容量性分圧器:詳細ガイド
容量性分圧器の人気が高まっています。コルピッツ発振器など、多くの電気プロジェクトで使用されていることがわかります。
ただし、容量性分圧器の使用を決定する前に、それらがどのように機能するかを明確に理解する必要があります。
この記事では、容量性分圧器と分圧器の規則を定義します。また、容量性分圧器などのさまざまな回路図も確認します。
容量性分圧器とは?
分圧器
出典:ウィキペディア
容量性分圧器は、電位差を取り、一定の電圧比を維持しながら 2 つに分割する回路です。
さらに、容量分割器は一般に、互いに一列に並べられた一対のコンデンサを持ちます。
この回路の主な目的は、オームの法則に従って、さまざまな量の電圧を他の回路部品に割り当てることです。
V=IR
どこ; V は電圧、I は電流、R は抵抗を表します。
たとえば、12 ボルトの電源がある場合、4 つのコンデンサを互いに直列に配置します (それらはすべて 1µF です)。その後、コンデンサは 12 ボルトの半分である 6 ボルトの電圧出力を提供します。
分圧器ルールとは?
分圧器
出典:ウィキメディア コモンズ
平均して、いくつかの回路要素が直列に連結されている場合、入力電圧は要素間で分割されます。
同様に、いくつかの回路要素を並列に連結すると、電流もコンポーネント全体に分割されます。
そのため、並列回路には分流器の法則を使用し、直列回路の場合は分圧器の法則を使用してコースを分析します。
分圧器の規則、別の名前の分圧器の規則は、要素の個々の電圧を計算するのに役立つため、回路解析で重要な役割を果たします。
回路で使用される要素に応じて、分圧器の規則は 3 つのカテゴリに分類されます。
つまり;
- 誘導分圧器
- 容量性分圧器
- 抵抗分圧器
上記のそれぞれを詳しく見てみましょう。
抵抗回路の分圧ルール
抵抗分圧器の規則を理解するために、電圧源に直列に接続された一対の抵抗器を持つ回路を使用してみましょう.
抵抗器を直列に接続したため、それら (抵抗器) には同じ量の電流が流れます。
レジスタ
ただし、抵抗には対照的な電圧があります。回路の入力電圧は抵抗器のペアに分割されます。さらに、抵抗は個々の電圧の量に直接影響します。
以下は、理解を深めるために使用できる回路です:
抵抗回路
上記の回路図から、抵抗器 R1 と R2 VS と直列に連結 (電圧源)。電圧源は合計 1 アンペアの電流を供給します。
それにもかかわらず、デザイナーはすべての要素を直列に貼り付けました。その結果、ループが発生し、それらを流れる電流は 1 アンペアで一定のままになります。
合計電圧を計算するには、式を使用できます;
VS =V R 1 + V R 2 … (1)
どこで、
VR1 抵抗 R1 を通る電圧を表します と VR2 抵抗 R2 を通る電圧を表す .さらに、提供されるすべての電圧は、これら 2 つの抵抗器間で分割されます。したがって、VR1 を追加することで合計電圧を取得できます。 と VR2 .
OHM の法律に従います。
VR1 =IR1 +IR2 …。 (2)
したがって、式 (1) および (2) から;
VS =IR1 +IR2
VS =I(R1 +R2 )
次に、最初の電流の値を式 (2) に入れます
VR1 =IR1
同様に
VR2 =IR2
したがって、抵抗回路の分圧器の規則は、電流分割器の規則と矛盾します。
誘導回路の分圧ルール
直列モードの回路で 3 つ以上のインダクタを連結すると、インダクタを流れる電流は一定のままです。それでも、電源電圧はすべてのインダクタに広がります。
インダクタ
したがって、インダクタ分圧器の規則を使用して、個々のインダクタの電圧量を計算できます。
誘導回路
設計者は両方のインダクタ L1 をリンクしました そしてL2 上記の回路図から直列モードで。さらに、VL1 L1 を通る電圧を表します 、そして同様に、VL2 L2 を通る電圧を表します . VS 供給電圧を表示します。
VL1 を見つけるには と VL2 、インダクタ分圧器の規則を使用します。すでにご存じのとおり、インダクタ電圧の式は次のとおりです。
どこで Leq は回路の合計インダクタンスに等しいため、電気技師はこの例の回路でインダクタを直列に接続しました。したがって、合計インダクタンスは 2 つのインダクタンスの組み合わせです。
Leq =L1 + L2
式(3)より;
インダクタ L1 を通る電圧 です;
同様に、インダクタ L2 を通る電圧 です;
したがって、インダクタの分圧器の規則は抵抗器に似ていると結論付けることができます。
容量性回路の分圧規則
以下の回路を使用して、コンデンサの分圧器の規則を計算してみましょう。
容量性回路
どこで;
エンジニアは、VS と直列に一対のコンデンサを取り付けました 、電源電圧。次に、電源電圧が 2 つに分割されます。 1つはコンデンサC1を通過します もう一方はコンデンサ C2 を介して .
