Divider ng Capacitive Boltahe

Sa post na ito natututunan namin kung paano gumana ang capacitive voltage divider circuit sa mga elektronikong circuit, sa pamamagitan ng mga formula at malulutas na halimbawa.

Ni: Dhrubajyoti Biswas

Ano ang isang Voltage Divider Network

Pinag-uusapan ang tungkol sa isang circuit ng divider ng boltahe, mahalagang tandaan na ang boltahe sa divider circuit ay magkatulad na ibinahagi sa lahat ng mga mayroon nang mga sangkap na nauugnay sa network, bagaman ang kapasidad ay maaaring mag-iba batay sa konstitusyon ng mga sangkap.

Ang isang boltahe divider circuit ay maaaring itayo sa labas ng mga reaktibo na bahagi o kahit na mula sa mga nakapirming resistors.

Gayunpaman, kapag inihambing sa mga capacitive boltahe na divider, ang mga resistive divider ay mananatiling hindi naaapektuhan ng pagbabago ng dalas ng supply.

Ang layunin ng papel na ito ay upang magbigay ng isang detalyadong pag-unawa sa mga capacitive voltage divider. Ngunit upang makakuha ng higit pang pananaw, mahalaga na detalyado ang capacitive reactance at ang epekto nito sa mga capacitor sa iba't ibang mga frequency.

Ang isang capacitor ay gawa sa dalawang conductive plate, inilagay kahilera sa bawat isa na karagdagan na pinaghiwalay ng isang insulator. Ang dalawang plate na ito ay may isang positibong (+) at isa pang negatibong (-) singil.

Kapag ang isang kapasitor ay sisingilin nang buong-buo sa pamamagitan ng kasalukuyang DC, ang dielectric [na sikat na tinukoy na insulator] ay nag-jam ng kasalukuyang daloy sa mga plato.

Ang isa pang mahalagang katangian ng isang kapasitor sa paghahambing sa isang risistor ay: Ang isang kapasitor ay nag-iimbak ng enerhiya sa mga conductive plate habang sinisingil, na ang risistor ay hindi, dahil palaging may kaugaliang palabasin ang labis na enerhiya tulad ng init.

Ngunit ang enerhiya na nakaimbak ng isang kapasitor ay ipinapasa sa mga circuit na konektado dito sa panahon ng proseso ng paglabas nito.

Ang tampok na ito ng isang kapasitor upang maiimbak ang singil ay tinukoy bilang reaktibo, at karagdagang tinukoy bilang Capacitive Reactance [Xc] kung saan ang Ohm ang karaniwang yunit ng pagsukat para sa reaktibo.

Ang isang pinalabas na kapasitor kapag nakakonekta sa isang DC power supply, ang reaktibo ay mananatiling mababa sa paunang yugto.

Ang isang malaking bahagi ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng capacitor para sa isang maikling span, na pinipilit ang mga conductive plate ay mabilis na nasingil, at sa huli ay pinipigilan ang anumang karagdagang daanan ng kasalukuyang.

Paano Nakaka-block ang Capacitor DC?

Sa isang risistor, network ng serye ng capacitor kapag ang tagal ng panahon ay umabot sa isang lakas na 5RC, ang conductive plate ng capacitor ay ganap na nasingil, na nangangahulugang ang singil na natanggap ng capacitor upang maging katumbas ng supply ng boltahe, na humihinto sa anumang karagdagang kasalukuyang daloy.

Bukod dito, ang reaktibo ng kapasitor sa sitwasyong ito sa ilalim ng impluwensya ng boltahe ng DC ay umabot sa pinakamataas na estado [mega-ohms].

Capacitor sa supply ng AC

Sa pagsasaalang-alang sa paggamit ng kahaliling kasalukuyang [AC] upang singilin ang isang kapasitor, kung saan ang kasalukuyang daloy ng AC ay palaging halili polarized, ang kapasitor na tumatanggap ng daloy ay napapailalim sa isang pare-pareho na pagsingil at paglabas sa mga plate nito.

Ngayon kung mayroon kaming patuloy na kasalukuyang daloy pagkatapos ay kailangan din nating matukoy ang halaga ng reaktibo upang paghigpitan ang daloy.

Mga kadahilanan upang matukoy ang halaga ng paglaban ng capacitive

Kung titingnan natin muli ang capacitance makikita natin na ang dami ng singil sa conductive plate ng isang capacitor ay proporsyonal sa halaga ng capacitance at boltahe.

Ngayon kapag ang isang kapasitor ay nakakakuha ng kasalukuyang daloy mula sa isang input ng AC, ang supply ng boltahe ay dumadaan sa isang pare-pareho na pagbabago sa halaga nito, na palaging nagbabago nang pantay-pantay sa halaga ng mga plate.

Isaalang-alang natin ngayon ang isang sitwasyon kung saan ang isang kapasitor ay naglalaman ng mas mataas na halaga ng capacitance.

Sa sitwasyong ito ang resistensya R ay gugugol ng mas maraming oras upang singilin ang capacitor τ = RC. Ipinapahiwatig nito na kung ang kasalukuyang pagsingil ay dumadaloy para sa isang mas mahabang haba ng oras ang reaktibo ay nagtatala ng isang mas maliit na halaga Xc, depende sa tinukoy na dalas.

Kapansin-pansin kung ang halaga ng capacitance ay mas maliit sa isang capacitor, pagkatapos upang singilin ang capacitor ay nangangailangan ito ng mas maikli na oras ng RC.

Ang mas maikling oras na ito ay sanhi ng daloy ng kasalukuyang para sa isang mas maikli na tagal ng oras, na nagreresulta sa medyo maliit na halaga ng reaktibo, Xc.

Samakatuwid, maliwanag na sa mas mataas na alon ang halaga ng reaktibo ay mananatiling maliit at kabaliktaran.

At sa gayon ang capacitive reactance ay palaging baligtad na proporsyonal sa halaga ng capacitance ng capacitor.

XC ∝ -1 C.

Mahalagang tandaan na ang kapasidad ay hindi nag-iisang kadahilanan upang pag-aralan ang capacitive reactance.

Sa pamamagitan ng isang mababang dalas ng boltahe ng AC na inilapat, ang reaktibo ay nakakakuha ng mas maraming oras na nabuo batay sa inilaan na pare-pareho ang oras ng RC. Dagdag dito, hinaharangan din nito ang kasalukuyang, na nagpapahiwatig ng mas mataas na halaga ng reaktibo.

Katulad nito, kung mataas ang dalas na inilapat, pinapayagan ng reaktibo ang mas kaunting oras na ikot para sa proseso ng pagsingil at paglabas na maganap.

Bukod dito, nakakatanggap din ito ng mas mataas na kasalukuyang daloy habang nasa proseso, na humahantong sa mas mababang reaksyon.

Kaya't pinatutunayan nito na ang impedance (AC reactance) ng isang kapasitor at ang lakas nito ay nakasalalay sa dalas. Samakatuwid, ang mas mataas na dalas ay nagreresulta sa mas mababang reaktibo at kabaligtaran, at sa gayon maaari nating tapusin na ang Capacitive Reactance Xc ay baligtad na proporsyonal sa dalas at kapasidad.

Ang nasabing teorya ng capacitive reactance ay maaaring buod sa sumusunod na equation:

Xc = 1 / 2πfC

Kung saan:

· Xc = Capacitive Reactance sa Ohms, (Ω)


· Π (pi) = isang pare-pareho sa bilang na 3.142 (o 22 ÷ 7)


· Ƒ = Dalas sa Hertz, (Hz)


· C = Kapasidad sa Farads, (F)

Divider ng Capacitive Boltahe

Nilalayon ng seksyong ito na magbigay ng isang detalyadong paliwanag tungkol sa kung paano nakakaapekto ang dalas ng supply ng dalawang capacitor na konektado pabalik sa likod o sa serye, mas mahusay na tinawag bilang capacitive voltage divider circuit.

Capacitive Boltahe Divider Circuit

Upang ilarawan ang isang capacitive boltahe divider na gumagana, tingnan natin ang circuit sa itaas. Dito, ang C1 at C2 ay nasa serye at konektado sa isang AC power supply na 10 volts. Ang pagiging serye ng parehong mga capacitor ay tumatanggap ng parehong singil, Q.

Gayunpaman, ang boltahe ay mananatiling naiiba at nakasalalay din ito sa halaga ng capacitance V = Q / C.

Isinasaalang-alang ang Larawan 1.0, ang pagkalkula ng boltahe sa buong capacitor ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng iba't ibang mga paraan.

Ang isang pagpipilian ay upang malaman ang kabuuang circuit impedance at circuit kasalukuyang, ibig sabihin, upang subaybayan ang halaga ng capacitive reactance sa bawat capacitor at pagkatapos ay kalkulahin ang drop ng boltahe sa kanila. Halimbawa:

HALIMBAWA 1

Tulad ng bawat Larawan 1.0, na may C1 at C2 ng 10uF at 20uF ayon sa pagkakabanggit, kalkulahin ang mga pagbagsak ng boltahe ng rms na nagaganap sa kabuuan ng kapasitor sa isang sitwasyon ng sinusoidal boltahe na 10 volts rms @ 80Hz.

