Partitore di tensione (voltage divider): calcolatore e applicazioni

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Nell’elettronica, un  partitore di tensione  (noto anche come  voltage divider) è un circuito lineare passivo che produce una tensione di uscita (Vout ) che è una frazione della sua tensione di ingresso (Vin).

La divisione di tensione  è il risultato della distribuzione della tensione di ingresso tra i componenti del divisore. 
Un semplice esempio di un partitore di tensione è costituito da due resistenze collegate in serie, con la tensione di ingresso applicata attraverso la coppia di resistenze e la tensione di uscita che esce dalla connessione tra di essi. (wikipedia)

Semplice schema di un partitore di tensione

Partitore di tensione Formula: Vout = Vin*R2/(R1+R2)

  • Vin: voltaggio in ingresso in volts (V),
  • R1: resistenza della prima resistenza in Ohms (Ω).
  • R2: resistenza della seconda resistenza in Ohms (Ω).
  • Vout: voltaggio in uscita in volts (V),

Semplice calcolatore

Volts (V)
Volts (V)

Dimensione delle resistenze

Il partitore di tensione normalmente assorbirà corrente (poiché i due resistori sono in serie con la tensione di alimentazione).

Scegliere i valori dei resistori non è così semplice come ottenere due resistori con il giusto rapporto: potresti ottenere un segnale a 5V usando due resistori da 1Ω come divisore di tensione con un’alimentazione di 10V, ma ovviamente il tuo stesso divisore di tensione dovrebbe assorbire I = U / R = 10 V / 2 Ω = 5 A e le resistenze dovrebbero dissipare P = I × U = 5 A × 10 V = 50 W totali (25 W ciascuno).

D’altra parte potresti prendere due resistori da 1 MΩ in questa stessa configurazione e non assorbire praticamente alcuna corrente, ma poi i 5V sarebbero incredibilmente sensibili a qualsiasi carico e anche l’impedenza generalmente elevata dell’ingresso analogico di un microcontrollore farebbe cadere la tensione .

In alternativa, per ottenere una tensione di uscita stabile mentre si carica un carico minimo sull’alimentazione, è possibile bufferizzare l’uscita del partitore di tensione con un opamp.

Applicazione: controllare il livello di caricamento delle batterie 18650 (3.7V)

L’applicazione più comune è quella di verificare il livello di carica da un esp8266. 
La batteria può avere 4.2v a piena carica e quando arriva a 3.3v può essere considerata scaricata, se la usi con un esp8266 non puoi collegarti direttamente all’input analogico perché l’esp ha il pin a 3.3v e non può supportare 4.2v.

Quindi è necessario applicare un partitore di tensione per controllare la tensione.

Io uso una resistenza R1 = 10kOhm e R2 = 20kOhm, quindi quando la batteria ha una carica completa (4.2v) all’ingresso analogico arriverà circa 2.8 v (controllare sul calcolatore).

Ricordati di condividere Ground per avere un buon campione.

Nel mio work in progress, il progetto di una centralina per verificare lo stato dell’Inverter del pannello solare (un ABB Power-One),

ho bisogno di mettere una batteria per alimentare il microcontrollore quando il sole non è presente, qui il codice che uso.

// Battery voltage resistance
#define BAT_RES_VALUE_GND 20.0
#define BAT_RES_VALUE_VCC 10.0

[...]

float getBatteryVoltage(){
	//************ Measuring Battery Voltage ***********
	float sample1 = 0;
	// Get 100 analog read to prevent unusefully read
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
		sample1 = sample1 + analogRead(A0); //read the voltage from the divider circuit
		delay(2);
	}
	sample1 = sample1 / 100;
	// REFERENCE_VCC is reference voltage of microcontroller 3.3v for esp8266 5v Arduino
	// BAT_RES_VALUE_VCC is the kohm value of R1 resistor
	// BAT_RES_VALUE_GND is the kohm value of R2 resistor
	// 1023 is the max digital value of analog read (1024 == Reference voltage)
	float batVolt = (sample1 * REFERENCE_VCC  * (BAT_RES_VALUE_VCC + BAT_RES_VALUE_GND) / BAT_RES_VALUE_GND) / 1023;
	return batVolt;
}

Quindi posso controllare lo stato della batteria.

Applicazione: bluetooth RX pin

Un’altra applicazione comune è quella di aggiungere un divisore al pin RX del bluetooth HC-05, HC-06 o SPP-C che funziona a 3,3 V, anche se ha un regolatore di tensione in VCC non ha un convertitore logico sui pin.

Grazie

Scrivo questo articolo perché non ricordo mai come calcolare il resistore. 😛

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2 Risposte

  1. 15 Ottobre 2019

    […] il primo vuole un 3.3v, quindi per connetterti ad un Arduino devi usare un Partitore di tensione (Partitore di tensione (voltage divider): calcolatore e applicazioni) per prevenire danni al […]

  2. 22 Ottobre 2019

    […] La tensione di lavoro di Arduino è 5v, quindi è necessario aggiungere un partitore di tensione sul pin RX del modulo LoRa per prevenire danni, è possibile ottenere maggiori informazioni qui Partitore di tensione (voltage divider): calcolatore e applicazioni. […]

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