BoardPilotCalcolo del partitore di tensione
Due resistenze in serie ricavano una tensione più piccola da una più grande. Inserisci Vin, R1 e R2 per avere l’uscita, oppure lascia che il calcolatore trovi R2 per la tensione che ti serve.
Trova R2 per una tensione voluta
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Come funziona un partitore di tensione
In R1 e R2 passa la stessa corrente, quindi ognuna prende una parte della tensione in proporzione alla sua resistenza. L’uscita si prende ai capi di R2, la resistenza verso massa: più R2 è grande rispetto a R1, più alta è l’uscita.
Usi giusti e usi sbagliati
Giusto: abbassare un segnale lento da 5 V a 3,3 V per un ingresso di un ESP32 o di un Raspberry Pi Pico (per esempio il pin echo di un sensore a ultrasuoni HC-SR04), e ridurre la tensione di una batteria o di un’alimentazione nel campo di un pin ADC.
Sbagliato: alimentare un modulo. Appena il carico assorbe corrente l’uscita cala, e il partitore spreca corrente di continuo. Usa un regolatore di tensione.
Non per linee bidirezionali come l’I2C: un partitore funziona in un solo verso. Usa un traslatore di livello.
Come scegliere la grandezza delle resistenze
Il rapporto fissa la tensione; la grandezza fissa la corrente. Valori piccoli (centinaia di ohm) sprecano corrente. Valori molto grandi (megaohm) rendono l’uscita debole: qualunque cosa colleghi, anche un ingresso ADC, la carica e la lettura scende. Per segnali e ingressi ADC, valori tra circa 10 kΩ e 100 kΩ sono un compromesso comune.
La formula
Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) I = Vin / (R1 + R2) R2 = R1 × Vout / (Vin − Vout) Con un carico RL sull’uscita, al posto di R2 usa R2 × RL / (R2 + RL).
Fonte: Legge di Ohm; resistenze in serie e in parallelo. Valori standard: serie E12, IEC 60063.
Esempio svolto
Da 5 V a circa 3,3 V per un ingresso di un ESP32, con R1 = 10 kΩ: R2 = 10 kΩ × 3,3 V / (5 − 3,3) V = 19,4 kΩ. Il valore E12 più vicino è 18 kΩ, che dà 3,21 V e assorbe 0,179 mA dalla linea a 5 V.
La classica coppia 1 kΩ / 2 kΩ per il pin echo di un HC-SR04 dà 5 × 2 / (1 + 2) = 3,33 V e assorbe 1,67 mA.
Domande e risposte
Posso alimentare un sensore o un modulo con un partitore di tensione?
No. La tensione di uscita cala appena il modulo assorbe corrente, e cambia ogni volta che quella corrente cambia. I partitori servono per segnali e misure; per l’alimentazione usa un regolatore di tensione.
Posso usare un partitore per collegare un’uscita a 5 V a un ingresso a 3,3 V?
Sì, per segnali in un solo verso e non troppo veloci, come il pin echo di un sensore a ultrasuoni o il TX seriale di un dispositivo a 5 V alle velocità più comuni. Metti il partitore sulla linea che entra nella scheda a 3,3 V. Per linee bidirezionali come l’I2C usa invece un traslatore di livello.
Perché l’uscita che misuro è più bassa di quella calcolata?
Qualunque cosa colleghi all’uscita (un multimetro, un ingresso ADC, un modulo) è in parallelo a R2 e la abbassa. Anche la tolleranza delle resistenze (±1 % o ±5 %) aggiunge un piccolo errore. Usa il campo del carico per vederne l’effetto, oppure scegli resistenze più piccole, così il carico conta meno.
Quale resistenza è R1 e quale R2?
R1 va dalla tensione di ingresso al punto di uscita; R2 va dal punto di uscita a massa. L’uscita è la tensione ai capi di R2.
Quali valori di resistenza sono migliori per un ingresso ADC?
L’ADC vede R1 e R2 in parallelo come sorgente, e il suo condensatore di campionamento deve caricarsi attraverso di loro. Tieni bassa quella resistenza: il datasheet dell’ATmega328P, per esempio, è pensato per sorgenti di circa 10 kΩ o meno. Con resistenze più grandi, per segnali lenti aggiungi un piccolo condensatore (per esempio 100 nF) tra il pin ADC e massa, oppure dai all’ADC un tempo di campionamento più lungo.
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