C1 10uF Capacitor
Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 80 x 10uF x 10-6 = 200 Ohm
C2 = 20uF capacitor
Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 8000 x 22uF x 10-6 = 90
Ohm

Kabuuang reaksyon sa Capacitive

Xc (kabuuan) = Xc1 + Xc2 = 200Ω + 90Ω = 290Ω
Ct = (C1 x C2) / (C1 + C2) = 10uF x 22uF / 10uF + 22uF = 6.88uF
Xc = 1 / 2πfCt = 1/1 / 2π x 80 x 6.88uF = 290Ω

Kasalukuyan sa circuit

Ako = E / Xc = 10V / 290Ω

Ang boltahe serial ay bumaba para sa parehong capacitor. Dito kinakalkula ang capacitive voltage divider bilang:

Vc1 = I x Xc1 = 34.5mA x 200Ω = 6.9V
Vc2 = I x Xc2 = 34.5mA x 90Ω = 3.1V

Kung magkakaiba ang mga halaga ng mga capacitor, ang maliit na halaga na capacitor ay maaaring singilin sa isang mas mataas na boltahe kumpara sa malaking halaga ng isa.

Sa Halimbawa 1, ang singil ng boltahe na naitala ay 6.9 & 3.1 para sa C1 at C2 ayon sa pagkakabanggit. Ngayon dahil ang pagkalkula ay batay sa teorya ng boltahe ni Kirchoff, samakatuwid ang kabuuang boltahe ay bumaba para sa indibidwal na kapasitor ay katumbas ng halaga ng supply boltahe.

TANDAAN:

Ang ratio ng drop ng boltahe para sa dalawang capacitor na konektado sa serye ng capacitive voltage divider circuit ay laging mananatiling pareho kahit na mayroong dalas sa supply.

Samakatuwid tulad ng bawat Halimbawa 1, 6.9 at 3.1 volts ay pareho, kahit na ang dalas ng supply ay na-maximize mula 80 hanggang 800Hz.

HALIMBAWA 2

Paano makahanap ng drop ng boltahe ng capacitor gamit ang parehong mga capacitor na ginamit sa Halimbawa 1?

Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 8000 x 10uF = 2 Ohm

Xc1 = 1 / 2πfC = 1 / 2π x 8000 x 22uF = 0.9 Ohm

I = V / Xc (kabuuan) = 10 / 2.9 = 3.45 Amps

Samakatuwid, Vc1 = I x Xc1 = 3.45A x 2Ω = 6.9V

At, Vc2 = I x Xc2 = 3.45A x 0.9 Ω = 3.1V

Habang ang ratio ng boltahe ay nananatiling pareho para sa parehong mga capacitor, na may pagtaas ng dalas ng supply, ang epekto nito ay makikita sa anyo ng pagbawas ng pinagsamang capacitive reactance, pati na rin para sa kabuuang circuit impedance.

Ang isang nabawasang impedance ay nagdudulot ng mas mataas na daloy ng kasalukuyang, halimbawa, ang kasalukuyang circuit sa 80Hz ay ​​nasa paligid ng 34.5mA, samantalang sa 8kHz maaaring mayroong isang 10 beses na pagtaas ng kasalukuyang supply, iyon ay sa paligid ng 3.45A.

Kaya't maaari nating mapagpasyahan na ang daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng capacitive voltage divider ay proporsyonal sa dalas, I f.

Tulad ng tinalakay sa itaas, ang mga capacitive divider na nagsasangkot ng serye ng mga capacitor na konektado, lahat sila ay bumaba ng boltahe ng AC.

Upang malaman ang tamang boltahe ay ihulog ang mga capacitive divider kunin ang halaga ng capacitive reactance ng isang capacitor.

Samakatuwid, hindi ito gumagana bilang mga divider para sa boltahe ng DC, dahil sa DC ang pag-aresto ng mga capacitor at pag-block ng kasalukuyang, na sanhi ng kasalukuyang daloy.

Maaaring magamit ang mga divider sa mga kaso kung saan ang suplay ay hinihimok ng dalas.

Mayroong isang malawak na hanay ng elektronikong paggamit ng capacitive voltage divider, mula sa aparato sa pag-scan ng daliri hanggang sa Colpitts Oscillators. Mas gusto rin ito ng malawakan bilang murang kahalili para sa mains transpormer kung saan ginagamit ang capacitive voltage divider upang i-drop ang kasalukuyang kasalukuyang pangunahing.