Sirkuit Pembagi Tegangan

Mari kita menganalisis rangkaian seri sederhana dan menentukan penurunan tegangan pada masing-masing resistor:

Dari nilai resistansi individu yang diberikan, kita dapat menentukan resistansi rangkaian total, mengetahui bahwa resistansi ditambahkan secara seri:

Tentukan Resistansi Sirkuit Total

Dari sini, kita dapat menggunakan Hukum Ohm (I=E/R) untuk menentukan arus total, yang kita ketahui akan sama dengan setiap arus resistor, arus yang sama di semua bagian rangkaian seri:

Gunakan Hukum Ohm untuk Menghitung Arus

Sekarang, mengetahui bahwa arus rangkaian adalah 2 mA, kita dapat menggunakan Hukum Ohm (E=IR) untuk menghitung tegangan pada setiap resistor:

Harus jelas bahwa jatuh tegangan pada setiap resistor sebanding dengan resistansinya, mengingat arus yang melalui semua resistor adalah sama. Perhatikan bagaimana tegangan melintasi R₂ adalah dua kali lipat dari tegangan pada R₁ , seperti resistansi R₂ adalah dua kali lipat dari R₁ .

Jika kita mengubah tegangan total, kita akan menemukan proporsionalitas penurunan tegangan ini tetap konstan:

Memecahkan Rasio Penurunan Tegangan

Tegangan melintasi R₂ masih tepat dua kali lipat dari R₁ s drop, meskipun fakta bahwa tegangan sumber telah berubah. Proporsionalitas penurunan tegangan (rasio satu sama lain) secara ketat merupakan fungsi dari nilai resistansi.

Dengan sedikit pengamatan lebih lanjut, menjadi jelas bahwa penurunan tegangan pada setiap resistor juga merupakan proporsi tetap dari tegangan suplai. Tegangan melintasi R₁ , misalnya, adalah 10 volt ketika suplai baterai adalah 45 volt. Saat tegangan baterai dinaikkan menjadi 180 volt (4 kali lipat), tegangan turun pada R₁ juga meningkat dengan faktor 4 (dari 10 menjadi 40 volt). rasio antara R₁ penurunan tegangan dan tegangan total, bagaimanapun, tidak berubah:

Demikian juga, tidak ada rasio penurunan tegangan lain yang berubah dengan meningkatnya tegangan suplai:

Rumus Pembagi Tegangan

Untuk alasan ini, rangkaian seri sering disebut pembagi tegangan karena kemampuannya untuk membagi—atau membagi—tegangan total menjadi bagian-bagian kecil dari rasio konstan. Dengan sedikit aljabar, kita dapat memperoleh rumus untuk menentukan penurunan tegangan resistor seri yang diberikan tidak lebih dari tegangan total, resistansi individu, dan resistansi total:

Rasio resistansi individu terhadap resistansi total sama dengan rasio penurunan tegangan individu dengan tegangan suplai total dalam rangkaian pembagi tegangan. Ini dikenal sebagai rumus pembagi tegangan , dan merupakan metode jalan pintas untuk menentukan jatuh tegangan pada rangkaian seri tanpa melalui perhitungan arus Hukum Ohm.

Contoh Penggunaan Rumus Pembagi Tegangan

Dengan menggunakan rumus ini, kita dapat menganalisis kembali contoh penurunan tegangan rangkaian dalam langkah yang lebih sedikit:

Tegangan - Membagi Komponen

Pembagi tegangan menemukan aplikasi yang luas di sirkuit meteran listrik, di mana kombinasi tertentu dari resistor seri digunakan untuk "membagi" tegangan menjadi proporsi yang tepat sebagai bagian dari perangkat pengukuran tegangan.

Potensiometer sebagai Komponen Pembagi Tegangan

Satu perangkat yang sering digunakan sebagai komponen pembagi tegangan adalah potensiometer , yang merupakan resistor dengan elemen bergerak yang diposisikan oleh kenop atau tuas manual. Elemen bergerak, biasanya disebut wiper , membuat kontak dengan strip material resistif (biasa disebut slidewire jika terbuat dari kawat logam resistif) pada setiap titik yang dipilih oleh kontrol manual:

Kontak penghapus adalah simbol panah menghadap ke kiri yang digambar di tengah elemen resistor vertikal. Saat dipindahkan ke atas, kontak strip resistif lebih dekat ke terminal 1 dan lebih jauh dari terminal 2, menurunkan resistansi ke terminal 1 dan meningkatkan resistansi ke terminal 2. Saat dipindahkan ke bawah, hasil efek sebaliknya. Resistansi yang diukur antara terminal 1 dan 2 adalah konstan untuk setiap posisi wiper.

Potensiometer Putar vs. Potensiometer Linier

Ditampilkan di sini adalah ilustrasi internal dari dua jenis potensiometer, putar dan linier.

Potensiometer Linier

Beberapa potensiometer linier digerakkan oleh gerakan garis lurus tuas atau tombol geser. Lainnya, seperti yang digambarkan dalam ilustrasi sebelumnya, digerakkan oleh sekrup putar untuk kemampuan penyesuaian yang baik. Unit terakhir kadang-kadang disebut sebagai trimpot karena mereka bekerja dengan baik untuk aplikasi yang membutuhkan resistensi variabel untuk "dipangkas" ke beberapa nilai yang tepat.

Perlu dicatat bahwa tidak semua potensiometer linier memiliki penetapan terminal yang sama seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi ini. Dengan beberapa, terminal penghapus berada di tengah, di antara dua terminal ujung.

Potensiometer Putar

Gambar di bawah menunjukkan konstruksi bodi potensiometer putar.

Foto berikut menunjukkan potensiometer putar nyata dengan penghapus terbuka dan kawat geser agar mudah dilihat. Poros yang menggerakkan wiper telah diputar hampir sepenuhnya searah jarum jam sehingga wiper hampir menyentuh ujung kiri terminal slidewire:

Berikut adalah potensiometer yang sama dengan poros wiper yang bergerak hampir ke posisi berlawanan arah jarum jam sehingga wiper berada di dekat ujung ekstrim lainnya:

Pengaruh Penyetelan Potensiometer dalam Rangkaian

Jika tegangan konstan diterapkan di antara terminal luar (melintasi panjang kawat geser), posisi penghapus akan mengurangi sebagian kecil dari tegangan yang diberikan, dapat diukur antara kontak penghapus dan salah satu dari dua terminal lainnya. Nilai pecahan tergantung sepenuhnya pada posisi fisik wiper:

Pentingnya Aplikasi Potensiometer

Sama seperti pembagi tegangan tetap, rasio pembagian tegangan potensiometer secara ketat merupakan fungsi dari resistansi dan bukan dari besarnya tegangan yang diberikan. Dengan kata lain, jika kenop atau tuas potensiometer dipindahkan ke posisi 50 persen (tepat di tengah), tegangan yang turun antara wiper dan salah satu terminal luar akan tepat 1/2 dari tegangan yang diberikan, tidak peduli berapa tegangan yang terjadi pada menjadi, atau apa resistensi ujung-ke-ujung dari potensiometer. Dengan kata lain, potensiometer berfungsi sebagai pembagi tegangan variabel di mana rasio pembagian tegangan diatur oleh posisi wiper.

Penerapan potensiometer ini merupakan sarana yang sangat berguna untuk memperoleh tegangan variabel dari sumber tegangan tetap seperti baterai. Jika sirkuit yang Anda bangun memerlukan sejumlah tegangan yang kurang dari nilai tegangan baterai yang tersedia, Anda dapat menghubungkan terminal luar potensiometer di baterai itu dan "dial-up" tegangan apa pun yang Anda butuhkan di antara potensiometer wiper dan salah satu terminal luar untuk digunakan di sirkuit Anda:

Ketika digunakan dengan cara ini, nama potensiometer masuk akal:mereka meter (mengendalikan) potensi (tegangan) diterapkan di seluruh mereka dengan membuat rasio pembagi tegangan variabel. Penggunaan potensiometer tiga terminal sebagai pembagi tegangan variabel ini sangat populer dalam desain rangkaian.

Contoh Potensiometer Kecil

Ditampilkan di sini adalah beberapa potensiometer kecil dari jenis yang biasa digunakan dalam peralatan elektronik konsumen dan oleh para penghobi dan pelajar dalam membangun sirkuit:

Unit yang lebih kecil di paling kiri dan paling kanan dirancang untuk dihubungkan ke papan tempat memotong roti tanpa solder atau disolder ke papan sirkuit tercetak. Unit tengah dirancang untuk dipasang pada panel datar dengan kabel yang disolder ke masing-masing dari tiga terminal. Berikut adalah tiga potensiometer lainnya, lebih khusus daripada set yang baru saja ditampilkan:

Unit "Helipot" besar adalah potensiometer laboratorium yang dirancang untuk koneksi cepat dan mudah ke sirkuit. Unit di sudut kiri bawah foto adalah jenis potensiometer yang sama, hanya tanpa casing atau dial penghitung 10 putaran. Kedua potensiometer ini adalah unit presisi, menggunakan strip resistensi trek heliks multi-putaran dan mekanisme penghapus untuk membuat penyesuaian kecil. Unit di kanan bawah adalah potensiometer panel-mount, dirancang untuk layanan kasar dalam aplikasi industri.

TINJAUAN:

• Proporsi rangkaian seri, atau bagi , tegangan suplai total di antara masing-masing tegangan turun, proporsinya sangat bergantung pada resistansi:ERn =ETotal (Rn / RTotal)
• Potensiometer adalah komponen resistansi variabel dengan tiga titik koneksi, sering digunakan sebagai pembagi tegangan yang dapat disesuaikan.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Rangkaian Pembagi Tegangan