоје три паралелно повезана отпорника, сазнајмо еквивалентни отпор три отпорника у паралелном повезивању
Р еквивалент = (1 / (1 / Р1 + 1 / Р2 + 1 / Р3)) Р еквивалент = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) Р еквивалент = 1/3 Р еквивалент = 0,33 Охмс
Сада, струја кроз сваки отпорник, ИР = И укупно (Р еквивалент / Р1) ИР = 1 А к к (0,33 Охма / 1 Охма) ИР = 0,33 Амп
Мултиметар показује отприлике 0,33 Амп који тече у сваком отпорнику, јер су сви отпорници вредности 1 Охм и повезани у круг где је струјни ток фиксиран са 1А. Такође можете погледати видео на крају странице да бисте проверили како кола раде.
Тренутне апликације за дељење
Главна примена разделника струје је стварање дела укупне струје доступне у колу. Међутим, у неким случајевима компонента која се користи за ношење струје има ограничење колико струје стварно протиче кроз компоненту. Прекомерна струја узрокује повећано одвођење топлоте, као и смањује животни век компонената. Коришћењем делитеља струје струја која пролази кроз компоненту може се минимизирати и на тај начин се може користити мања величина компоненте.
На пример, у случају када је потребна већа снага отпорника; паралелно додавање више отпорника смањује одвођење топлоте, а мањи отпорници снаге могу радити исти посао.