Otevře se na nové kartě

Dělič napětí – výpočet a kalkulačka

Odporový dělič napětí ze dvou rezistorů vyrobí z vyššího napětí nižší: Uout = Uin · R2 / (R1 + R2). Bastlíři ho nejčastěji potřebují na měření napětí baterie přes ADC nebo na snížení úrovně signálu.

Kalkulačka spočítá výstupní napětí, navrhne dvojici rezistorů z řady E pro požadované napětí, ukáže vliv zátěže a hodnotu, kterou přečte ADC.

Zadání

Co počítat

Například 5 V, 12 V nebo napětí baterie.

Zapojený mezi vstup a výstup děliče.

Například 3,3 V pro vstup mikrokontroléru.

Zapojený mezi výstup a zem.

Například vstupní odpor měřicího přístroje nebo obvodu.

Výsledky

Výstupní napětí
R1
R2
Ideální R1
Odchylka od požadavku (%)
Výstupní napětí se zátěží
Pokles vlivem zátěže (%)
Hodnota ADC
Dělicí poměr
Proud děličem
Výkon na R1
Výkon na R2
Postup výpočtu

Spočítejte příklad a zadejte výsledek i s jednotkou.

Vzorec děliče napětí

Oba rezistory jsou zapojené v sérii a protéká jimi stejný proud I = Uin / (R1 + R2). Výstupní napětí je úbytek na dolním rezistoru R2:

Uout = Uin · R2 / (R1 + R2)

O výstupním napětí rozhoduje jen poměr rezistorů. Dělič 10 kΩ a 20 kΩ dá stejné napětí jako 100 kΩ a 200 kΩ – liší se proudem a tím, jak snese zátěž.

Jak zvolit rezistory

Malé hodnoty znamenají velký proud: dělič zbytečně hřeje a vybíjí baterii. Velké hodnoty šetří proud, ale výstup pak citlivěji reaguje na zátěž i na vstup ADC.

V režimu Návrh rezistorů kalkulačka najde nejlepší dvojici z řady E12, E24 nebo E96 v zadaném rozsahu celkového odporu. Když už jeden rezistor máte, zaškrtněte Pevný R2 a dopočítá jen R1.

Zatížený dělič

Cokoli připojíte na výstup, je zapojené paralelně k R2 a výstupní napětí sníží. Zaškrtněte Na výstupu je zátěž a kalkulačka ukáže, o kolik – při poklesu nad 5 % upozorní.

Pro odhad platí pravidlo: proud děličem by měl být aspoň desetkrát větší než proud do zátěže. Když to nejde, pomůže sledovač napětí s operačním zesilovačem.

Měření napětí baterie přes ADC

Li-ion článek má nabitý 4,2 V, ADC mikrokontroléru s referencí 3,3 V víc nezměří. Dělič 100 kΩ a 100 kΩ napětí vydělí dvěma na 2,1 V a odebírá jen 21 µA.

Zaškrtněte Měřit napětí přes ADC a kalkulačka spočítá hodnotu, kterou ADC přečte. Upozorní také, když má dělič pro ADC příliš velký výstupní odpor – mnoho ADC chce zdroj do 10 kΩ. Pomůže kondenzátor 100 nF mezi výstupem děliče a zemí, nebo menší odpory.

Takhle měří akumulátor třeba teploměr s deskou Meteo Mini – dělič je připojený na pin GPIO0 a firmware z něj počítá napětí článku. Které piny desky mají ADC, najdete v pinoutech.

Dělič není zdroj napájení

Z děliče nenapájejte modul ani mikrokontrolér. S proudem zátěže se výstupní napětí mění a dělič zbytečně hřeje. Na napájení patří stabilizátor (LDO) nebo měnič.

Příklad

Máte rezistor 12 kΩ a z 12 V potřebujete 5 V. Ideální horní rezistor vyjde R1 = R2 · (Uin − Uout) / Uout = 12 kΩ · 7 / 5 = 16,8 kΩ.

V řadě E24 je nejblíž 16 kΩ a výstup pak bude 12 · 12 / (16 + 12) = 5,14 V. Kalkulačka tuhle volbu i odchylku od požadavku ukáže sama.

Procvičování

Na záložce Procvičování počítáte výstupní napětí, proud děličem nebo navrhujete rezistor. Kalkulačka zkontroluje výsledek i s jednotkou a u návrhu uzná i nejbližší hodnotu z řady E24. Konkrétní příklad můžete poslat odkazem.

Časté otázky

Jak vypočítat dělič napětí?

Výstupní napětí je Uout = Uin · R2 / (R1 + R2), kde R2 je rezistor mezi výstupem a zemí. Pro návrh si zvolte R2 a dopočítejte R1 = R2 · (Uin − Uout) / Uout.

Jaký proud teče děličem?

I = Uin / (R1 + R2). Dělič 10 kΩ a 20 kΩ na 5 V odebírá asi 167 µA.

Proč se napětí po připojení zátěže sníží?

Zátěž je zapojená paralelně k dolnímu rezistoru, takže odpor dolní části klesne a s ním i výstupní napětí. Čím větší jsou odpory děliče proti zátěži, tím víc.

Můžu dělič použít na převod 5 V na 3,3 V?

Pro pomalé logické signály, třeba UART do 3,3V mikrokontroléru, ano – stačí poměr 1 : 2, například 10 kΩ a 20 kΩ. Na rychlé sběrnice a obousměrné linky jako I²C použijte převodník úrovní.

Další kalkulačky