R ลดแรงดัน Part2/3 (วงจรแบ่งแรงดันขณะมีโหลด Voltage divider)

วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้า Part1    • R ลดแรงดัน Part1/3 คํานวณ R ลดแรงดันไ...  

สวัสดีครับ ยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZim DIY
สำหรับ คลิปนี้ จะพูดไปแล้วมันก็เหมือนเป็น Part2 ขอวงจร VoltageDivider หรือว่าวงจรแบ่งกระแส ไฟฟ้า
เพราะฉะนั้น อย่างที่ผมรับปากเพื่อนๆไปในคลิปก่อนหน้านี้ ก็คือวันนี้ จะเป็นการคำนวน วงจรแบ่งแรงดันขณะมีโหลด ต่อร่วมอยู่ด้วย
ผมจะยกตัวอย่างมา1วงจร วงจรนี้ มีแหล่งจ่าย Vin อยู่ที่ 20V มีตัวต้านทาน R1 = 100 โอห์ม มี R2 = 100โอห์ม
ก็จะเข้า คอนเซ๊บ ตัวต้านทานทั้ง สองตัว มีค่าเท่ากัน แรงดันไฟขาออกจะเหลือครึ่งหนึ่ง 10V แต่มันจะมีค่าเป็น 10Vเฉพาะ ที่ไม่มีโหลด เท่านั้นนะครับ
ถ้าหากใครยังไม่ได้ดู Part1 สามารถกลับไปดูได้นะครับ เพื่อความเข้าใจ
ผมเอาลิงค์ใส่ไว้ที่ใต้คลิป และ บริเวณขอบข้างของหน้าจอ ขวามือด้านบน ของเพื่อนๆให้แล้วครับ

แต่ถ้าเรามีโหลดวางตรงจุดนี้ ที่มีความต้านทาน ที่ 1kOhm หรือ 1,000 ohm
เราจะรู้ว่า แรงดันไฟ Vout ตรงนี้มีค่าเท่าไหร่ หาค่าได้ยังไง ? สรุปก็คือ มันต้องคำนวน

แต่ก่อนจะไปคำนวณ เพื่อนๆต้องเข้าใจก่อนว่า ถ้าเราเอาโหลดมาต่อ Vout ของ R2 ในลักษณะนี้
1. เราจะต้องคำนวน ค่าความต้านทานของโหลดเราด้วยนะครับ ก็เพราะว่า ตอนนี้มันกลายมาเป็นตัวต้านทานส่วนหนึ่งในวงจรไปเรียบร้อยแล้ว
2. เมื่อเพื่อนๆ เอาโหลดมาต่อ เข้ากับ Vout ของ R2 แรงดันตกคร่อม R2 จะลดลง ไปด้วยนะครับ
เพราะว่ากระแสบางส่วนที่ไหลมาจาก R1 มันจะเคลื่อนที่ แบ่งไปที่โหลดด้วย ไปในลักษณะนี้
ส่งผลให้ กระแสมันก็ไหลผ่าน R2 น้อยลงไปกว่าเดิม และ แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานก็จะลดลงไปด้วย
ส่วน จะลดลง มากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับ ค่าความต้านทานของ โหลด ตัวนั้นๆ อีกทีครับ ผมขอเรียกโหลดที่มาต่อตรงนี้ว่า RL ละกันนะครับ Resistor Load เพื่อนๆ จะตั้งตัวแปรเป็นตัวอะไรก็ได้นะครับ
ไม่ได้ตายตัว จะเป็น

ผมจะลองคำนวณให้ดูครับ
อันดับแรก สังเกตุว่า ตัวต้านทานทั้งสองตัวนี้ขนานกันอยู่
เราสามารถมองตัวต้านทานทั้งสองเป็นคล้ายๆตัวต้านทานตัวเดียวกันได้ หรือความต้านทาน เทียบเท่า โดยการหาความต้านทานสมมูล
ก็จะได้ค่าความต้านทานเทียบเท่า คือ 90.9 โอห์ม

และตอนนี้เราสามารถ ใช้สมการแบ่งแรงดันปกติ คำนวนหาแรงดัน Output โดยใช้สูตรเดียวกันกับ Part ที่แล้วได้แล้วครับ

แต่เราจะใช้ ความต้านทานเทียบเท่าที่เราคำนวนเมื่อสักครู่ แทนที่ R2
Vout = Vin คูณด้วย ความต้านทานสมมูล ส่วน R1 บวกด้วย ความต้านทานสมมูล
เราจะได้แรงดันไฟอยู่ที่ 9.52V

สังเกตุว่าถ้ามีแค่ R2 ตัวนี้ แรงดันไฟจะเหลือ 10V แต่ถ้ามีโหลด RLมาต่อแรงดัน Vout มันจะลดลงเสมอ

ก็พอจะสรุปได้ 1ข้อ ก็คือ หากเราต้องการให้แรงดัน Vout อยู่ใกล้เคียงกับ R2 เพื่อนๆก็ ควรที่จะใช้ R ที่มีค่ามากกว่าประมาณ สิบเท่า เพราะ
แรงดันไฟฟ้าจะไม่ตกเยอะ เหมือนกับค่าโหลด 1000 โอห์มที่เราต่อเมื่อสักครู่
แรงดันไฟฟ้าจะ ลดลงเพียง เกือบห้าเปอร์เซ็นต์ของค่าเดิม


