Seuraa 
Viestejä1058

Mikä virka jännitteenjakajassa on sillä toisella vastuksella? Eikö kuitenkin ensimmäinen vastus alenna jännitteen esim. vaikka logiikkapiirissä 5v -> 3.3v haluttuun jännitteeseen?
Olen koittanut selvitellä tuohon vastausta, quorassa joku kirjoitti että yksikin vastus on ok, jos kuorma on vakio, mitä ei ole, mutta eikö vaihtuva kuorma vaikuta vaikka vastuksia olisi kaksikin? Joku tuossa kuviossa on sellaista mitä ei aukea..

Kommentit (18)

ovolo
Seuraa 
Viestejä7248

Täsmällinen jännitetaso saadaan 2 vastuksen jännitteenjaolla. Nuo vastusten koot on mitoitettu siten, että jännitteenjaossa kulkee moninkertainen virta verrattuna logiikkapiirin virran kulutukseen ja sen vaihteluun, jolloin vaihtuva kuorma vaikuttaa jännitteeseen vain vähän, eli esim. tuo 3,3V jännite pysyy hyvin speksien sisällä. Mitä "jäykempi" jännitteenjako, eli mitä pieniohmisemmat jännitteenjakovastukset, sitä vähemmän tuo 3,3V jännite notkuu kuormituksen vaihtelun takia.

Yhdellä vastuksella logikkaportin jänniteen laskuun 5 voltista 3,5 volttiin pitäisi tietää inputvirta. Ja kun se vaihtelee portista toiseen ja esim. piirin lämpötilasta suhteen, niin lopputulos olisi kuitenkin kovin epämääräinen.

apassi
Seuraa 
Viestejä1058

Kiitos selostuksesta, jep suurinpiirtein tuohon asti ymmärrän toiminnan, jossain luki että nyrkkisääntönä n. 100 kertainen virta kuormaan nähden, mutta edelleen en ymmärrä, missä vaiheessa tässä kuviossa se toinen vastus astuu kuvioon mukaan, eli miksi se toimii paremmin kuin yksi, ja mikä sen osuus on, jos mietitään mistä suunnasta ja minne elektronit liikkuvat, - -> + jne. eli ehkä enemmänkin en ymmärrä toimintaa fysikaalisena ilmiönä.. 

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
ovolo
Seuraa 
Viestejä7248

Miten sen nyt selittäisi, jos et tunne ohmin lakia ja jännitteenjaon perusteita? 

Nythän logiikkaportin ottama virta vastaa samaa, että tuo alempi jännitteenjakovastus resultiivisesti pienenee. Ja jos portin virta pienenee, se vastaa taas sitä, että alempi jännitteenjakovastus suurenee. Muista, että portin ottama virta oli noin sadasosa jännitteenjakajassa kulkevasta virrasta, jolloin ulostulojännitteen muutoksetkin ovat vain prosentteja, vaikka portin input-virta muuttuisi ±50 %.

Sivulla http://www.ohmslawcalculator.com/voltage-divider-calculator  

Harjoittele tuolla siten, että muutat alempaa vastusta n. 1 - 2 prosenttia ja katsot, paljonko ulostulojännite muuttuu. Lähtöarvot vaikkapa samat, kuin yläkuvassa. (Muista pilkun sijasta käyttää pistettä). Sitten muutat alimmaista vastusta pari prosenttia molempiin suuntiin ja katsot ulostulojännitetteen muutosta.

Sitten teet jännitteenjaon samalla laskimella, että määrität jännitteenjaon alavastuksen 100 kertaa suuremmaksi(280 kΩ) vastaten pelkää portin sisäänmenovastusta, jolloin ylemmän vastuksen koko on 120 kΩ . Sitten vaihtelet tuota alemman vastuksen arvoa vastus arvoa ±50 %, joka vastaa portin sisäänmenovirran muutoksia. Katsot paljonko tuo portin saama jännite muuttuu. 

apassi
Seuraa 
Viestejä1058

Kiitos taas.

Tämä siis lähti kokonaan liikkeelle siitä, kun viikonloppuna protosin wifiä arduino miniin, ESP8266 wifi toimii 3,3 jännitteellä ja arduinon ( atmega ) taas 5v, mulla oli siinä ensins jännitetasomuunnin välissä, jolle alempi jännite regulaattorilta, jolta syötän myös virtaa wifille, mutta kun wifin kuorma on aika suuri, niin jännitetasomuuntimelle "jää" vain 2,8-3v, ja IO operaatiot tuntui sekoilevan.

