เครื่องคำนวณตัวแบ่งแรงดัน

หมวดหมู่: ฟิสิกส์
- ตุลาคม 30, 2568
| |

คำนวณแรงดันไฟฟ้าขาออก กระแสไฟฟ้า และกำลังในวงจรแบ่งแรงดันที่มีตัวต้านทาน วิเคราะห์และออกแบบวงจรแบ่งแรงดันสำหรับโครงการอิเล็กทรอนิกส์ของคุณได้อย่างง่ายดาย

พารามิเตอร์วงจร

Vin R1 R2 GND Vout
V
แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่าย (แบตเตอรี่, แหล่งจ่ายไฟ)
ตัวต้านทานด้านบนในวงจรแบ่งแรงดัน
ตัวต้านทานด้านล่างในวงจรแบ่งแรงดัน
ความต้านทานขนานที่เชื่อมต่อกับขาออก (เว้นว่างไว้หากไม่มีโหลด)
Vin R1 = ? R2 = ? GND Vout
V
V
ต้องน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
ผลรวมของ R1 + R2 (มีผลต่อการดึงกระแส)

ความเข้าใจเกี่ยวกับวงจรแบ่งแรงดัน

วงจรแบ่งแรงดันเป็นวงจรที่ง่ายซึ่งใช้ตัวต้านทานสองตัวในลำดับเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าขาออกที่เป็นเศษส่วนของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า

สูตรสำคัญ
  • แรงดันไฟฟ้าขาออก: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)
  • กระแสไฟฟ้าผ่านวงจรแบ่งแรงดัน: I = Vin / (R1 + R2)
  • การสูญเสียพลังงาน: PR1 = I2 × R1, PR2 = I2 × R2
ข้อพิจารณาในการออกแบบ
  • ผลกระทบจากการโหลด: เมื่อมีโหลดเชื่อมต่อกับขาออก จะเกิดวงจรขนานกับ R2 ทำให้ความต้านทานที่มีผลและแรงดันไฟฟ้าขาออกเปลี่ยนแปลง
  • การสูญเสียพลังงาน: เลือกตัวต้านทานที่มีการจัดอันดับพลังงานที่เหมาะสมเพื่อรองรับพลังงานที่สูญเสีย
  • การดึงกระแส: ค่าความต้านทานที่สูงขึ้นจะลดการดึงกระแสและการใช้พลังงาน แต่สามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพกับโหลดบางประเภท
  • ค่ามาตรฐาน: ตัวต้านทานในโลกจริงมีค่ามาตรฐาน ค่าที่คำนวณได้อาจต้องปัดเศษให้เป็นค่าตัวต้านทานที่มีอยู่
การใช้งาน
  • การเปลี่ยนระดับ: การแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงให้เป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ (เช่น 12V เป็น 5V)
  • การตั้งค่า: การตั้งค่าแรงดันอ้างอิงสำหรับแอมพลิฟายเออร์และวงจรอื่นๆ
  • การตรวจจับ: การอ่านค่าความต้านทานที่เปลี่ยนแปลง เช่น ตัวต้านทานแสงหรือเทอร์มิสเตอร์
  • การลดสัญญาณ: การลดความแรงของสัญญาณในแอปพลิเคชันเสียงหรือการวัด

หมายเหตุ: เครื่องคิดเลขนี้ให้ค่าทางทฤษฎีตามส่วนประกอบที่สมบูรณ์แบบ ผลลัพธ์ในโลกจริงอาจแตกต่างออกไปเนื่องจากความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบ ผลกระทบจากอุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ โปรดยืนยันประสิทธิภาพของวงจรด้วยการวัดจริงเสมอ

สูตรสำคัญที่ใช้:

  • แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต: \( V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)
  • กระแส: \( I = \frac{V_{in}}{R_1 + R_2} \)
  • กำลัง: \( P_{R1} = I^2 \times R_1 \), \( P_{R2} = I^2 \times R_2 \), \( P_{load} = \frac{V_{out}^2}{R_{load}} \) (ถ้ามีโหลด)

เครื่องคิดเลขแบ่งแรงดันคืออะไร?

เครื่องคิดเลขแบ่งแรงดันเป็นเครื่องมือที่ใช้งานง่ายที่ช่วยให้คุณวิเคราะห์และออกแบบวงจรแบ่งแรงดัน ไม่ว่าคุณจะทำโปรเจกต์อิเล็กทรอนิกส์ DIY ขนาดเล็กหรือจำเป็นต้องประมาณการแรงดันเอาต์พุตอย่างรวดเร็วสำหรับส่วนประกอบ เครื่องมือนี้ให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วและแม่นยำ

มันคำนวณค่าที่สำคัญเช่นแรงดันเอาต์พุต กระแสที่ไหลผ่านวงจร และกำลังที่สูญเสียในตัวต้านทาน คุณสามารถป้อนค่าตัวต้านทานที่ทราบเพื่อให้ได้เอาต์พุต หรือป้อนแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการเพื่อรับค่าตัวต้านทานที่แนะนำ

ทำไมต้องใช้เครื่องคิดเลขนี้?

