طريقة الاستخدام
- اختر في ما الذي تريد إيجاده؟: جهد الخرج عندما تعرف المقاومتين، أو R2 لجهد مستهدف عندما تحتاج جهداً بعينه.
- اكتب جهد الدخل. في وضع الخرج اكتب المقاومة R1 والمقاومة R2، وفي وضع الهدف اكتب جهد الخرج المستهدف والمقاومة R1 إن كانت لديك.
- أضف مقاومة الحمل على R2 (اختياري) فقط إذا كان شيء يسحب تياراً من الخرج. واقرأ جهد الخرج والانخفاض في الخرج بسبب الحمل.
- في وضع الهدف، استخدم أقرب قيمة E24 لـR2 أو زوج E24 لهذه النسبة لتختار مقاومات قياسية يمكنك شراؤها.
كيف يُحسب الخرج
تتقاسم مقاومتان متصلتان على التوالي عبر جهد ما هذا الجهد بنسبة مقاومتيهما. ويؤخذ الخرج عبر المقاومة السفلى R2، لذلك يساوي جهد الدخل مضروباً في R2 مقسوماً على المقاومة الكلية. ويصح ذلك ما دام لا شيء آخر يسحب تياراً من الخرج.
Vout = Vin × R2 ÷ (R1 + R2)
مع حمل RL عبر R2:
R2 ∥ RL = R2 × RL ÷ (R2 + RL)
Vout = Vin × (R2 ∥ RL) ÷ (R1 + R2 ∥ RL)
لخرج مستهدف:
R2 = R1 × Vout ÷ (Vin − Vout)
- الخرج لا يتجاوز الدخل أبداً، ويهبط إلى الصفر عندما تصبح R2 صفراً.
- كل حمل يخفض الخرج، لأنه يضع مساراً آخر على التوازي مع R2. وكلما صغرت مقاومة الحمل زاد الانخفاض.
- قيم E24 هي الخطوات القياسية لسلسلة E24، أي 24 قيمة في كل عقد (IEC 60063، كما تُدرج في ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية)). وتُختار الأقرب على مقياس لوغاريتمي.
اختيار المقاومات
أبقِ تيار المقسم أعلى بكثير من التيار الذي يسحبه الحمل، وإلا غيّر الحمل الخرج. والمقاومات الأصغر تبدد قدرة أكبر لكنها أقل حساسية للحمل. وتعرض الحاسبة التيار المسحوب من الدخل، فتستطيع الحكم على حالتك.
المقسم يضبط نسبة ثابتة من الدخل، ولا ينظّم الخرج: إذا تغير جهد الدخل تغير الخرج بالنسبة نفسها.
ما لا تغطيه الحاسبة
- تفاوت المقاومات وانجراف الحرارة، فهما يحركان الخرج قليلاً. استخدم تفاوت قطعك لتقدير الانتشار.
- القدرة في كل مقاومة. احسبها بحاسبة قانون أوم في هذا الموقع قبل أن تختار قدرة القطعة.
- الأحمال التفاعلية والإشارات ذات التردد، فالمكثفة في الحمل تغيّر القسمة.
مثال محلول: 12 فولت عبر 10 كيلو أوم و10 كيلو أوم
مع R1 = 10 كيلو أوم وR2 = 10 كيلو أوم على 12 فولت، يكون Vout = 12 × 10k ÷ (10k + 10k) = 6 فولت، أي بنسبة 50٪. والتيار المسحوب من الدخل 12 فولت ÷ 20 كيلو أوم = 600 ميكرو أمبير.
أضف حملاً قدره 10 كيلو أوم عبر R2. المقاومة المتوازية R2 ∥ RL = 10k × 10k ÷ (10k + 10k) = 5 كيلو أوم، فيكون Vout = 12 × 5k ÷ (10k + 5k) = 4 فولت. فالحمل يُنزل الخرج بنسبة 33.33٪، من 6 فولت إلى 4 فولت.
من أجل خرج 3.3 فولت من 12 فولت مع R1 = 10 كيلو أوم: R2 = 10k × 3.3 ÷ (12 − 3.3) = 3.793 كيلو أوم. وأقرب قيمة E24 هي 3.9 كيلو أوم، وتعطي 3.367 فولت.
الأسئلة الشائعة
ما فائدة مقسم الجهد؟
يصنع جهداً أقل من جهد أعلى، مثل خفض إشارة 5 فولت إلى 3.3 فولت يقبلها المستشعر، أو قراءة جهد بطارية بمنفذ متحكم دقيق. وهو يضبط نسبة ثابتة، لا جهداً منظماً.
لماذا ينخفض الخرج عندما أوصل حملاً؟
الحمل موصول على التوازي مع R2، فيخفض المقاومة التي تظهرها R2 للمقسم. والخرج يتبع R2 ∥ RL، فكلما صغرت مقاومة الحمل هبط الجهد أكثر.
ما سلسلة E24؟
E24 مجموعة من 24 قيمة مقاومة قياسية في كل عقد، مثل 4.7 كيلو أوم و5.1 كيلو أوم. والمقاومات التجارية تأتي بهذه الخطوات، لذلك تُقرَّب القيمة المحسوبة إلى أقربها.
أي مقاومة تكون R1 وأيها R2؟
R1 هي المقاومة على جانب الدخل، وR2 هي التي على جانب 0 فولت، ويؤخذ الخرج عبر R2. وتبديلهما يعطي النسبة المكملة، لذلك تحقق من الرسم قبل اللحام.
هل يستطيع مقسم الجهد تغذية دائرة؟
يستطيع توفير تيارات صغيرة جداً دون أن يتغير الخرج. استخدمه لضبط مستوى لدخل لا يسحب تقريباً شيئاً، مثل منفذ محوّل تناظري رقمي؛ أما للتغذية الحقيقية فاستخدم منظماً.
كم من التيار يهدره المقسم؟
التيار يساوي جهد الدخل مقسوماً على R1 + R2، ويمر طوال الوقت. وتعرض الحاسبة هذا التيار، لتقارنه بما تحتاجه دائرتك.
المصادر
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Voltage divider (Vout = R2/(R1+R2) × Vin)
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): E series of preferred numbers (قيم E24، وIEC 60063)
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Series and parallel circuits (المقاومة على التوازي)
آخر مراجعة للأرقام والنص: الثلاثاء، 30 جمادى الأولى 1448 بعد الهجرة.