Apa Aturan Pembagi Tegangan: Contoh & Aplikasinya

Apa Aturan Pembagi Tegangan: Contoh & Aplikasinya

Dalam elektronika, aturan pembagi tegangan adalah yang sederhana dan terpenting sirkuit elektronik , yang digunakan untuk mengubah tegangan besar menjadi tegangan kecil. Hanya dengan menggunakan tegangan i / p dan dua resistor seri, kita bisa mendapatkan tegangan output daya. Di sini, tegangan keluaran adalah sebagian kecil dari tegangan i / p. Contoh terbaik untuk pembagi tegangan adalah dua buah resistor yang dihubungkan secara seri. Ketika tegangan i / p diterapkan pada pasangan resistor dan tegangan output daya akan muncul dari koneksi di antara mereka. Umumnya pembagi ini digunakan untuk mengurangi besarnya tegangan atau untuk membuat tegangan referensi dan juga digunakan pada frekuensi rendah sebagai peredam sinyal. Untuk DC dan frekuensi yang relatif rendah, pembagi tegangan dapat menjadi sempurna jika dibuat hanya dari resistor di mana respons frekuensi diperlukan pada rentang yang luas.



Apa Aturan Pembagi Tegangan?

Definisi: Di bidang elektronika, pembagi tegangan adalah rangkaian dasar, digunakan untuk menghasilkan sebagian dari tegangan inputnya seperti keluaran. Sirkuit ini dapat dirancang dengan dua resistor atau komponen pasif apa pun bersama dengan sumber tegangan. Resistor di rangkaian dapat dihubungkan secara seri sedangkan sumber tegangan dihubungkan ke resistor ini. Sirkuit ini juga disebut pembagi potensial. Tegangan input dapat ditransmisikan antara dua resistor pada rangkaian sehingga terjadi pembagian tegangan.


Kapan menggunakan Aturan Pembagi Tegangan?

Aturan pembagi tegangan digunakan untuk menyelesaikan rangkaian untuk menyederhanakan solusi. Menerapkan aturan ini juga dapat menyelesaikan rangkaian sederhana secara menyeluruh. Konsep utama dari aturan pembagi tegangan ini adalah “Tegangan dibagi antara dua resistor yang disambungkan secara seri dalam proporsi langsung dengan resistansinya. Pembagi tegangan melibatkan dua bagian penting yaitu rangkaian dan persamaan.





Skema Pembagi Tegangan Berbeda

Pembagi tegangan mencakup sumber tegangan di serangkaian dua resistor. Anda mungkin melihat rangkaian tegangan yang berbeda digambar dengan cara berbeda yang ditunjukkan di bawah ini. Tapi ini sirkuit yang berbeda harus selalu sama.

Skema Pembagi Tegangan

Skema Pembagi Tegangan



Dalam rangkaian pembagi tegangan yang berbeda di atas, resistor R1 paling dekat dengan tegangan input Vin, dan resistor R2 paling dekat dengan terminal ground. Penurunan tegangan pada resistor R2 disebut Vout yang merupakan tegangan terbagi dari rangkaian.

Perhitungan Pembagi Tegangan

Mari kita perhatikan rangkaian berikut yang dihubungkan dengan menggunakan dua resistor R1 dan R2. Dimana resistor variabel dihubungkan antar sumber tegangan. Pada rangkaian di bawah ini, R1 adalah resistansi antara kontak geser variabel dan terminal negatif. R2 adalah resistansi antara terminal positif dan kontak geser. Itu artinya kedua resistor R1 dan R2 tersebut seri.


Aturan Pembagi Tegangan menggunakan Dua Resistor

Aturan Pembagi Tegangan menggunakan Dua Resistor

Hukum Ohm menyatakan bahwa V = IR

Dari persamaan di atas, kita bisa mendapatkan persamaan berikut

V1 (t) = R1i (t) …………… (I)

V2 (t) = R2i (t) …………… (II)

Menerapkan Hukum Tegangan Kirchhoff

KVL menyatakan bahwa ketika jumlah aljabar tegangan di sekitar jalur tertutup dalam suatu rangkaian sama dengan nol.

-V (t) + v1 (t) + v2 (t) = 0

V (t) = V1 (t) + v2 (t)

Karena itu

V (t) = R1i (t) + R2i (t) = i (t) (R1 + R2)

Karenanya

i (t) = v (t) / R1 + R2 ……………. (AKU AKU AKU)

Mensubstitusi III dalam persamaan I dan II

V1 (t) = R1 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R1 / R1 + R2)

V2 (t) = R2 (v (t) / R1 + R2)

V (t) (R2 / R1 + R2)

Rangkaian di atas menunjukkan pembagi tegangan antara dua resistor yang berbanding lurus dengan resistansinya. Aturan pembagi tegangan ini dapat diperpanjang ke sirkuit yang dirancang dengan lebih dari dua resistor.

Aturan Pembagi Tegangan menggunakan Tiga Resistor

Aturan Pembagi Tegangan menggunakan Tiga Resistor

Aturan pembagian tegangan untuk rangkaian dua resistor di atas

V1 (t) = V (t) R1 / R1 + R2 + R3 + R4

V2 (t) = V (t) R2 / R1 + R2 + R3 + R4

V3 (t) = V (t) R3 / R1 + R2 + R3 + R4

V4 (t) = V (t) R4 / R1 + R2 + R3 + R4

Persamaan Pembagi Tegangan

Persamaan aturan pembagi tegangan diterima ketika Anda mengetahui tiga nilai pada rangkaian di atas, mereka adalah tegangan input dan dua nilai resistor. Dengan menggunakan persamaan berikut, kita dapat mengetahui tegangan keluarannya.

Vault = Vin. R2 / R1 + R2

Persamaan di atas menyatakan bahwa Vout (tegangan output daya) berbanding lurus dengan Vin (tegangan input) dan perbandingan dua resistor R1 dan R2.

Pembagi Tegangan Resistif

Ini adalah rangkaian yang sangat mudah dan sederhana untuk dirancang dan dipahami. Jenis dasar rangkaian pembagi tegangan pasif dapat dibangun dengan dua buah resistor yang dihubungkan secara seri. Rangkaian ini menggunakan aturan pembagi tegangan untuk mengukur penurunan tegangan pada setiap resistor seri. Rangkaian pembagi tegangan resistif ditunjukkan di bawah ini.

Pada rangkaian pembagi resistif, kedua resistor seperti R1 dan R2 dihubungkan secara seri. Jadi aliran arus pada resistor ini akan sama. Oleh karena itu, ini memberikan penurunan tegangan (I * R) di setiap resistif.

Jenis Resistif

Jenis Resistif

Menggunakan sumber tegangan, suplai tegangan diterapkan ke sirkuit ini. Dengan menerapkan Hukum KVL & Ohm pada rangkaian ini, kita dapat mengukur penurunan tegangan pada resistor. Jadi aliran arus di rangkaian dapat diberikan sebagai

Dengan menerapkan KVL

VS = VR1 + VR2

Menurut Hukum Ohm

VR1 = I x R1

VR2 = I x R2

VS = I x R1 + I x R2 = I (R1 + R2)

I = VS / R1 + R2

Aliran arus melalui rangkaian seri adalah I = V / R menurut Hukum Ohm. Jadi aliran arusnya sama di kedua resistor. Jadi sekarang dapat menghitung penurunan tegangan pada resistor R2 di rangkaian

IR2 = VR2 / R2

Vs / (R1 + R2)

VR2 = Vs (R2 / R1 + R2)

Demikian pula, penurunan tegangan pada resistor R1 dapat dihitung sebagai

IR1 = VR1 / R1

Vs / (R1 + R2)

VR1 = Vs (R1 / R1 + R2)

Pembagi Tegangan Kapasitif

Rangkaian pembagi tegangan kapasitif menghasilkan penurunan tegangan pada kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan suplai AC. Biasanya, ini digunakan untuk mengurangi tegangan yang sangat tinggi untuk memberikan sinyal tegangan keluaran rendah. Saat ini, pembagi ini dapat diterapkan di tablet, ponsel, dan perangkat tampilan berbasis layar sentuh.

Tidak seperti rangkaian pembagi tegangan resistif, pembagi tegangan kapasitif bekerja dengan supply AC sinusoidal karena pembagian tegangan antar kapasitor dapat dihitung dengan bantuan reaktansi kapasitor (X).C) yang bergantung pada frekuensi suplai AC.

Jenis Kapasitif

Jenis Kapasitif

Rumus reaktansi kapasitif dapat diturunkan sebagai

Xc = 1 / 2πfc

Dimana:

Xc = Reaktansi Kapasitif (Ω)

π = 3,142 (konstanta numerik)

ƒ = Frekuensi diukur dalam Hertz (Hz)

C = Kapasitansi diukur dalam Farad (F)

Setiap reaktansi kapasitor dapat diukur dengan tegangan serta frekuensi suplai AC & menggantinya dalam persamaan di atas untuk mendapatkan penurunan tegangan yang setara di setiap kapasitor. Rangkaian pembagi tegangan kapasitif ditunjukkan di bawah ini.

Dengan menggunakan kapasitor yang terhubung dalam rangkaian ini, kita dapat menentukan penurunan tegangan RMS pada setiap kapasitor dalam hal reaktansinya begitu mereka terhubung ke sumber tegangan.

