- Cara Kerja Rangkaian Pembagi Arus
- Menguji Sirkuit Pembagi Arus di Perangkat Keras
- Aplikasi Pembagi Saat Ini
Saat mendesain rangkaian elektronik, ada banyak situasi ketika rangkaian membutuhkan nilai tegangan dan sumber arus yang berbeda. Misalnya, saat mengatur tegangan preset untuk Op-Amp, sangat umum menggunakan rangkaian pembagi potensial untuk mendapatkan nilai tegangan yang diperlukan. Tetapi bagaimana jika kita membutuhkan nilai arus tertentu? Mirip dengan pembagi tegangan, ada jenis rangkaian lain yang disebut pembagi arus yang dapat digunakan untuk membagi arus total menjadi beberapa dalam rangkaian tertutup. Jadi, dalam tutorial ini, kita akan belajar bagaimana membangun rangkaian pembagi arus sederhana menggunakan metode resistif (hanya menggunakan resistor). Perhatikan bahwa dimungkinkan juga untuk membuat pembagi arus menggunakan induktor dan kerja kedua rangkaian akan sama.
Cara Kerja Rangkaian Pembagi Arus
Resistor adalah komponen pasif yang paling banyak digunakan dalam elektronik dan sangat mudah untuk membangun pembagi arus menggunakan resistor. Pembagi arus adalah rangkaian linier yang membagi arus total yang mengalir ke dalam rangkaian dan membuat pembagian atau menghasilkan sebagian kecil dari arus total.
Menurut aturan pembagi arus, arus yang mengalir melalui cabang paralel mana pun dari rangkaian akan sama dengan hasil kali arus total dan rasio resistansi cabang yang berlawanan terhadap resistansi total. Jadi dengan aturan pembagi arus, kita dapat menghitung arus yang mengalir melalui suatu cabang jika kita mengetahui nilai arus dan hambatan total dari cabang lain. Kami akan memahami lebih banyak tentang ini saat kami melanjutkan.
Pembagi arus dapat dibangun dengan mudah menggunakan KCL (Hukum Arus Kirchhoff) dan Hukum Ohm. Mari kita lihat bagaimana pembagian ini terjadi menjadi rangkaian resistif yang terhubung paralel.
Pada gambar di atas, dua resistor 1 Ohm dihubungkan secara paralel, yaitu R1 dan R2. Kedua resistor ini berbagi arus total yang mengalir melalui resistor. Karena tegangan pada kedua resistor ini sama, arus yang mengalir melalui setiap resistor dapat dihitung dengan menggunakan rumus pembagi arus
Jadi arus total adalah I Total = I R1 + I R2 sesuai hukum Kirchoff saat ini.
Sekarang untuk mengetahui arus masing-masing resistor, kita menggunakan hukum Ohm I = V / R pada setiap resistor. Dalam kasus seperti itu, I R1 = V / R1 dan I R2 = V / R2
Oleh karena itu, jika kita menggunakan nilai-nilai ini dalam I Total = I R1 + I R2, arus total akan menjadi
Total Arus = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Jadi, V = I total (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I total (R1R2 / R1 + R2)
Jadi, jika kita dapat menghitung hambatan total dan arus total, maka dengan menggunakan rumus di atas, kita bisa mendapatkan arus yang dibagi melalui resistor. The formula Aturan pembagi arus untuk menghitung untuk arus melalui R1 dapat diberikan sebagai
I R1 = V / R1 = I total I R1 = I total (R2 / (R1 + R2))
Demikian pula, rumus aturan pembagi arus untuk menghitung arus melalui R2 dapat diberikan sebagai
I R2 = V / R2 = I total I R2 = I total (R1 / (R1 + R2))
Oleh karena itu, di mana resistor lebih dari dua, seseorang perlu menghitung resistansi total atau ekuivalen untuk mengetahui arus terbagi di setiap resistor dengan menggunakan rumus
I = V / R
Menguji Sirkuit Pembagi Arus di Perangkat Keras
Mari kita lihat bagaimana pembagi saat ini bekerja dalam skenario nyata.
Ada tiga resistor dalam skema di atas yang dihubungkan ke sumber arus tetap atau konstan 1A. Semua resistor diberi nilai 1 Ohm. Oleh karena itu R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Sirkuit ini diuji di papan tempat memotong roti dengan menghubungkan resistor satu per satu dalam konfigurasi paralel dengan sumber arus konstan 1A yang terhubung melintasi rangkaian. Anda juga dapat memeriksa rangkaian arus konstan sederhana ini untuk mempelajari cara kerja sumber arus dan cara membangunnya sendiri. Pada gambar di bawah ini, satu resistor dihubungkan melintasi rangkaian.
Arus menunjukkan 1A dalam multi-meter ketika dihubungkan melintasi resistor. Selanjutnya, resistor 1 Ohm kedua ditambahkan. Arus turun menjadi setengahnya, kira-kira 500mA di setiap resistor seperti yang ditunjukkan di bawah ini
Mengapa ini terjadi? Mari kita cari tahu menggunakan perhitungan pembagi saat ini. Ketika dua resistor 1 Ohm dihubungkan dalam koneksi paralel, resistansi yang setara akan menjadi -
Setara R = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 Ohm
Oleh karena itu, ketika dua resistansi 1 Ohm dihubungkan secara paralel, resistansi ekivalen menjadi 0,5 Ohm. Jadi, arus yang melalui R1 adalah
I R1 = I total (R ekuivalen / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 Amps
Jumlah arus yang sama mengalir melalui resistor lain karena R2 adalah resistor 1 Ohm yang sama dan arus konstan hingga 1A. Multimeter menunjukkan sekitar 0,5 Amps yang mengalir melalui dua resistor.
Sekarang resistor 1 Ohm tambahan terhubung di sirkuit. Multimeter sekarang menunjukkan sekitar 0,33A arus yang mengalir melalui setiap resistor.
Karena ada tiga resistor yang dihubungkan secara paralel, mari kita cari tahu resistansi ekuivalen dari ketiga resistor tersebut dalam hubungan paralel
R setara = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R setara = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R setara = 1/3 R setara = 0,33 Ohm
Sekarang, Arus yang melalui masing-masing resistor, IR = I total (R ekuivalen / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohm) IR = 0,33 Amp
Multimeter menunjukkan sekitar 0,33 Amp mengalir di setiap resistor karena semua resistor bernilai 1 Ohm dan terhubung dalam rangkaian di mana aliran arus ditetapkan dengan 1A. Anda juga dapat menonton video di akhir halaman untuk memeriksa cara kerja sirkuit.
Aplikasi Pembagi Saat Ini
Aplikasi utama pembagi arus adalah menghasilkan sebagian kecil dari total arus yang tersedia di rangkaian. Namun, dalam beberapa kasus, komponen yang digunakan untuk membawa arus memiliki batasan berapa banyak arus yang sebenarnya mengalir melalui komponen tersebut. Arus berlebih menyebabkan peningkatan pembuangan panas, serta mengurangi masa pakai komponen. Dengan menggunakan pembagi arus, arus yang mengalir melalui suatu komponen dapat diminimalkan sehingga ukuran komponen yang lebih kecil dapat digunakan.
Misalnya, dalam kasus di mana resistor watt yang lebih besar diperlukan; menambahkan beberapa resistor secara paralel mengurangi pembuangan panas, dan resistor watt yang lebih kecil dapat melakukan pekerjaan yang sama.