Kytkin sitten IO pinnit suoraan, ja toimi erittäin hyvin vaikka hajoamisvaara on. Vaihtoehdoksi nyt siis jäi joko 2 regulaattoria, virransyötölle ja IO logiikalle oma, tai sitten jännitteenalennus vastuksilla, jonka toteutin ihan yksinkertaisesti potikalla kun  sellainen käden ulottuvilla oli.

Kaikki toimi lopulta niinkuin oli tarkoitus, mutta sitten taas rupesin miettimään että miksi tuo jännitteenjako toimii niinkuin toimii. Eli:

Fysikaalisena ilmiönä tarkasteltuna kun kytkentä on "päällä", piirin output portista tulvii elektrodeja kohti korkeampaa positiivista varausta,  vastaan tulee T-risteys ( jännitteen jakaja ), 1) reitin varressa on matalampi vastus, joten elektrodit menee sinne, 2) reitin varressa on suurempi vastus, elektrodit eivät ymmärtääkseni pitäisi mennä sinne, joten miksi tuota reittiä edes on tarve implementoida piirille, ts. miksi siinä on 2 vastusta?

jjw
Seuraa 
Viestejä950

apassi kirjoitti:
Kiitos taas.

Tämä siis lähti kokonaan liikkeelle siitä, kun viikonloppuna protosin wifiä arduino miniin, ESP8266 wifi toimii 3,3 jännitteellä ja arduinon ( atmega ) taas 5v, mulla oli siinä ensins jännitetasomuunnin välissä, jolle alempi jännite regulaattorilta, jolta syötän myös virtaa wifille, mutta kun wifin kuorma on aika suuri, niin jännitetasomuuntimelle "jää" vain 2,8-3v, ja IO operaatiot tuntui sekoilevan.

Kytkin sitten IO pinnit suoraan, ja toimi erittäin hyvin vaikka hajoamisvaara on. Vaihtoehdoksi nyt siis jäi joko 2 regulaattoria, virransyötölle ja IO logiikalle oma, tai sitten jännitteenalennus vastuksilla, jonka toteutin ihan yksinkertaisesti potikalla kun  sellainen käden ulottuvilla oli.

Kaikki toimi lopulta niinkuin oli tarkoitus, mutta sitten taas rupesin miettimään että miksi tuo jännitteenjako toimii niinkuin toimii. Eli:

Fysikaalisena ilmiönä tarkasteltuna kun kytkentä on "päällä", piirin output portista tulvii elektrodeja kohti korkeampaa positiivista varausta,  vastaan tulee T-risteys ( jännitteen jakaja ), 1) reitin varressa on matalampi vastus, joten elektrodit menee sinne, 2) reitin varressa on suurempi vastus, elektrodit eivät ymmärtääkseni pitäisi mennä sinne, joten miksi tuota reittiä edes on tarve implementoida piirille, ts. miksi siinä on 2 vastusta?


Ovolo on edellä kertonut kaiken oleelisen, mutta yritetään vielä.
Kahdella vastuksella saadaan jännite, joka ei ylitä 3.3V.
Usein 3.3V tulot on suojattu kahdella diodilla, 3.3V ja gnd.
Jos tulojännite ylittää n. 3.6V diodi johtaa ja voi rikkoontua, jos virtaa ei ole rajoitettu. Piirin spekseistä yleensä selviää suurimmat sallitut jännitteet ja suojadiodien virrat.
n. 1000 ohm vastus riittänee virran rajoitukseen.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä32582

apassi kirjoitti:
Mikä virka jännitteenjakajassa on sillä toisella vastuksella? Eikö kuitenkin ensimmäinen vastus alenna jännitteen esim. vaikka logiikkapiirissä 5v -> 3.3v haluttuun jännitteeseen?

Jäykkä jännitte, joka alennetaan kahden vastuksen jaolla vastaa ns. Theveninin lähdettä, eli jäykkää jännitelähdettä, jonka jännite on U0 * R2 / (R1+R2) ja sarjaresistanssia R1*R2/(R1+R2) (rinnankytkentä). Sen jännite siis laskee, kun vastusjakoa kuormitetaan, mutta jos kuormaresistanssi on ääretön tai  hyvin suuri, jännite on lähellä nimellisarvoa. Käytännössä se vaatii, että vastusten läpi kulkee paljon suurempi virta kuin kuorman. Tuo ei siis sovellu suurille kuormille, jos ei voida hukata merkittävää tehoa.

Sarjavastuksen ongelma on, että jos sitä ei kuormiteta, jännite on alkuperäisen jännitteen suuruinen ja voi rikkoa mikropiirejä tai aiheuttaa virhetoimintoja. En suosittele sitä milloinkaan elektronisten komponenttien kanssa. Laita 3 V linja riittävän järeäksi tai käytä toista regulaattoria. Se maksaa ja vituttaa pitemmän päälle paljon vähemmän kuin outojen vikojen debuggaus. Olet varmaan jo nyt selvittänyt ongelmaa isommalla vaivalla kuin regulaattori olisi vienyt. Sitten on toinen asia, jos suunnitellaan massatuotettavaa halpakrääsää, mutta jotenkin tämä nyt vaikuttaa enemmän harrastusprojektilta.

Citizen Vain
Seuraa 
Viestejä9

Kirjoittelen insomniapäissäni ja tähän vastattiin jo........ Mutta jos laitat vain yhden vastuksen kuorman eteen, määräytyy virta ja vastuksen jännitehäviö kuormasta.

Jos miettisi vaikka, niin että mitataan jännite ennen kuormaa ja kuvitellaan että kuorma itsessään luo jännitteenjakajan toisen vastuksen Jos kuorma muuttuu jatkuvasti, muuttuu myös jännitteenjakajan outputjännä ja virta. Eiku höh, nyt yritin selittää jännitteenjakajaa jännitteenjakajalla

Jos haluat miettiä elektronien virtaa askel askeleelta Ajattele että korvaat kuorman vastuksella (R2), niin että output (vastusten välissä) on 3,3V. Nyt jos liität tähän erittäin pienen kuorman, eli liität pisteen maahan, on toinen vastus hyödytön, koska kaikki elektronit karkaavat pienen kuorman kautta. nyt jos vaihdat johtimen R2 kokoiseen vastukseen, menee puolet virrasta kuorman kautta ja puolet R2:n. Viimeisenä, jos vaihdat kuormaksi erittäin suuren vastuksen, kulkee myös suurin osa virrasta jännitteenjakajan kautta ja jännitehäviö vastaa kutakuinkin kuormatonta tilannetta, jolloin 3,3V jännite pysyy.

Fun fact: Atmega328-kontrolleria (arduino) voi ajaa myös 3,3V jännitteellä :)

Allekiljoitettu

Neutroni
Seuraa 
Viestejä32582

apassi kirjoitti:
Kiitos selostuksesta, jep suurinpiirtein tuohon asti ymmärrän toiminnan, jossain luki että nyrkkisääntönä n. 100 kertainen virta kuormaan nähden, mutta edelleen en ymmärrä, missä vaiheessa tässä kuviossa se toinen vastus astuu kuvioon mukaan, eli miksi se toimii paremmin kuin yksi, ja mikä sen osuus on, jos mietitään mistä suunnasta ja minne elektronit liikkuvat, - -> + jne. eli ehkä enemmänkin en ymmärrä toimintaa fysikaalisena ilmiönä.. 

Sen oppimiseen joku oppikirja on parempi. Jännitteenjako perustuu varauksen säilymiseen. Voit googlata Kirchoffin lakeja.

ovolo
Seuraa 
Viestejä7248

apassi kirjoitti:

... Fysikaalisena ilmiönä tarkasteltuna kun kytkentä on päällä;, piirin output portista tulvii elektrodeja kohti korkeampaa positiivista varausta,  vastaan tulee T-risteys ( jännitteen jakaja ), 1) reitin varressa on matalampi vastus, joten elektrodit menee sinne, 2) reitin varressa on suurempi vastus, elektrodit eivät ymmärtääkseni pitäisi mennä sinne, joten miksi tuota reittiä edes on tarve implementoida piirille, ts. miksi siinä on 2 vastusta?

Tuossa selostuksessasi ajatus on katkennut puoliväliin. Ehkä tuo piirros selventää asiaa. Virtahan aiheuttaa vastuksen suuruuteen verrannollisen jännitehäviön, eli vastuksen jännitehäviö U = I x R.