Xc1 = 1 / 2πfc1 & Xc2 = 1 / 2πfc2

XCT= XC1+ XC2

V.C1= Vs (XC1/ XCT)

V.C2= Vs (XC2/ XCT)

Pembagi kapasitif tidak memungkinkan input DC.

Persamaan kapasitif sederhana untuk input AC adalah

Vault = (C1 / C1 + C2] .Vin

Pembagi Tegangan Induktif

Pembagi tegangan induktif akan membuat penurunan tegangan pada kumparan, jika tidak, induktor dihubungkan secara seri melalui suplai AC. Ini terdiri dari kumparan atau belitan tunggal yang dipisahkan menjadi dua bagian di mana tegangan output daya diterima dari salah satu bagian.

Contoh terbaik dari pembagi tegangan induktif ini adalah transformator otomatis yang memiliki beberapa titik sadapan dengan belitan sekundernya. Pembagi tegangan induktif di antara dua induktor dapat diukur melalui reaktansi induktor yang dilambangkan dengan XL.

Jenis Induktif

Jenis Induktif

Rumus reaktansi induktif dapat diturunkan sebagai

XL = 1 / 2πfL

'XL' adalah reaktansi induktif yang diukur dalam Ohm (Ω)

π = 3,142 (konstanta numerik)

'Ƒ' adalah frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz)

'L' adalah induktansi yang diukur dalam Henries (H)

Reaktansi kedua induktor dapat dihitung setelah kita mengetahui frekuensi dan tegangan suplai AC & menggunakannya melalui hukum pembagi tegangan untuk mendapatkan penurunan tegangan di setiap induktor ditunjukkan di bawah ini. Rangkaian pembagi tegangan induktif ditunjukkan di bawah ini.

Dengan menggunakan dua induktor yang dihubungkan secara seri di rangkaian, kita dapat mengukur penurunan tegangan RMS di setiap kapasitor dalam hal reaktansinya begitu mereka terhubung ke sumber tegangan.

XL1= 2πfL1 & XL2= 2πfL2

XLT = XL1+ XL2

V.L1 = Vs ( XL1/ XLT)

V.L2 = Vs ( XL2/ XLT)

Input AC dapat dibagi dengan pembagi induktif berdasarkan induktansi:

Vout = (L2 / L1 + L2) * Vin

Persamaan ini untuk induktor yang tidak berinteraksi dan induktansi timbal balik dalam autotransformer akan mengubah hasil. Input DC dapat dibagi berdasarkan resistansi elemen sesuai dengan aturan pembagi resistif.

Masalah Contoh Pembagi Tegangan

Contoh soal pembagi tegangan dapat diselesaikan dengan menggunakan rangkaian resistif, kapasitif, dan induktif di atas.

1). Anggaplah resistansi total resistor variabel adalah 12 Ω. Kontak geser diposisikan pada titik di mana resistansi dibagi menjadi 4 Ω dan 8Ω. Resistor variabel dihubungkan melalui baterai 2,5 V. Mari kita periksa tegangan yang muncul di voltmeter yang terhubung di bagian 4 Ω dari resistor variabel.

Menurut aturan pembagi tegangan, penurunan tegangan akan menjadi,

Vout = 2.5Vx4 Ohm / 12Ohms = 0.83V

2). Ketika dua kapasitor C1-8uF & C2-20uF dihubungkan secara seri di sirkuit, penurunan tegangan RMS dapat dihitung di setiap kapasitor ketika mereka terhubung ke supply RMS 80Hz & 80 volt.

Xc1 = 1 / 2πfc1

1/2 × 3.14x80x8x10-6 = 1 / 4019.2 × 10-6

= 248,8 ohm

Xc2 = 1 / 2πfc2

1/2 × 3,14x80x20x10-6 = 1/10048 x10-6

= 99,52 ohm

XCT = XC1 + XC2

= 248,8 + 99,52 = 348,32

VC1 = Vs (XC1 / XCT)

80 (248,8 / 348,32) = 57,142

VC2 = Vs (XC2 / XCT)

80 (99,52 / 348,32) = 22,85

3). Ketika dua induktor L1-8 mH & L2- 15 mH dihubungkan secara seri, kita dapat menghitung penurunan tegangan RMS di setiap kapasitor dapat dihitung setelah mereka terhubung ke 40 volt, supply RMS 100Hz.

XL1 = 2πfL1

= 2 × 3,14x100x8x10-3 = 5,024 ohm

XL2 = 2πfL2

= 2 × 3,14x100x15x10-3

9,42 ohm

XLT = XL1 + XL2

14,444 ohm

VL1 = Vs (XL1 / XLT)

= 40 (5,024 / 14,444) = 13,91 volt

VL2 = Vs (XL2 / XLT)

= 40 (9,42 / 14,444) = 26,08 volt

Titik Tapping Tegangan dalam Jaringan Pembagi

Ketika jumlah resistor dihubungkan secara seri melintasi sumber tegangan Vs dalam suatu rangkaian, maka berbagai titik tapping tegangan dapat dianggap sebagai A, B, C, D & E

Resistansi total dalam rangkaian dapat dihitung dengan menambahkan semua nilai resistansi seperti 8 + 6 + 3 + 2 = 19 kilo-ohm. Nilai resistansi ini akan membatasi aliran arus ke seluruh rangkaian yang menghasilkan suplai tegangan (VS).

Persamaan berbeda yang digunakan untuk menghitung penurunan tegangan pada resistor adalah VR1 = VAB,

VR2 = VBC, VR3 = VCD, dan VR4 = VDE.

Tingkat tegangan di setiap titik tapping dihitung sehubungan dengan terminal GND (0V). Oleh karena itu, level tegangan pada titik 'D' akan setara dengan VDE, sedangkan level tegangan pada titik 'C' akan setara dengan VCD + VDE. Di sini, level tegangan pada titik 'C' adalah jumlah dari dua tegangan yang turun pada dua resistor R3 & R4.

Jadi dengan memilih sekumpulan nilai resistor yang sesuai, kita dapat membuat rangkaian penurunan tegangan. Penurunan tegangan ini akan memiliki nilai tegangan relatif yang diperoleh hanya dari tegangan. Dalam contoh di atas, setiap nilai tegangan output daya adalah positif karena terminal negatif suplai tegangan (VS) terhubung ke terminal ground.

Aplikasi Pembagi Tegangan

Itu aplikasi pembagi suara termasuk yang berikut ini.

  • Pembagi tegangan hanya digunakan di sana di mana tegangan diatur dengan menjatuhkan tegangan tertentu di suatu rangkaian. Ini terutama digunakan dalam sistem seperti itu di mana efisiensi energi tidak perlu dianggap serius.
  • Dalam kehidupan kita sehari-hari, pembagi tegangan paling umum digunakan dalam potensiometer. Contoh terbaik untuk potensiometer adalah kenop penyetelan volume yang terpasang pada sistem musik dan transistor radio kami, dll. Desain dasar potensiometer mencakup tiga pin seperti yang ditunjukkan di atas. Dalam dua pin itu terhubung ke resistor yang ada di dalam potensiometer dan pin yang tersisa terhubung dengan kontak penyeka yang meluncur pada resistor. Ketika seseorang mengubah kenop pada potensiometer maka tegangan akan muncul di seluruh kontak stabil dan menghapus kontak sesuai dengan aturan pembagi tegangan.
  • Pembagi tegangan digunakan untuk menyesuaikan level sinyal, untuk pengukuran tegangan dan bias perangkat aktif di amplifier. Sebuah multimeter dan jembatan Wheatstone termasuk pembagi tegangan.
  • Pembagi tegangan dapat digunakan untuk mengukur resistansi sensor. Untuk membentuk pembagi tegangan, sensor dihubungkan secara seri dengan resistansi yang diketahui, dan tegangan yang diketahui diterapkan melintasi pembagi. Itu konverter analog ke digital Mikrokontroler dihubungkan ke keran tengah pembagi sehingga tegangan keran dapat diukur. Dengan menggunakan resistansi yang diketahui, resistansi sensor tegangan terukur dapat dihitung.
  • Pembagi tegangan digunakan dalam pengukuran sensor, tegangan, pergeseran level logika, dan penyesuaian level sinyal.
  • Umumnya, aturan pembagi resistor terutama digunakan untuk menghasilkan tegangan referensi, sebaliknya mengurangi besaran tegangan sehingga pengukurannya sangat sederhana. Selain itu, ini berfungsi sebagai peredam sinyal pada frekuensi rendah
  • Ini digunakan dalam kasus frekuensi yang sangat lebih sedikit dan DC
  • Pembagi tegangan kapasitif yang digunakan dalam transmisi daya untuk mengkompensasi kapasitansi beban & pengukuran tegangan tinggi.

Ini semuanya tentang pembagian tegangan aturan dengan sirkuit, aturan ini berlaku untuk sumber tegangan AC & DC. Selanjutnya, keraguan tentang konsep ini atau proyek elektronik dan kelistrikan , tolong beri tanggapan Anda dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Berikut pertanyaan untuk Anda, apa fungsi utama dari aturan pembagi tegangan?