Circuitos divisores de voltaje

Analicemos un circuito en serie simple y determinemos las caídas de voltaje en resistencias individuales:

A partir de los valores dados de las resistencias individuales, podemos determinar una resistencia total del circuito, sabiendo que las resistencias se suman en serie:

Determine la resistencia total del circuito

A partir de aquí, podemos usar la ley de Ohm (I =E / R) para determinar la corriente total, que sabemos que será la misma que la corriente de cada resistor, siendo las corrientes iguales en todas las partes de un circuito en serie:

Utilice la ley de Ohm para calcular la corriente

Ahora, sabiendo que la corriente del circuito es de 2 mA, podemos usar la Ley de Ohm (E =IR) para calcular el voltaje en cada resistencia:

Debería ser evidente que la caída de voltaje en cada resistencia es proporcional a su resistencia, dado que la corriente es la misma en todas las resistencias. Observe cómo el voltaje en R ₂ es el doble que el voltaje en R ₁ , al igual que la resistencia de R ₂ es el doble que el de R ₁ .

Si tuviéramos que cambiar el voltaje total, encontraríamos que esta proporcionalidad de caídas de voltaje permanece constante:

Resolución de relaciones de caída de voltaje

El voltaje en R ₂ sigue siendo exactamente el doble que el de R ₁ Caída, a pesar de que el voltaje de la fuente ha cambiado. La proporcionalidad de las caídas de tensión (relación entre una y otra) es estrictamente una función de los valores de resistencia.

Con un poco más de observación, se hace evidente que la caída de voltaje en cada resistor también es una proporción fija del voltaje de suministro. El voltaje en R ₁ , por ejemplo, era de 10 voltios cuando el suministro de la batería era de 45 voltios. Cuando el voltaje de la batería se incrementó a 180 voltios (4 veces más), la caída de voltaje en R ₁ también aumentó en un factor de 4 (de 10 a 40 voltios). La proporción entre R ₁ Sin embargo, la caída de voltaje y el voltaje total no cambiaron:

Del mismo modo, ninguna de las otras relaciones de caída de voltaje cambió con el aumento del voltaje de suministro:

Fórmula del divisor de voltaje

Por esta razón, un circuito en serie a menudo se denomina divisor de voltaje por su capacidad para proporcionar o dividir el voltaje total en porciones fraccionarias de relación constante. Con un poco de álgebra, podemos derivar una fórmula para determinar la caída de voltaje de la resistencia en serie dado nada más que el voltaje total, la resistencia individual y la resistencia total:

La relación entre la resistencia individual y la resistencia total es la misma que la relación entre la caída de voltaje individual y el voltaje de suministro total en un circuito divisor de voltaje. Esto se conoce como la fórmula del divisor de voltaje , y es un método abreviado para determinar la caída de voltaje en un circuito en serie sin pasar por los cálculos actuales de la Ley de Ohm.

Ejemplo de uso de la fórmula del divisor de voltaje

Con esta fórmula, podemos volver a analizar las caídas de voltaje del circuito de ejemplo en menos pasos:

Voltaje:división de componentes

Los divisores de voltaje encuentran una amplia aplicación en los circuitos de medidores eléctricos, donde se utilizan combinaciones específicas de resistencias en serie para "dividir" un voltaje en proporciones precisas como parte de un dispositivo de medición de voltaje.

Potenciómetros como componentes divisores de voltaje

Un dispositivo que se utiliza con frecuencia como componente divisor de voltaje es el potenciómetro , que es una resistencia con un elemento móvil posicionado por una perilla o palanca manual. El elemento móvil, normalmente llamado limpiaparabrisas , hace contacto con una tira resistiva de material (comúnmente llamado slidewire si está hecho de alambre de metal resistivo) en cualquier punto seleccionado por el control manual:

El contacto del limpiaparabrisas es el símbolo de flecha hacia la izquierda dibujado en el medio del elemento de resistencia vertical. A medida que se mueve hacia arriba, entra en contacto con la tira resistiva más cerca del terminal 1 y más lejos del terminal 2, lo que reduce la resistencia al terminal 1 y aumenta la resistencia al terminal 2. A medida que se mueve hacia abajo, se produce el efecto opuesto. La resistencia medida entre los terminales 1 y 2 es constante para cualquier posición del limpiaparabrisas.

Potenciómetros rotativos frente a potenciómetros lineales

Aquí se muestran ilustraciones internas de dos tipos de potenciómetros, giratorio y lineal.

Potenciómetros lineales

Algunos potenciómetros lineales se activan mediante el movimiento en línea recta de una palanca o botón deslizante. Otros, como el que se muestra en la ilustración anterior, se activan mediante un tornillo de giro para lograr una capacidad de ajuste fino. Las últimas unidades a veces se denominan trimpots porque funcionan bien para aplicaciones que requieren una resistencia variable para "recortar" a un valor preciso.

Cabe señalar que no todos los potenciómetros lineales tienen las mismas asignaciones de terminales que se muestran en esta ilustración. En algunos, el terminal del limpiaparabrisas está en el medio, entre los dos terminales finales.

Potenciómetro giratorio

La siguiente imagen muestra la estructura del cuerpo de un potenciómetro giratorio.

La siguiente fotografía muestra un potenciómetro giratorio real con un limpiaparabrisas expuesto y un cable deslizante para una fácil visualización. El eje que mueve el limpiaparabrisas se ha girado casi por completo en el sentido de las agujas del reloj de modo que el limpiador casi toca el extremo terminal izquierdo del cable deslizante:

Aquí está el mismo potenciómetro con el eje del limpiaparabrisas movido casi a la posición totalmente en sentido antihorario de modo que el limpiador esté cerca del otro extremo del recorrido:

Efectos de los ajustes en un potenciómetro en un circuito

Si se aplica un voltaje constante entre los terminales exteriores (a lo largo del cable deslizante), la posición del limpiaparabrisas desconectará una fracción del voltaje aplicado, medible entre el contacto del limpiador y cualquiera de los otros dos terminales. El valor fraccionario depende completamente de la posición física del limpiaparabrisas:

La importancia de la aplicación del potenciómetro

Al igual que el divisor de voltaje fijo, la relación de división del voltaje del potenciómetro es estrictamente una función de la resistencia y no de la magnitud del voltaje aplicado. En otras palabras, si la perilla o palanca del potenciómetro se mueve a la posición del 50 por ciento (centro exacto), el voltaje caído entre el limpiaparabrisas y cualquiera de los terminales externos sería exactamente la mitad del voltaje aplicado, sin importar a qué voltaje le suceda. ser, o cuál es la resistencia de extremo a extremo del potenciómetro. En otras palabras, un potenciómetro funciona como un divisor de voltaje variable donde la relación de división de voltaje se establece por la posición del limpiaparabrisas.

Esta aplicación del potenciómetro es un medio muy útil para obtener un voltaje variable de una fuente de voltaje fijo como una batería. Si un circuito que está construyendo requiere una cierta cantidad de voltaje que es menor que el valor del voltaje de una batería disponible, puede conectar los terminales externos de un potenciómetro a través de esa batería y "marcar" cualquier voltaje que necesite entre el potenciómetro limpiaparabrisas y uno de los terminales externos para usar en su circuito:

Cuando se usa de esta manera, el nombre potenciómetro tiene mucho sentido: miden (controlar) el potencial (voltaje) aplicado a través de ellos creando una relación de divisor de voltaje variable. Este uso del potenciómetro de tres terminales como divisor de voltaje variable es muy popular en el diseño de circuitos.

Muestras de potenciómetros pequeños

Aquí se muestran varios potenciómetros pequeños del tipo que se usa comúnmente en equipos electrónicos de consumo y por aficionados y estudiantes en la construcción de circuitos:

Las unidades más pequeñas a la izquierda y a la derecha están diseñadas para conectarse a una placa de prueba sin soldadura o soldarse a una placa de circuito impreso. Las unidades intermedias están diseñadas para montarse en un panel plano con cables soldados a cada uno de los tres terminales. Aquí hay tres potenciómetros más, más especializados que el conjunto que se acaba de mostrar:

La gran unidad "Helipot" es un potenciómetro de laboratorio diseñado para una conexión rápida y fácil a un circuito. La unidad en la esquina inferior izquierda de la fotografía es del mismo tipo de potenciómetro, solo que sin caja o dial de conteo de 10 vueltas. Ambos potenciómetros son unidades de precisión, que utilizan bandas de resistencia de pista helicoidal de múltiples vueltas y mecanismos de limpiaparabrisas para realizar pequeños ajustes. La unidad en la parte inferior derecha es un potenciómetro de montaje en panel, diseñado para un servicio rudo en aplicaciones industriales.

REVISAR:

• Proporcionar circuitos en serie o dividir , el voltaje de suministro total entre las caídas de voltaje individuales, las proporciones dependen estrictamente de las resistencias:ERn =ETotal (Rn / RTotal)
• Un potenciómetro es un componente de resistencia variable con tres puntos de conexión, que se utiliza con frecuencia como divisor de voltaje ajustable.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de circuitos divisores de voltaje