Dělič napětí - známé hodnoty pouze přístroje do něj zapojené

Zpráva

apostol · #1 Příspěvek od **apostol** » 07 úno 2022, 08:48

Ahoj,

v rámci učení jsem se dostal k děliči napětí. Nevím jak moc reálná je následující úloha v praxi, ale pro pochopení vlastností a zákonů mi to příjde super. Na obrázku známe pouze čeho chceme docílit a zdroj napětí. Zdroj napětí je 5V, zařízení "Z1" potřebuje pro správnou funčnost napští 1,85V a proud 0,02A. Jakou velikost odporů "R1" a "R2" musí být? Jsem si vědom, že poměr resistoru je 1 ku 1,7., ale neumím vypočítat jak zajistit aby "Z1" mělo proud 20mA. Prosím jelikož bych chtěl, aby to bylo co nejblíž praxi, chtěl abych za "R1" a "R2" zadat resitory s hodnotou, která lze v obchodě koupit. Děkuju za pomoct.

P.S. Omlouvám se za špatnou kvalitu obrázku.

apostol · #2 Příspěvek od **apostol** » 07 úno 2022, 09:15

odpor Z1 není 1,85/0,02? Tedy 92,5ohm?

Lukas-Peca · #3 Příspěvek od **Lukas-Peca** » 07 úno 2022, 09:32

Jaks přišel na to, že potřebuješ dělič? Odpor R2 tam vůbec není potřeba. Odpor R1 má mít hodnotu (5 - 1,85) / 0,02 = 157 ohm.

#4 Příspěvek od **Hill** » 07 úno 2022, 09:58

Jistě: jestli má být na zátěži Z1 napětí 1,85 V při proudu 20 mA, pak to znamená, že má odpor 92,5 Ω.
Ale současně to znamená, že není potřeba R2, jinak řečeno R2 se blíží ∞, protože celým obvodem stačí proud 20 mA a celkový odpor obvodu R1+Z1 = 5 V/ 20 mA = 250 Ω.
Odečtu odpor zátěže a zbude mi R1 = 157,5 Ω.
Obvodem poteče 20 mA a úbytek napětí na Z1 bude 1,85 V.

passion · #5 Příspěvek od **passion** » 07 úno 2022, 10:48

Moje výpočty píšu:
R1=50ohm
R2=43ohm
Pri ohmickej záťaži Z1=92,5ohm (20mA pri 1,85V). Pozor, bez záťaže Z1 napätie vyskočí na 2,312V.

JoDiK · #6 Příspěvek od **JoDiK** » 07 úno 2022, 11:14

Ono záleží na tom, k jakému účelu to má sloužit. Jak už ti tu správně řekli, za předpokladu, že ta zátěž je nafurt (nebude se nijak měnit), pak nepotřebuješ další dva rezistory, ale spodním rezistorem v děliči bude přímo ta tvoje zátěž.

Pokud to opravdu má být dělič, ke kterému se bude připojovat předmětná zátěž, jedná se o zatížený dělič, u kterého se (v případě malých hodnot proudů) doporučuje proud děličem 10x větší než proud zátěží. To se používá v těch případech, kdy se parametry zátěže můžou v nějakých mezích měnit.

Pak mi to vychází v řadě E-12 na R1=15 a R2=10 ohmů.
Viz simulátor: bez zátěže 2V, s požadovanou zátěží 1,88V/20,3mA a s cca dvojnásobnou zátěží 1,78V/19,2mA
https://tinyurl.com/yb35hb8f

Samozřejmě rezistory se dají i skládat nebo vybírat z přesnější řady...

Jo a k tomu výpočtu:
"ale neumím vypočítat jak zajistit aby "Z1" mělo proud 20mA"
Ty nebudeš zajišťovat proud Z1 20mA, ale budeš děličem zajišťovat pro Z2 požadované napětí 1,85V.

Lukas-Peca · #7 Příspěvek od **Lukas-Peca** » 07 úno 2022, 11:27

Vzhledem k zadaným hodnotám bych řekl, že se jedná o tradiční úlohu "odpor k ledce". Tazatel někde našel, že je potřeba snížit napětí a k tomu že se používá dělič, což ale tady opravdu není potřeba.

passion: můžeš nám napsat, jak jsi k tomu dospěl?

#8 Příspěvek od **Hill** » 07 úno 2022, 13:05

passion píše:Moje výpočty píšu:
R1=50ohm
R2=43ohm
Pri ohmickej záťaži Z1=92,5ohm (20mA pri 1,85V). Pozor, bez záťaže Z1 napätie vyskočí na 2,312V.

Je to sice správně, ale celý obvod bude odebírat ze zdroje 63 mA, přitom zátěž využije z toho proudu jen 20 mA, zbytek výkonu bude bezúčelně ohřívat odpory.
Jak už bylo řečeno, jestli se odpor zátěže nemění, ani není z nějakého důvodu důležité, že napětí na výstupu děliče stoupne po odpojení zátěže, je zbytečné tam dávat dělič.
A, jestli má být tou zátěží LEDka, tak té jde jen o to, aby měla správný proud, proto se proud omezuje například odporem v sérii s LEDkou. Napětí na LEDce je na velikosti proudu do značné míry nezávislé, to si (zjednodušeně řečeno) LEDka určuje sama.

apostol · #9 Příspěvek od **apostol** » 07 úno 2022, 13:47

Lukas-Peca píše:Jaks přišel na to, že potřebuješ dělič? Odpor R2 tam vůbec není potřeba. Odpor R1 má mít hodnotu (5 - 1,85) / 0,02 = 157 ohm.