วงจรแบ่งแรงดันมักใช้ในอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการเปลี่ยนระดับ การสร้างแรงดันอ้างอิง และการปรับสัญญาณ เครื่องคิดเลขนี้ช่วยให้แน่ใจว่าออกแบบของคุณตรงตามแรงดันและความต้องการกำลังที่ตั้งใจไว้—โดยไม่ต้องลองผิดลองถูก

คล้ายกับเครื่องมือเช่น เครื่องคิดเลขการลดแรงดัน สำหรับตรวจสอบการสูญเสียแรงดันในสายไฟหรือ เครื่องคิดเลขวัตต์ สำหรับประมาณการการใช้พลังงาน เครื่องคิดเลขแบ่งแรงดันช่วยให้การวางแผนง่ายขึ้นและเพิ่มความแม่นยำในการออกแบบวงจรของคุณ

วิธีการใช้เครื่องคิดเลข

1. คำนวณแรงดันเอาต์พุต

  • ป้อนแรงดันไฟฟ้าเข้า (Vin) — นี่คือแหล่งจ่ายของคุณ เช่น แบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ
  • ป้อนค่าของ R1 และ R2 — นี่คือตัวต้านทานด้านบนและด้านล่างในตัวแบ่ง
  • (ไม่บังคับ) เพิ่มค่าต้านทานโหลดหากมีส่วนประกอบอื่นที่จะดึงพลังงานจากเอาต์พุต
  • คลิก คำนวณ เพื่อดูผลลัพธ์แรงดันเอาต์พุต กระแส และกำลัง

2. ออกแบบสำหรับแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ

  • ระบุแรงดันไฟฟ้าเข้าและแรงดันเอาต์พุตที่คุณต้องการ
  • ตั้งค่าค่าความต้านทานรวม (R1 + R2) ซึ่งมีผลต่อการดึงกระแสรวม
  • (ไม่บังคับ) ป้อนค่าต้านทานโหลดหากวงจรของคุณมีอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อที่เอาต์พุต
  • เครื่องมือจะแนะนำค่าตัวต้านทานเพื่อให้บรรลุเป้าหมายของคุณและเน้นว่าค่าตัวต้านทานมาตรฐานใกล้เคียงกับมันแค่ไหน

ใครสามารถได้รับประโยชน์จากเครื่องมือนี้?

  • นักเรียน: เข้าใจว่าค่าตัวต้านทานมีผลต่อแรงดันเอาต์พุตและกระแสในเวลาจริง
  • ผู้ที่ชื่นชอบ: สร้างต้นแบบวงจรได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องคำนวณด้วยมือที่น่าเบื่อ
  • ช่างเทคนิคและวิศวกร: ประหยัดเวลาเมื่อออกแบบวงจรอนาล็อกหรือเมื่อประเมินพฤติกรรมของส่วนประกอบภายใต้โหลด

เครื่องคิดเลขนี้สามารถเสริมเครื่องมืออื่น ๆ เช่น เครื่องคิดเลขวัตต์ สำหรับประเมินการดึงพลังงาน หรือ เครื่องคิดเลขการลดแรงดัน สำหรับการประเมินการเดินสาย

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

แบ่งแรงดันคืออะไร?

แบ่งแรงดันคือวงจรที่ง่ายที่ลดแรงดันโดยใช้ตัวต้านทานสองตัวในอนุกรม มักใช้เพื่อสร้างแรงดันอ้างอิงหรือเพื่อลดแรงดันสำหรับส่วนเฉพาะของวงจร

ทำไมค่าต้านทานโหลดถึงเป็นตัวเลือก?

ค่าต้านทานโหลดแสดงถึงอุปกรณ์จริงที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุต การรวมมันจะให้การคาดการณ์ที่แม่นยำมากขึ้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพในโลกจริง เนื่องจากมันมีผลต่อแรงดันเอาต์พุตเนื่องจากความต้านทานขนาน

ถ้าค่าตัวต้านทานที่คำนวณไม่ได้มาตรฐานล่ะ?

เครื่องมือจะแนะนำค่าตัวต้านทานมาตรฐานที่ใกล้เคียงที่สุดจากชุด E12 นอกจากนี้ยังประมาณการว่าการแทนที่นี้จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดมากแค่ไหนเพื่อช่วยให้คุณตัดสินใจว่าจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนหรือไม่

นี่แตกต่างจากเครื่องคิดเลขการลดแรงดันอย่างไร?

เครื่องคิดเลขการลดแรงดันมุ่งเน้นไปที่แรงดันที่สูญหายตามสายไฟ ในขณะที่เครื่องคิดเลขแบ่งแรงดันนี้วิเคราะห์ว่าแรงดันถูกลดลงอย่างตั้งใจผ่านตัวต้านทาน ทั้งสองมีความสำคัญในการรับประกันระดับแรงดันที่เหมาะสมในส่วนต่าง ๆ ของวงจร

สรุป

เครื่องคิดเลขแบ่งแรงดันเป็นเครื่องมือที่ใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพสำหรับการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าคุณจะสร้างวงจรที่ง่ายหรือปรับระดับแรงดันเอาต์พุต เครื่องคิดเลขนี้ให้ข้อมูลที่จำเป็นอย่างรวดเร็ว อินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายทำให้มันเป็นเพื่อนที่มีประโยชน์ควบคู่กับเครื่องมืออื่น ๆ เช่น เครื่องมือดัชนีความร้อน สำหรับการวิเคราะห์สภาพอากาศหรือแอป คำนวณเวลาทำงาน สำหรับการติดตามผลผลิต