Α. Σ. ΠΑΙ. Τ. Ε ΓΕ. Τ. Π. ΜΑ/Ε. Π. ΠΑΙ. Κ Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε ΓΕ.Τ.Π.ΜΑ/Ε.Π.ΠΑΙ.Κ. ΤΜΗΜΑ : Πρακτικών Ασκήσεων Διδασκαλίας (ΠΑΔ) ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Ονοματεπώνυμο Σπουδαστή : ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ Τμήμα : ( 6 ) Είδος Διδασκαλίας :ΤΕΛΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑ Ημερομηνία : 31 / 03 / 2005 Ονοματεπώνυμο Επόπτη : 22/8/2019
ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Μάθημα : ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Α.Σ.ΠΑΙ.Τ.Ε ΓΕ.Τ.Π.ΜΑ/Ε.Π.ΠΑΙ.Κ. ΤΜΗΜΑ : Πρακτικών Ασκήσεων Διδασκαλίας (ΠΑΔ) ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Μάθημα : ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Τίτλος Ενότητας : ΑΣΚΗΣΗ 12 <<ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ>> Τάξη : Α΄ Τάξη 1ου Κύκλου 22/8/2019
Στο τέλος αυτής της ενότητας, οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να : Να διακρίνετε τις διαφορές μεταξύ του σταθερού διαιρέτη τάσης και του μεταβλητού. Να διαχωρίζετε τα χαρακτηριστικά του διαιρέτη τάσης από το ποτενσιόμετρο. Να αναφέρετε τον τύπο των εφαρμογών που απαιτούν διαιρέτη τάσης. Να υπολογίζετε το λόγο καταμερισμού του διαιρέτη που θα χρησιμοποιήσετε. 22/8/2019
ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ V V A UΟλ = U1+ U2 IΟλ = I1= I2 RΟλ = R1+ R2 V1= 5V V2= 5V + V + V SW1 R1 1kΩ R2 1kΩ + Vολ= 10V A Iολ= 5mA 22/8/2019
ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ Τι είναι ο διαιρέτης τάσης Ο διαιρέτης τάσης είναι μια διάταξη ηλεκτρικών αντιστάσεων συνδεδεμένων σε σειρά δηλαδή η συνολική τάση του κυκλώματος διαιρείται σε δύο ίσα μέρη. Ο διαιρέτης τάσης ονομάζεται επίσης καταμεριστής τάσης διότι η τάση καταμερίζεται (μοιράζεται) στις αντιστάσεις του κυκλώματος. 22/8/2019
ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ V1= Vολ = V2= Vολ = V V A UΟλ = U1+ U2 IΟλ = I1= I2 2 RΟλ = R1+ R2 V1= Vολ = 2 V2= Vολ = 2 5V 5V + V + V SW1 R1 1kΩ R2 1kΩ + Vολ= 10V A Iολ= 5mA 22/8/2019
ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ Αν οι αντιστάσεις δεν είναι ίσες μεταξύ τους, πράγμα που συμβαίνει στην πλειονότητα των διαιρετών, τότε η τάση θα διαιρείται ανάλογα με την τιμή των αντιστάσεων. Iολ= 3,13mA SW1 + A + R1 1k V1= V 3,13V Vολ= 10V + V V2= 6,88V R2 2,2k 22/8/2019
ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ V1= I • R1 V1 I • R1 = V2= I • R2 V2 I • R2 V1 R1 = R1 1k V1 V1 10V V1 R1 = V2 R2 R2 2,2k V2 22/8/2019
ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ V= I • Rολ V I • (R1+R2) = V2= I • R2 V2 I • R2 R1 1k V1 V 10V V R1+R2 = = Κ V2 R2 R2 2,2k V2 Η σχέση αυτή παρέχει το μέγεθος του υποβιβασμού της τάσης που ονομάζεται λόγος καταμερισμού Κ του διαιρέτη (ή καταμεριστή) τάσης 22/8/2019
Εφαρμογές διαιρετών τάσης Οι διαιρέτες τάσης βρίσκουν εφαρμογή σε ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά κυκλώματα όπου απαιτείται να τροφοδοτηθεί μία κατανάλωση με τάση μικρότερη από αυτή του κυκλώματος. I R1 1k V 10V R2 2,2k (ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ) R 22/8/2019
Σταθεροί διαιρέτες τάσης Οι διαιρέτες τάσης που εξετάσθηκαν ανωτέρω αποτελούνται από αντιστάσεις των οποίων η τιμή δε μεταβάλλεται και φυσικά ο λόγος καταμερισμού παραμένει σταθερός. Το είδος αυτό ονομάζεται σταθερός διαιρέτης τάσης. I I R1 1k V1 R1 1k V1 10V V 10V R2 2,2k R2 R΄2 R΄΄2 V2 Σταθερός διαιρέτης τάσης. Μεταγωγικός διαιρέτης τάσης 22/8/2019
Μεταβλητοί διαιρέτες τάσης και ποτενσιόμετρα Σε αρκετά ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά κυκλώματα απαιτείται η κατά βούληση ρύθμιση της τάσης που παρέχει ο διαιρέτης. Αυτή η ανάγκη δεν ικανοποιείται από τον σταθερό διαιρέτη. Σ' αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιείται η μεταβλητή αντίσταση η οποία συνήθως ονομάζεται ποτενσιόμετρο (potentiometer). 22/8/2019
