Потенциометр как реостат

Цели обучения

• Использование реостата
• Подключение потенциометра как реостата
• Простое управление скоростью двигателя.
• Использование вольтметра вместо амперметра для проверки наличия непрерывной цепи.

Детали и материалы

• аккумулятор на 6 В
• Потенциометр, однооборотный, 5 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack № 271-1714)
• Маленький мотор для хобби, с постоянным магнитом (каталог Radio Shack № 273-223 или аналог)

Для этого эксперимента вам понадобится потенциометр с относительно низким значением, определенно не более 5 кОм.

Перекрестные ссылки

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 2:«Закон Ома»

Принципиальная схема

Схема подключения потенциометра в качестве реостата

Инструкции по подключению потенциометра

Потенциометры находят наиболее сложное применение в качестве делителей напряжения, где положение вала определяет конкретный коэффициент деления напряжения.

Однако есть приложения, в которых нам не обязательно нужен переменный делитель напряжения, а нужен только переменный резистор:двухполюсное устройство.

Технически переменный резистор известен как реостат . , но потенциометры можно довольно легко заставить работать как реостаты.

В своей простейшей конфигурации потенциометр можно использовать в качестве реостата, просто используя клемму стеклоочистителя и одну из других клемм, третья клемма остается неподключенной и неиспользуемой:

Перемещение регулятора потенциометра в направлении, приближающем стеклоочиститель к другому используемому выводу, приводит к снижению сопротивления.

Направление движения, необходимое для увеличения или уменьшения сопротивления, можно изменить с помощью другого набора клемм:

Однако будьте осторожны, не используйте две внешние клеммы, так как это не приведет к изменению сопротивления . при повороте вала потенциометра.

Другими словами, он больше не будет работать как переменная . сопротивление:

Постройте схему, как показано на схеме и иллюстрации, используя всего две клеммы на потенциометре, и посмотрите, как можно контролировать скорость двигателя, регулируя положение вала.

Поэкспериментируйте с различными клеммами на потенциометре, отмечая изменения в управлении скоростью двигателя.

Если ваш потенциометр имеет высокое сопротивление (измеренное между двумя внешними клеммами), двигатель может вообще не двигаться, пока стеклоочиститель не будет поднесен очень близко к подключенной внешней клемме.

Как видите, скорость двигателя можно изменять с помощью последовательно подключенного реостата для изменения общего сопротивления цепи и ограничения общего тока.

Однако этот простой метод управления скоростью двигателя неэффективен, так как приводит к рассеиванию (потере) значительного количества энергии реостатом.

Гораздо более эффективный способ управления двигателем основан на быстрой «пульсации» мощности двигателя с использованием высокоскоростного переключающего устройства, такого как транзистор . .

Похожий метод регулирования мощности используется в бытовых световых «диммерных» переключателях.

К сожалению, эти методы слишком сложны, чтобы исследовать их на данном этапе экспериментов.

Когда потенциометр используется в качестве реостата, «неиспользуемая» клемма часто подключается к клемме стеклоочистителя, например:

Поначалу это кажется бессмысленным, так как не влияет на контроль сопротивления. Вы можете убедиться в этом сами, вставив другой провод в свою схему и сравнив поведение двигателя до и после изменения:

Если потенциометр исправен, этот дополнительный провод не имеет никакого значения.

Однако, если стеклоочиститель когда-либо потеряет контакт с резистивной полосой внутри потенциометра, это соединение гарантирует, что цепь не откроется полностью:что все еще будет резистивный путь для тока через двигатель. В некоторых приложениях это может быть важно.

Старые потенциометры, как правило, страдают от периодических потерь контакта между дворником и резистивной полосой, и если цепь не может выдержать полную потерю целостности (бесконечное сопротивление), создаваемую этим условием, этот «дополнительный» провод обеспечивает определенную защиту, поддерживая целостность цепи.

Вы можете смоделировать такой «отказ» контакта стеклоочистителя, отсоединив среднюю клемму потенциометра от клеммной колодки и измерив напряжение на двигателе, чтобы убедиться, что к нему все еще поступает мощность, пусть даже небольшая:

Использование напряжения двигателя - более безопасная альтернатива измерению тока в цепи

Было бы правильно измерить ток цепи вместо напряжения двигателя для проверки завершенной цепи, но это более безопасный метод, поскольку он не требует разрыва цепи для последовательного включения амперметра.

При использовании амперметра существует риск короткого замыкания при подключении его к источнику значительного напряжения, что может привести к повреждению прибора или травмам. Вольтметры лишены этой неотъемлемой угрозы безопасности, и поэтому всякий раз, когда для проверки того же результата может быть выполнено измерение напряжения вместо измерения тока, это более разумный выбор.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Таблица потенциометров