Cómo determinar el valor de la resistencia para voltajes dados

2

No estoy seguro de cómo resolver el siguiente problema (no estoy preguntando o completando soluciones, ¡solo para una pista sobre dónde comenzar!). Me piden que encuentre los valores para R1, R2 y R3. Sé que es un divisor de voltaje y, según la posición del interruptor, R1 y R3 o R2 y R3 son paralelos. Pero solo conectarlo me da dos ecuaciones para tres incógnitas.

El problema tiene las siguientes especificaciones: V1 = 10V DC, R1 + R2 = 10kΩ, cuando el interruptor está en Pos.1, el voltaje en VM1 debe ser 6V, en Pos.2 4V.

¡Gracias por tu ayuda!

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Pilotf4

3 respuestas

2

Hay muchas soluciones para su problema. Y diciendo "muchos", quiero decir mucho! Una forma de resolverlo es simplemente fijar un valor de resistencia. Al hacerlo, encontrará el valor de las otras dos resistencias.

Si agrega "la resistencia debe ser una estandarizada" en la entrada de su problema, encontrará solo algunas soluciones.

    
respondido por el M.Ferru
1

Tienes tres incógnitas y tres ecuaciones. El resto es solo álgebra lineal.

Las tres cosas que sabes son:

  1. R1 + R2 = 10 kΩ

  2. La tensión de salida cuando el interruptor está en la posición 1:

    V1 * R2 / (R1 // R3 + R2) = Vpos1

  3. La tensión de salida cuando el interruptor está en la posición 2:

    V1 * (R3 // R2) / (R1 + R2 // R3) = Vpos2

Consigue crack'n.

    
respondido por el Olin Lathrop
1

El comentario de Spehro aquí (para M.Ferru) sobre la simetría (los dos voltajes de entrada y los voltajes de salida están dispuestos simétricamente) proporciona una simplificación muy grande y obvia: que debe ser el caso de que \ $ R_1 = R_2 \ $ . Esto indica inmediatamente los valores para esos dos, dada su otra entrada al problema (\ $ R_1 + R_2 = 10 \: \ textrm {k} \ Omega \ $.) Desde allí, solo debe llevarle un momento o dos para que funcione. el valor de \ $ R_3 \ $.

Pero quiero ofrecerle un enfoque menos directamente útil, pero mucho más general para que Spehro le muestre lo más claro al mostrar lo que sucede si no aprovecha las simetrías que encuentra (o si no lo hacen) t existe.) También muestra cómo un simple problema de tres resistencias puede florecer , algebraicamente.

Veamos esto en su forma más general:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Hay dos ecuaciones en juego:

$$ \ begin {align *} V_ {OUT_ {MAX}} & = \ frac {V_ {IN_ {MAX}} \ cdot R_ {HI} \ cdot R_ {LO} + V_ {LO} \ cdot R_ {HI} \ cdot R_ {IN} + V_ {HI} \ cdot R_ {LO} \ cdot R_ {IN}} {R_ {HI} \ cdot R_ {LO} + R_ {HI} \ cdot R_ {IN} + R_ {LO} \ cdot R_ {IN} } \\\\ V_ {OUT_ {MIN}} & = \ frac {V_ {IN_ {MIN}} \ cdot R_ {HI} \ cdot R_ {LO} + V_ {LO} \ cdot R_ {HI} \ cdot R_ {IN} + V_ {HI} \ cdot R_ {LO} \ cdot R_ {IN}} {R_ {HI} \ cdot R_ {LO} + R_ {HI} \ cdot R_ {IN} + R_ {LO} \ cdot R_ {IN} } \ end {align *} $$

Y esto se resuelve como:

$$ \ begin {align *} \ frac {R_ {HI}} {R_ {LO}} & = \ frac {V_ {HI} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MAX}} - V_ {IN_ {MIN}} \ right) + V_ { OUT_ {MAX}} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MIN}} - V_ {HI} \ right) -V_ {OUT_ {MIN}} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MAX}} - V_ {HI} \ right)} {V_ {OUT_ {MIN}} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MAX}} - V_ {LO} \ right) -V_ {LO} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MAX}} - V_ {IN_ {MIN}} \ right) - V_ {OUT_ {MAX}} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MIN}} - V_ {LO} \ right)} \\\\ \ frac {R_ {IN}} {R_ {LO}} & = \ frac {V_ {HI} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MAX}} - V_ {IN_ {MIN}} \ right) + V_ { OUT_ {MAX}} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MIN}} - V_ {HI} \ right) -V_ {OUT_ {MIN}} \ cdot \ left (V_ {IN_ {MAX}} - V_ {HI} \ right)} {\ left (V_ {HI} - V_ {LO} \ right) \ cdot \ left (V_ {OUT_ {MAX}} - V_ {OUT_ {MIN}} \ right)} \ end {align *} $$

Conectando tus valores:

$$ \ begin {align *} V_ {OUT_ {MIN}} & = 4 \: \ textrm {V} \\\\ V_ {OUT_ {MAX}} & = 6 \: \ textrm {V} \\\\ V_ {LO} = V_ {IN_ {MIN}} & = 0 \: \ textrm {V} \\\\\ V_ {HI} = V_ {IN_ {MAX}} & = 10 \: \ textrm {V} \ end {align *} $$

Obtienes:

$$ \ begin {align *} \ frac {R_ {HI}} {R_ {LO}} & = 1 & \ por lo tanto R_ {HI} = R_ {LO} \\\\ \ frac {R_ {IN}} {R_ {LO}} & = 2 & \ por lo tanto R_ {IN} = 2 \ cdot R_ {LO} \ end {align *} $$

Tenga en cuenta que todo este trabajo ha llevado al mismo punto que Spehro hizo, de inmediato: ese \ $ R_1 = R_2 \ $. Necesitas desarrollar un ojo para estas simetrías.

    
respondido por el jonk

Lea otras preguntas en las etiquetas