Μεταβλητοί διαιρέτες τάσης και ποτενσιόμετρα Το ποτενσιόμετρο αποτελείται από μία αντίσταση κατά μήκος της οποίας ολισθαίνει ένας δρομέας (Σχήμα). Το ποτενσιόμετρο χωρίζεται σε δύο αντιστάσεις R1 και R2 που το άθροισμα τους είναι η συνολική του αντίσταση: R = R1+ R2 Α • I V R Κ = = V2 R2 R1 V1 V 10V P1 5k R2 V2 • Β 22/8/2019
Η λειτουργία του διαιρέτη πριν τη σύνδεση της ηλεκτρικής κατανάλωσης ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ V R1+R2 = => Κ= = = 1.45 V2 R2 R1+R2 1k + 2,2k Κπριν = R2 2,2k I R1 1k V1 V 10V R2 2,2k V2 22/8/2019
Η λειτουργία του διαιρέτη μετά τη σύνδεση της ηλεκτρικής κατανάλωσης ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ( Α΄ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ < ΜΕΓΑΛΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ>) R2 • RΚ 2,2kΩ• 1OOOKΩ Rk*= = = 2,19kΩ R2 + RΚ 2,2kΩ + 1OOOKΩ =1,45 R1+ Rk* 1k + 2,19k Κμετά = = Rk* 2,19k I Κπριν= Κμετά = 1,45 R1 1k V 10V (ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ) Βολτόμετρο Rκ=1ΜΩ R2 2,2k 22/8/2019
Η λειτουργία του διαιρέτη πριν τη σύνδεση της ηλεκτρικής κατανάλωσης ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ( Β΄ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ < ΜΙΚΡΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ>) RΚ • R2 2,2kΩ• 1KΩ Rk*= = = 0,6875kΩ RΚ+R2 2,2kΩ + 1KΩ = =2,45 R1+ Rk* 1k + 0,6875k Κμετά = Rk* 0,6875k I Κπριν= 1,45 ≠ Κμετά = 2,45 R1 1k V 10V (ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ) Βολτόμετρο Rκ=1kΩ R2 2,2k 22/8/2019
Κπριν= Κμετά = 1,45 Κπριν= 1,45 ≠ Κμετά = 2,45 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ( Α΄ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ < ΜΕΓΑΛΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ>) Κπριν= Κμετά = 1,45 Ο λόγος καταμερισμού επηρεάζεται κατά ένα ποσοστό που είναι αμελητέο αν ληφθεί υπ' όψη ότι το σφάλμα μέτρησης του οργάνου είναι πολύ μεγαλύτερο. Τα ηλεκτρονικά όργανα έχουν συνήθως πολύ υψηλή αντίσταση και δεν αλλάζουν το λόγο καταμερισμού ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ( Β΄ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ < ΜΙΚΡΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟΥ>) Κπριν= 1,45 ≠ Κμετά = 2,45 Παρατηρείται ότι ο λόγος καταμερισμού αυξάνεται κατά 10% και κατά συνέπεια η αντίσταση του οργάνου πρέπει να ληφθεί υπ' όψη, διαφορετικά το σφάλμα θα είναι σοβαρό. Τα συμβατικά όργανα έχουν αντίσταση αρκετά μικρότερη και πρέπει ' πάντοτε να ελέγχεται η επίδραση τους στο διαιρέτη, 22/8/2019
ΦΥΛΛΟ ΕΛΕΓΧΟΥ V R1+R2 = = Κ V2 R2 Ο διαιρέτης τάσης είναι μια διάταξη ηλεκτρικών αντιστάσεων συνδεδεμένων σε σειρά ή παράλληλα; Ο σταθερός διαιρέτης τάσης δε μεταβάλλεται ο λόγος καταμερισμού παραμένει σταθερός. Αντίθετα ο μεταβλητός διαιρέτης τάσης μεταβάλλεται ο λόγος καταμερισμού. b) Οι διαιρέτες τάσης βρίσκουν εφαρμογή σε ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά κυκλώματα όπου απαιτείται να τροφοδοτηθεί μία κατανάλωση με τάση μεγαλύτερη από αυτή του κυκλώματος. c) Ποια σχέση παρέχει το μέγεθος του υποβιβασμού της τάσης που ονομάζεται λόγος καταμερισμού Κ του διαιρέτη (ή καταμεριστή) τάσης ; V R1+R2 = = Κ V2 R2 22/8/2019
Ο λόγος καταμερισμού Κ του διαιρέτη (ή καταμεριστή) τάσης. ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ ΔΙΑΙΡΕΤΗΣ ΤΑΣΗΣ Η τάση θα διαιρείται ανάλογα με την τιμή των αντιστάσεων. Ο λόγος καταμερισμού Κ του διαιρέτη (ή καταμεριστή) τάσης. V R1+R2 = = Κ V2 R2 V1 R1 = V2 R2 1. Οι διαιρέτες τάσης βρίσκουν εφαρμογή σε ηλεκτρικά ή ηλεκτρονικά κυκλώματα 2. Οι αντιστάσεις των οποίων η τιμή δε μεταβάλλεται και φυσικά ο λόγος καταμερισμού παραμένει σταθερός. Το είδος αυτό ονομάζεται σταθερός διαιρέτης τάσης. 3. Η ρύθμιση της τάσης που παρέχει ο διαιρέτης δεν ικανοποιείται από τον σταθερό διαιρέτη. Σ' αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιείται η μεταβλητή αντίσταση η οποία συνήθως ονομάζεται ποτενσιόμετρο (potentiometer). 22/8/2019