Индикатор скорости изменения

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две батареи по 6 вольт.
• Конденсатор, 0,1 мкФ (каталог Radio Shack № 272-135)
• Резистор 1 МОм.
• Потенциометр, однооборотный, 5 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack № 271-1714)

Значение потенциометра не особенно критично, хотя блоки с более низким сопротивлением теоретически подойдут для этого эксперимента лучше, чем блоки с высоким сопротивлением. Я использовал для этой схемы потенциометр 10 кОм и дал отличные результаты.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 13:«Конденсаторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Чтобы проиллюстрировать, как построить схему дифференциатора.
• Чтобы получить эмпирическое представление о функции исчисления производных.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Измерьте напряжение между выводом стеклоочистителя потенциометра и точкой «массы», показанной на принципиальной схеме (отрицательный вывод нижней 6-вольтовой батареи). Это входное напряжение для схемы, и вы можете видеть, как оно плавно изменяется от нуля до 12 вольт, когда регулятор потенциометра поворачивается на полный диапазон. Поскольку потенциометр здесь используется как делитель напряжения, такое поведение не должно вас удивлять.

Теперь измерьте напряжение на резисторе 1 МОм, перемещая регулятор потенциометра. Настоятельно рекомендуется использовать цифровой вольтметр, и я советую установить его на очень чувствительный (милливольт) диапазон, чтобы получить самые сильные показания. Что показывает вольтметр, а потенциометр нет перемещается? Медленно поверните потенциометр по часовой стрелке и обратите внимание на показания вольтметра. Медленно поверните потенциометр против часовой стрелки и обратите внимание на показания вольтметра. Какую разницу вы видите между двумя разными направлениями движения управления потенциометром?

Попробуйте переместить потенциометр так, чтобы вольтметр давал стабильную небольшую индикацию. Какой вид движения потенциометра обеспечивает самую стабильную напряжение на резисторе 1 МОм?

В расчетах функция, представляющая скорость изменения одной переменной по сравнению с другой, называется производной . . Эта простая схема иллюстрирует концепцию производной, создавая выходное напряжение, пропорциональное скорости изменения входного напряжения во времени . . Поскольку эта схема выполняет функцию вычисления дифференцирования по времени (вывод производной по времени входящего сигнала), она называется дифференциатором цепь.

Как средний Схема дифференциатора, показанная ранее в этой главе, представляет собой своего рода аналоговый компьютер. Дифференциация - гораздо более сложная математическая функция, чем усреднение, особенно когда она реализована в цифровом компьютере, поэтому эта схема является отличной демонстрацией элегантности аналоговой схемы при выполнении математических вычислений.

Более точные схемы дифференциатора могут быть построены путем объединения резистивно-конденсаторных цепей с электронным усилителем . схемы. Дополнительные сведения о вычислительной схеме см. В главе «Аналоговые интегральные схемы» в этом томе «Эксперименты».

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист пассивных интеграторов и дифференциаторов