Vanhan erehdyksen takia on sovittu, että virta kulkee positiivisesta potentiaalista negatiiviseen potentiaaliin, vaikka elektronit kulkevat päinvastaiseen suuntaan. Tällä sinänsä ei ole mitään merkitystä, jos ajattelee oikein. Kuvassa käännät vain nuolien suunnan, jos haluat ajatella elekronien virtauksena.

Tuota jännitteenjakoa käytetään vain porttien ohjaukseen 5 voltin logiikasta 3,3 voltin logiikkaan. Piirien käyttöjännitteet tehdään taas regulaattoreilla, jos ei halua itselleen turhia ongelmia. 

Nature
Seuraa 
Viestejä9517

Jos ei puhuta jänniitteenjakajasta vaan jännitteen alentimesta niin yksi vastus riittää eikä hukkaa energiaa, edellytys kuitenkin on että kuorman vastus ei muutu. Muuten en jännitteenjakoa vastuksilla toteuttaisi koska jännitetaso vaihtelee kuorman heiluessa ja/tai sähköä menee hukkaan ja kuumentaa systeemiä.

Nature
Seuraa 
Viestejä9517

Eikös tuossa jännitteenjaossa riipu siitä miten monen merkitsevän numeron tarkkuudella haluaa sen jännitteen tason pysyvän vakiona. Jos 1/10 tarkkuus riittää niin silloin perusvirta voi olla 10-kertainen.

ovolo
Seuraa 
Viestejä7248

Nature kirjoitti:
Jos ei puhuta jänniitteenjakajasta vaan jännitteen alentimesta niin yksi vastus riittää eikä hukkaa energiaa, edellytys kuitenkin on että kuorman vastus ei muutu. Muuten en jännitteenjakoa vastuksilla toteuttaisi koska jännitetaso vaihtelee kuorman heiluessa ja/tai sähköä menee hukkaan ja kuumentaa systeemiä.

Nature kirjoitti:
Eikös tuossa jännitteenjaossa riipu siitä miten monen merkitsevän numeron tarkkuudella haluaa sen jännitteen tason pysyvän vakiona. Jos 1/10 tarkkuus riittää niin silloin perusvirta voi olla 10-kertainen.

Minä vain esimerkissä pysyin 100-kertaisessa virrassa ymmärtämisen helpottumisena, kun apassi mainitsi sellaisen suhteen.
Kymmenkertainenkin virta jännitteenjaossa riittää. Ja CMOS-piirien inputvirta on erittäin pieni, joten jännittenjakokin voi olla melko suuriohminen, eli vähän virtaa kuluttava ja vähän lämpöä tuottava. Jos logiikkapiirien inputit on suojattu diodeilla, niin yksikin parin kilo-ohmin vastus riittää.

Jännitteenjakaja on sekin, jos on yksi vastus alentamassa jännitettä. Alemman vastuksen muodostaa se kuorma. Logiikkapiirien käyttöjännitteen alentamiseen en käyttäisi sarjavastusta vaan regulaattoria. Sarjavastuksesta tulee vain turhaa harmia satunnaisten virheiden etsimisenä.

apassi
Seuraa 
Viestejä1058

Neutroni kirjoitti:
apassi kirjoitti:
Mikä virka jännitteenjakajassa on sillä toisella vastuksella? Eikö kuitenkin ensimmäinen vastus alenna jännitteen esim. vaikka logiikkapiirissä 5v -> 3.3v haluttuun jännitteeseen?

Jäykkä jännitte, joka alennetaan kahden vastuksen jaolla vastaa ns. Theveninin lähdettä, eli jäykkää jännitelähdettä, jonka jännite on U0 * R2 / (R1+R2) ja sarjaresistanssia R1*R2/(R1+R2) (rinnankytkentä). Sen jännite siis laskee, kun vastusjakoa kuormitetaan, mutta jos kuormaresistanssi on ääretön tai  hyvin suuri, jännite on lähellä nimellisarvoa. Käytännössä se vaatii, että vastusten läpi kulkee paljon suurempi virta kuin kuorman. Tuo ei siis sovellu suurille kuormille, jos ei voida hukata merkittävää tehoa.