ตัวอย่างต่อไป เราทดสอบกันดูครับ ถ้าโหลด มีค่าความต้านทานประมาณ 100 เท่า ของ R2 แรงดันจะเป็นยังไง
100 เท่าของ 100 ohm ก็= หมื่น โอห์ม หรือ 10k

เรามาหาค่าความต้านทานสมมูลกัน
ผมใช้เครื่องคิดเลขกดค่าได้ราวๆ 99.01 โอห์ม

เข้าสมการแบ่งแรงดัน
ได้ Vout = 9.95V

สังเกตุว่า แรงดันไฟจะลดลง เพียงประมาณ 0.5% ซึ่งถือว่า วงจรแบบนี้แหละครับ ที่ออกแบบมาดี
เพราะฉะนั้นถ้าอยากออกแบบ วงจรแบ่งแรงดันแล้ว ไม่อยากให้ แรงดันตก
แรงดันเปลี่ยนแปลงค่าไม่เกิน 1%

ยิ่งความต้านทาน ของโหลดสูง แรงดัน Vout ของมันก็ไปจากเดิม มากนัก

และเรามาแก้โจษท์ อีกตัวอย่างหนึ่งครับ

สมมุติ เรา มีแรงดัน Vin 12V และ โหลดของเรา มีค่าความต้านทาน 5Kohm ถ้าโหลดกำหนดว่า ต้องการแรงดันอยู่ที่ประมาณ 3V เราจะออกแบบวงจร นี้ได้อย่างไร

สิ่งที่เรารู้ตอนนี้ Vin = 12V Load RL = 5kohm

ถ้าหากเราต้องการให้แรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 3 V อย่างแรกที่เราพอนึกออกก็คือ R2 ค่าจะต้องน้อยว่าโหลด 5Kohm ร้อยเท่า
ร้อยเท่าก็คือ 50ohm และแรงดันข้าม R2 หรือ Vout ต้องอยู่ที่ 3V

แทนค่า
เมื่อแรงดันไฟ Vin คือ 12V แรงดันที่ตกคร่อม R1 จะต้องเท่ากับ 9 V เพราะแรงดัน R2 + R1 รวมกันจะต้องเท่ากับแหล่งจ่าย

เพื่อนๆ จะเห็นว่า มันเป็นเพียงการคาดการณ์ความน่าจะเป็น เท่านั้น
ไปกันต่อครับ

ถ้าแรงดัน R 2 มากกว่า R1 3เท่า
ความต้านทาน R1 ตรงนี้จะต้องมีค่ามากกว่า R2 ประมาณ สามเท่าด้วยเช่นกัน เพราะฉะนั้นค่าที่ได้จะเท่ากับ 150 ohm
แต่วงจรนี้ มันจะมี ปัญหาเรื่องพลังงานเข้ามารบกวนครับ

ดังนั้นเราจะออกแบบวงจรใหม่ ที่สามารถให้แรงดัน 3V และมีประสิทธิภาพมากกว่านี้
ใช่แล้วละครับ ประสิทธิภาพใหม่ที่ว่า ก็คือ ตัด R2 ทิ้ง
หรือ เอาไปใส่แทน R2 ได้เลย
เรารู้ว่า R ตัวนี้ คือ 5k และก็ต้องการไฟ 3V
R1ตรงนี้ก็จะเป็น 9V เมื่อเป็น 9 V ค่า R1 ตรงนี้ก็ควรจะเป็น 3 เท่าของ RL เช่นกัน 3เท่าก็เท่ากับ 15kohm

ตอนนี้ แรงดันของโหลด ก็จะได้ สามโวล์ตพอดี
ส่วนกระแสจะไหลในวงจรนี้ก็คือ 0.6mA

ดังนั้นเพื่อนๆสามารถ อแดปวงจรไปมาได้ ถ้าเรารู้หลักการ เพียงแค่ไม่กี่อย่าง เพื่อนๆก็จะสามารถออกแบบ วงจรแบ่งแรงดันเอง ทำได้อย่างยืดหยุ่น แล้วละครับ
และทั้งหมดนี้ ก็เป็นวิธีการคำนวน วงจรแบ่งแรงดันขณะมีโหลด ว่าจะใช้วิธีการไหนได้บ้างครับ เพื่อนๆก็ลองหยิบใช้ หยิบเอาไปเล่นดูสนุกดีครับ

สำหรับการต่ออุปกรณ์ใช้งานจริง ผมขออนุญาต ทำเป็นอีกคลิปหนึ่งละกันนะครับ เนื่องจากเดี๋ยวเนื้อหาในคลิปจะยาวนานเกินไป ยังไงๆ ถ้าผมทำเสร็จผมเมื่อไหร่ แชร์ไว้ใต้คลิปให้ครับ

ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ

#วงจรแบ่งแรงดันขณะมีโหลดPart2/2 #RลดแรงดันPart2/2 #วงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบมีโหลด