Divisor de tensão capacitivo:um guia detalhado

Os divisores de tensão capacitivos têm crescido cada vez mais em popularidade; você os encontrará usados ​​em muitos projetos elétricos, como osciladores Colpitts, entre outros.

No entanto, antes de decidir usar um divisor de tensão capacitivo, você deve entender claramente como eles funcionam.

Este artigo define divisores de tensão capacitivos e a regra do divisor de tensão. Você também verá os vários diagramas de circuito de um divisor de tensão capacitivo e muito mais.

O que é um divisor de tensão capacitivo?

Divisor de tensão

Fonte:Wikipédia

Um divisor de tensão capacitivo é um circuito que pega uma diferença de tensão de potencial e a divide em dois, mantendo uma relação de tensão constante.

Além disso, um divisor capacitivo geralmente terá um par de capacitores alinhados um com o outro.

O objetivo principal deste circuito é alocar várias quantidades de tensões para outras partes do circuito seguindo a lei de Ohm:

V=IR

Onde; V representa tensão, I significa corrente e R resistência.

Por exemplo, quando você tem uma fonte de alimentação de 12 volts, você coloca quatro capacitores em série uns com os outros (e todos eles são 1µF). Em seguida, os capacitores oferecerão uma saída de tensão de 6 volts, que é metade dos 12 volts.

O que é uma regra do divisor de tensão?

Divisor de tensão

Fonte:Wikimedia Commons.

Em média, a tensão de entrada se divide entre os elementos quando alguns elementos do circuito são interligados em série.

Da mesma forma, quando você interliga alguns elementos do circuito em paralelo, a corrente também se divide entre os componentes.

Consequentemente, usamos a regra do divisor de corrente para circuitos paralelos e, para um circuito em série, empregamos a regra do divisor de tensão ao analisar o curso.

A regra do divisor de tensão, outro nome de regra do divisor de potencial, desempenha um papel crítico na análise de circuitos, pois nos ajuda a calcular a tensão individual dos elementos.

Dependendo dos elementos usados ​​em um circuito, a regra do divisor de tensão se divide em três categorias.

Nomeadamente;

• Divisor de tensão indutivo
• Divisor de tensão capacitivo
• Divisor de tensão resistivo

Vamos dar uma olhada mais de perto em cada um dos itens acima.

Regra do divisor de tensão para circuitos resistivos

Para compreender a regra do divisor de tensão resistivo, vamos usar um circuito com um par de resistores ligados em série à fonte de tensão.

Como você interligou os resistores em série, ambos (resistores) têm uma quantidade semelhante de corrente fluindo através deles.

Resistores

No entanto, os resistores têm uma tensão contrastante; a tensão de entrada do circuito se divide no par de resistores. Além disso, a resistência afeta diretamente a quantidade de tensão individual.

Abaixo está um circuito que você pode usar para entender melhor:

Um circuito resistivo

Do diagrama de circuito acima, os resistores R₁ e R₂ interligação em série com V_S (a fonte de tensão). A fonte de tensão fornece uma corrente total de 1 ampere.

No entanto, o designer afixou todos os elementos em série; consequentemente, haverá um loop, e a corrente que se move através deles permanecerá constante em 1 ampere.

Agora para calcular a tensão somada, você pode usar a fórmula;

V_S =V _{R 1} + V _{R 2} … (1)

Onde,

V_R1 representa a tensão através do resistor, R₁ e V_R2 representar a tensão através do resistor R₂ . Além disso, toda a tensão fornecida se divide entre esses dois resistores. Assim, você pode obter a tensão somada adicionando V_R1 e V_R2 .

Seguindo a lei de OHMs;

V_R1 =IR₁ +IR₂ …. (2)

Assim, das equações (1) e (2);

V_S =IR₁ +IR₂

V_S =I(R₁ +R₂ )

Em seguida, coloque o valor da primeira corrente na equação (2)

V_R1 =IR₁

Da mesma maneira

V_R2 =IR₂

Assim, a regra do divisor de tensão de um circuito resistivo contradiz a regra do divisor de corrente.

Regra do divisor de tensão para circuitos indutivos

Quando você interliga três ou mais indutores em um circuito em modo série, a corrente que flui através dos indutores permanece constante. No entanto, a tensão da fonte se espalha para todos os indutores.

Indutores

Portanto, você pode usar a regra do divisor de tensão do indutor para calcular a quantidade de tensão em um indutor individual.

Um circuito indutivo

O designer ligou os dois indutores L₁ e L₂ no modo série do diagrama de circuito acima. Além disso, V_L1 representa a tensão através de L₁ , e da mesma forma, V_L2 representa a tensão através de L₂ . O V_S mostra a tensão de alimentação.

Para encontrar V_L1 e V_L2 , usamos a regra do divisor de tensão do indutor. Como você já sabe, a equação para a tensão dos indutores é;

Onde L_eq é igual à soma da indutância do circuito, o engenheiro elétrico interligou os indutores em série em nosso circuito de exemplo. Assim, a indutância de soma é uma combinação das duas indutâncias;

L_eq =L₁ + L₂

Da equação (3);

Tensão através do indutor L₁ é;

Da mesma forma, a tensão através do indutor L₂ é;

Assim, podemos concluir que a regra do divisor de tensão de um indutor é semelhante aos resistores.

Regra do divisor de tensão para circuitos capacitivos

Vamos usar o circuito abaixo para calcular a regra do divisor de tensão de um capacitor.

Um circuito capacitivo

Onde;

O engenheiro afixou um par de capacitores em série com V_S , a tensão da fonte. Em seguida, a tensão da fonte se divide em duas. Um passa pelo capacitor C₁ e o outro através do capacitor C₂ .

Capacitores

Além disso, V_C1 representa a tensão através do capacitor C₁ , e V_C2 significa tensão através do capacitor C₂ .

Assim, a capacitância combinada é

A soma da carga fornecida pela fonte:Q =C_eq V_S , que é essencialmente

Capacitor C₁ Voltagem;

V_C1 =Q₁ /C₁

Capacitor C₂ Voltagem;

V_C2 =Q₂ /C₂

Em resumo, a tensão individual através de um capacitor é uma razão da capacitância oposta multiplicada pela capacitância total e pela tensão total.

Fórmula do divisor de tensão capacitivo

Um divisor de tensão capacitivo é um circuito que usa um par de capacitores paralelos à saída e interligados à entrada CA (corrente alternada).

Você pode obter a relação da tensão de entrada e saída usando a fórmula;

V_fora /V_em =1/ (1+C_S /C_P )

Onde;

• C_S representa toda a capacitância de todos os capacitores conectados em série.

• C_P representa a soma da capacitância de cada capacitor conectado em paralelo.

A fórmula acima fornece um sinal de corrente alternada (AC) com uma magnitude, que depende do V_in com um deslocamento.

No entanto, o deslocamento varia em relação à quantidade de capacitância de C_S ou C_P .

Diagrama de circuito do divisor de tensão capacitivo

Circuito divisor de tensão CA capacitivo

A fórmula X _C =1/ (2πf _c ) guia a divisão de tensão através de capacitores individuais em um circuito divisor de tensão capacitivo.

Mesmo assim, para calcular a quantidade de tensão alocada aos capacitores do circuito, você precisa primeiro calcular a impedância do capacitor. Você pode fazer isso usando a fórmula acima.

Depois de calcular a impedância, você pode empregar a fórmula OHMs para saber a quantidade de tensão que passa por cada capacitor.


Por exemplo:

Um circuito divisor de tensão CA capacitivo

O circuito acima tem dois capacitores e uma tensão de alimentação de 120V AC; consequentemente, a tensão fluirá para ambos os capacitores. Lembre-se que os capacitores estão em modo série.

Agora você pode empregar um divisor de tensão simples para saber a tensão alocada, onde o capacitor de 1μF obterá o dobro da tensão.

Portanto, no nosso caso, será 80V, e o capacitor 2μ obterá 40V

Circuito divisor de tensão CC capacitivo

A tensão é compartilhada em um circuito divisor de tensão CC em relação à fórmula V=Q/C. Em que a tensão é opostamente simétrica ao valor da capacitância do capacitor.

Em essência, o capacitor com uma capacitância mais baixa receberá uma tensão mais alta. Por outro lado, o capacitor com maior capacitância receberá uma tensão menor.

Por exemplo:

Circuito divisor de tensão CC capacitivo

Os circuitos acima fornecem uma tensão CC de 15V, o que significa que os 15 volts fluirão para o par de capacitores.

A tensão fluirá para ambos os capacitores de modo que, quando totalizada, será igual à fonte de alimentação de 15V.

Presumindo que os capacitores tenham uma carga semelhante, você pode calcular a tensão a partir de seus valores de capacitância.

Dado que o valor do capacitor de 1µF é metade do valor do capacitor de 2µF, a tensão do primeiro capacitor será duas vezes maior que a do segundo.

Portanto, a tensão do capacitor de 1μF será de 10 volts e a tensão do capacitor de 2µF será de 5 volts.

Vantagem e desvantagem do divisor de tensão capacitivo

Os divisores de tensão são úteis, mas também têm prós e contras, como todas as outras invenções.

Vantagens

• Perda de calor mínima
• Acessível
• Trabalhe em DC (corrente contínua) ou AC (corrente alternada)
• Baixo custo de instalação
• Dependente da frequência

Desvantagens

• funciona apenas em Lightweight AC
• Bastante pesado
• O superaquecimento reduz a eficiência de trabalho
• Alguns divisores de tensão são caros de instalar e só funcionam com CA.

Usos do divisor de tensão capacitivo

Como mencionado anteriormente, os divisores de tensão capacitivos têm inúmeras aplicações. Alguns deles incluem:

• Um divisor de tensão pode diminuir a tensão e permitir a medição de tensão de alto nível.
• Divisores de tensão dentro de um microcontrolador ajudam a medir a resistência de um sensor.

Um microcontrolador

• Um divisor de tensão funciona como um deslocador de nível lógico ao fazer interface com várias tensões operacionais.

Resumo

Depois de ler este artigo, esperamos definir um circuito divisor capacitivo e explicar a regra do divisor de tensão.

Seria melhor entender as várias vantagens e desvantagens de um divisor de tensão capacitivo.

Se precisar de mais informações sobre o assunto, entre em contato conosco.