Sarjavastuksen ongelma on, että jos sitä ei kuormiteta, jännite on alkuperäisen jännitteen suuruinen ja voi rikkoa mikropiirejä tai aiheuttaa virhetoimintoja. En suosittele sitä milloinkaan elektronisten komponenttien kanssa. Laita 3 V linja riittävän järeäksi tai käytä toista regulaattoria. Se maksaa ja vituttaa pitemmän päälle paljon vähemmän kuin outojen vikojen debuggaus. Olet varmaan jo nyt selvittänyt ongelmaa isommalla vaivalla kuin regulaattori olisi vienyt. Sitten on toinen asia, jos suunnitellaan massatuotettavaa halpakrääsää, mutta jotenkin tämä nyt vaikuttaa enemmän harrastusprojektilta.

Kiitos kaikille vaivannästö ja kirjoituksista.

En varmasti osaa litteroida ongelmaani tänne oikein, kun olen tällainen itseoppinut amatööriharrastelija. Ongelmanihan siis ei ollut ratkaista jänniteongelmaa protossani, vaan yritin ymmärtää miksi sen komponetti (potikka tai jännitteenjakaja) toimii niinkuin toimii.

Luulen, että Neutroni lainauksessa kirjoitti lauseen joka avasi ognelmani: "Sarjavastuksen ongelma on, että jos sitä ei kuormiteta, jännite on alkuperäisen jännitteen suuruinen ja voi rikkoa mikropiirejä tai aiheuttaa virhetoimintoja.", eli siis ymmärränkö oikein että jännitteenjakajan toisen vastuksen tehtävä on pitää output jännitettä halutulla tasolla silloin kun outputtia ei kuormiteta?
Kunhan protolevyt tulevat postissa, niin niihin tulee omat regut kaikille jännitteille ( LM317, jonka pongasin jostain Neutronin vanhasta kirjoituksesta tällä palstalla =) ), kuormille ja logiikoille omat. Omaksi iloksi rakentelen protoa, joka tulee ohjaamaan kotini ilmanvaihtoa ja lämmitystä.

Jakob
Seuraa 
Viestejä1575

apassi kirjoitti:
eli siis ymmärränkö oikein että jännitteenjakajan toisen vastuksen tehtävä on pitää output jännitettä halutulla tasolla silloin kun outputtia ei kuormiteta?

Jännitteenjakajan molemmat vastukset ovat yhtä tärkeitä. Se on kuin köydenvetoa, toinen vetää plussaan, toinen miinukseen. Jos "vetäjät" ovat yhtä vahvoja niin köysi pysähtyy puoleen väliin. Jos toisessa päässä ei ole ketään niin vastus vetäisee köyden eli jännitteen kokonaan omalle puolelleen jne.

apassi
Seuraa 
Viestejä1058

Jakob kirjoitti:
apassi kirjoitti:
eli siis ymmärränkö oikein että jännitteenjakajan toisen vastuksen tehtävä on pitää output jännitettä halutulla tasolla silloin kun outputtia ei kuormiteta?

Jännitteenjakajan molemmat vastukset ovat yhtä tärkeitä. Se on kuin köydenvetoa, toinen vetää plussaan, toinen miinukseen. Jos "vetäjät" ovat yhtä vahvoja niin köysi pysähtyy puoleen väliin. Jos toisessa päässä ei ole ketään niin vastus vetäisee köyden eli jännitteen kokonaan omalle puolelleen jne.

Hyvä analogia, ja ymmärtääkseni on edelleen validi, vaikka mukana olisi solmukohta ja 3:s köysi. =)

ovolo
Seuraa 
Viestejä7248

apassi kirjoitti:
Jakob kirjoitti:
apassi kirjoitti:
eli siis ymmärränkö oikein että jännitteenjakajan toisen vastuksen tehtävä on pitää output jännitettä halutulla tasolla silloin kun outputtia ei kuormiteta?

Jännitteenjakajan molemmat vastukset ovat yhtä tärkeitä. Se on kuin köydenvetoa, toinen vetää plussaan, toinen miinukseen. Jos "vetäjät" ovat yhtä vahvoja niin köysi pysähtyy puoleen väliin. Jos toisessa päässä ei ole ketään niin vastus vetäisee köyden eli jännitteen kokonaan omalle puolelleen jne.

Hyvä analogia, ja ymmärtääkseni on edelleen validi, vaikka mukana olisi solmukohta ja 3:s köysi. =)

Kolmannessa köydessä heikko vetäjä ( = pieni virta), eikä se paljoa hetkauta niitä kahden köyden vetäjiä.

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat