Två sätt att reducera ett 12-volts system till 4 volt är att använda spänningsdelare eller Zener-dioder.
Spänningsdelare är gjorda av motstånd placerade i serie. Ingångsspänningen är uppdelad i en utgång som beror på värdet på motstånden som används. De följer Ohms lag, där spänningen är proportionell mot strömmen med motståndet som proportionalitetskonstanten.
Zener-dioder är dioder som fungerar som likströmskällor när de är förspända eller placerade bakåt i kretsar. De måste användas med ett strömbegränsningsmotstånd för att hålla sig inom tillverkarens effektkrav.
Studera Ohms lag för motstånd i serie. De används som spänningsdelare. Ekvationen för en mycket grundläggande med två motstånd är Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)), där den önskade utspänningen mäts över R2.
Konstruera en spänningsdelare som ger 4 volt. Fäst den positiva sidan av 12-voltskällan på ena sidan av 660 ohm motståndet, vilket är R1. Anslut dess fria ände till ena sidan av 330 ohm-motståndet, vilket är R2. Wire R2: s återstående terminal till den negativa sidan av strömförsörjningen.
Placera multimetern på en likspänningsinställning. Mät utspänningen på R2. Alternativt kan du mäta utgången mellan de två motstånden genom att fästa en tråd och placera en sond på den och den andra på en tråd vid marken. Utgången ska vara cirka 4 volt.
Granska specifikationerna och formlerna för motstånd och effekt för 1N4731A-dioden. Den matar ut stabila 4,3 volt och har en effekt på 1 watt. Den har också en maximal Izm-ström på 1 W / 4,3 V = 233 mA. Den maximala Zener-strömmen med 330 ohm-motståndet är (Vin - Vout) / R = 12 V - 4,3 V / 330 ohm = 23 mA. Detta ligger inom Izm och även inom diodens effektvärde, eftersom P = IV = 23 mA * 4,3 V = 100 mW.
Konstruera en krets med Zener-dioden och 330 ohm-motståndet i serie. Fäst den positiva sidan av 12-volts strömkälla till ena sidan av motståndet. Anslut motståndets andra ände till den omvända förspända sidan av Zener-dioden, vilket är den sida som anges med en markering. Anslut den återstående diodterminalen till den negativa sidan av 12-voltskällan.
Referenser
- Elektroniska principer; Albert Malvino; 1999
- Komma igång inom elektronik; Forrest Mims III; 2000
- Elektronikkonsten; Paul Horowitz och Winfield Hill; 1997
Tips
- Zener-dioden kan paras ihop med en op-amp emitter-follower-krets om högre utström behövs.
- Dessa beräkningar tar inte hänsyn till Zener-motståndet, vilket är viktigt för precisionsmätningar.
Varningar
- Zener måste vara omvänd förspänd, annars fungerar den som en vanlig kiseldiod.
- Halvledare är känsliga enheter. Var noga med att inte överskrida den effekt, ström och temperatur som anges av tillverkaren.
- Var alltid försiktig när du bygger elektriska kretsar för att undvika att bränna dig själv eller skada din utrustning.
Om författaren
Kim Lewis är en professionell programmerare och webbutvecklare. Hon har varit teknisk författare i mer än tio år och har skrivit artiklar för företag och den federala regeringen. Lewis har en kandidatexamen och undervisar ibland lektioner om hur man programmerar för Internet.
Fotokrediter
Polka Dot Images / Polka Dot / Getty Images