コンデンサ
さらに、VC1 コンデンサ C1 の電圧を表す 、および VC2 コンデンサC2を通る電圧を表します .
したがって、合成静電容量は
ソースによって提供される合計料金:Q =Ceq VS 、これは基本的に
コンデンサ C1 電圧;
VC1 =Q1 / C1
コンデンサ C2 電圧;
VC2 =Q2 / C2
要約すると、コンデンサを通る個々の電圧は、総静電容量と総電圧を掛けた反対の静電容量の比率です。
容量分圧式
容量性分圧器は、出力に並列に接続され、AC (交流) 入力に連結された一対のコンデンサを使用する回路です。
式を使用して、入力電圧と出力電圧の比率を取得できます。
Vアウト /Vin =1/ (1+CS /CP )
どこで;
- CS 直列接続されたコンデンサ全体の全静電容量を表します。
- CP 並列接続されたすべてのコンデンサの合計静電容量を表します。
上記の式は、Vin に依存する大きさの交流 (AC) 信号を供給します。
ただし、オフセットは CS の容量の大きさによって異なります。 または CP .
容量性分圧器の回路図
容量性 AC 分圧器回路
数式 X C =1/ (2πf c ) 容量性分圧回路の個々のコンデンサを介して分圧をガイドします。
それでも、回路のコンデンサに割り当てられる電圧の量を計算するには、まずコンデンサのインピーダンスを計算する必要があります。上記の式を使用してこれを行うことができます。
インピーダンスを計算したら、OHM 式を使用して、各コンデンサを通過する電圧の量を知ることができます。
例:
容量性 AC 分圧器回路
上記の回路には、2 つのコンデンサと 120V AC 電源電圧があります。その結果、電圧は両方のコンデンサに流れます。コンデンサは直列モードであることを忘れないでください。
単純な分圧器を使用して、割り当てられた電圧を知ることができるようになりました。1μF コンデンサは 2 倍の電圧になります。
したがって、この場合、80V になり、コンデンサ 2μ は 40V になります
容量性 DC 分圧器回路
電圧は、式 V=Q/C に関する DC 分圧回路で共有されます。 これにより、電圧はコンデンサの静電容量値と逆対称になります。
本質的に、静電容量が小さいコンデンサは、より高い電圧を受け取ります。一方、より大きな容量を持つコンデンサは、より低い電圧を受け取ります.
例:
容量性 DC 分圧器回路
上記の回路は 15V の DC 電圧を供給します。これは、15 ボルトがコンデンサのペアに流れることを意味します。
電圧は両方のコンデンサに流れるため、合計すると供給源の 15V に等しくなります。
コンデンサの電荷が類似していると仮定すると、静電容量値から電圧を計算できます。
1μF コンデンサ値が 2μF コンデンサ値の半分であることを考えると、最初のコンデンサの電圧は 2 番目のコンデンサの 2 倍になります。
したがって、1μF のコンデンサ電圧は 10 ボルトになり、2μF のコンデンサ電圧は 5 ボルトになります。
容量性分圧器の長所と短所
分圧器は便利ですが、他のすべての発明と同様に長所と短所があります。
利点
- 最小限の熱損失
- 手頃な価格
- DC (直流) または AC (交流) のいずれかで作業
- 低い設置費用
- 頻度に依存
短所
- Lightweight AC のみで動作
- かなり重い
- 過熱は作業効率を低下させます
- いくつかの分圧器は設置に費用がかかり、AC でしか機能しません。
容量性分圧器の使用
前述のように、容量性分圧器には多くの用途があります。それらのいくつかは次のとおりです:
- 分圧器は電圧を下げ、高レベル電圧の測定を可能にします。
- マイクロコントローラ内の分圧器は、センサーの抵抗の測定に役立ちます。
マイクロコントローラ
- 分圧器は、さまざまな動作電圧を接続するときにロジック レベル シフターとして機能します。
まとめ
この記事を読んだ後、容量分割回路を定義し、分圧器の規則を説明したいと思います.
容量性分圧器のさまざまな長所と短所を理解することが最善です。
この件についてさらに情報が必要な場合は、お問い合わせください。
産業技術