Nepotřebuju, je to teoretické zadání. Kdyby ten příklad nebyl zjednodušený a bylo potřeba rozšířit obvod, tak k tomu může dojít

apostol · #10 Příspěvek od **apostol** » 07 úno 2022, 13:52

passion píše:Moje výpočty píšu:
R1=50ohm
R2=43ohm
Pri ohmickej záťaži Z1=92,5ohm (20mA pri 1,85V). Pozor, bez záťaže Z1 napätie vyskočí na 2,312V.

děkuju. Příjde mi že zatím nejsprávnější odpověď. I když všichni mají pravdu, že první částí obvodu půjde zbytečný nevyužitý proud a že není potřeba přidávat R2 rezistor. Můžu poprosit jak dojít k těm výpočtům?

Lukas-Peca · #11 Příspěvek od **Lukas-Peca** » 07 úno 2022, 13:56

apostol píše:
Lukas-Peca píše:Jaks přišel na to, že potřebuješ dělič? Odpor R2 tam vůbec není potřeba. Odpor R1 má mít hodnotu (5 - 1,85) / 0,02 = 157 ohm.
Nepotřebuju, je to teoretické zadání. Kdyby ten příklad nebyl zjednodušený a bylo potřeba rozšířit obvod, tak k tomu může dojít

Potom je to zadání neúplné. V zadání z tvého prvního příspěvku opravdu není jediný důvod, proč by tam ten odpor měl být. Něco jiného by bylo, kdyby bylo zadáno, že zátěž může být odpojena a napětí může stoupnout nanejvýš na xx voltů. Ale nic takového tam není.

Passionova odpověď nevím, jestli je nejsprávnější, když neuvedl, podle čeho ty hodnoty zvolil. Mohl dát odpory desetkrát nebo stokrát menší a taky by to fungovalo, jen by patřičně vzrostl výkon, který se na nich bez užitku maří.

apostol · #12 Příspěvek od **apostol** » 07 úno 2022, 14:25

Lukas-Peca píše:
Passionova odpověď nevím, jestli je nejsprávnější, když neuvedl, podle čeho ty hodnoty zvolil. Mohl dát odpory desetkrát nebo stokrát menší a taky by to fungovalo, jen by patřičně vzrostl výkon, který se na nich bez užitku maří.

Učím se to opravdu chvíli, ale pokud by byly větší, tak by Z1 nedostal proud 20mA. Proto mě jako laikovi dává smysl, že musí jít větší napětí při zatíženém Z1. Jen nevím jak to spočítat.

JoDiK · #13 Příspěvek od **JoDiK** » 07 úno 2022, 14:34

Lukas-Peca píše: Jen nevím jak to spočítat.

Já ti to už psal - zvolit proud děličem 10x větší než zátěží.
Pokud ti to takhle nestačí, třeba zde to máš podrobně:
https://www.vovcr.cz/odz/tech/381/page18.html

Lukas-Peca · #14 Příspěvek od **Lukas-Peca** » 07 úno 2022, 18:33

A proč 10x? Proč ne třeba 1x nebo 100x?

apostol: máš v tom poněkud hokej. Zátěž proud nedostává, ale bere si dle svého ohmického odporu. Když je zátěž konstantní, lze odpor R2 zvětšit až na nekonečno, jinými slovy jej nepoužít. Pokud je zátěž proměnná, pak si musíš určit, jak velké kolísání napětí podle jejího odběru chceš mít. Limitní případ je, že napětí nesmí kolísat vůbec, potom odpory vyjdou nekonečně malé (ale jeden musí být i tak menší než ten druhý, aby se zachoval dělicí poměr). Když výstupní napětí při odpojené zátěži může být naopak rovné napětí zdroje, tak ten spodní odpor nepoužiješ.

#15 Příspěvek od **JirkaZ** » 07 úno 2022, 19:13

apostol:

https://cs.wikipedia.org/wiki/Ohm%C5%AFv_z%C3%A1kon

https://cs.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffovy_z%C3%A1kony

https://cs.wikipedia.org/wiki/Norton%C5%AFv_teor%C3%A9m

https://cs.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9v ... _v%C4%9Bta

https://cs.wikipedia.org/wiki/Vnit%C5%99n%C3%AD_odpor

a popř. ještě https://cs.wikipedia.org/wiki/D%C4%9Bli ... %9Bt%C3%AD

To je tak vše, co je k řešení"problému" zapotřebí.

Co v zadání zcela chybí, je charakter zátěže a požadavek na vlastnosti zdroje s připojenou/odpojenou zátěží.

Pokud je zátěž zjednodušeně řečeno "napěťová nora" (v prvním přiblížení třeba LED), jinými slovy pokud napětí na zátěži při změně proudu zůstává víceméně konstantní, pak samozřejmě není třeba žádný dělič, ale stačí jeden odpor, jak už popsali jiní přede mnou.