Сборка точного делителя напряжения с потенциометром

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две 6-вольтовые батареи
• Графитный карандашный «стержень» (графитно-глинистый стержень) для механического карандаша
• Однооборотный, 5 кΩ – 50 кΩ, линейный потенциометр (Radio Shack # 271-1714 – 271-1716)
• Многооборотный, 1 кΩ – 20 кΩ, линейный потенциометр (Radio Shack # 271-342, 271-343, 900-8583, 900-8587 – 900-8590)

ВВЕДЕНИЕ

Потенциометр функционирует как переменный делитель напряжения. Поворачивая его вал или сдвигая контроль, вы устанавливаете отношение между двумя выходными напряжениями.

Потенциометры доступны в панель-монтируемых и бредборд (PCB) конфигурациях. Для этого эксперимента любой стиль сработает, но линейный потенциометр предпочтителен, потому что его сопротивление меняется пропорционально с позицией. Аудио-тейпер (логарифмические) потенциометры, часто спасаемые из радио, демонстрируют нелинейную связь и менее подходят для точного деления напряжения.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 6: «Divider Circuits and Kirchhoff's Laws.»

ОБУЧАЮЩИЕ ЦЕЛИ

• Использовать вольтметр для чтения напряжения через резисторную сеть.
• Использовать омметр для верификации значений резисторов.
• Спроектировать и проанализировать делитель напряжения.
• Демонстрировать, как напряжения складываются в серии.

СХЕМАТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Начните с графитного карандашного «стержня» как импровизированного резистора. Соедините оба конца стержня с 6-вольтовой батареей используя крокодиловые зажимы. Прикрепите вольтметр через стержень и двигайте красный зонд вдоль его длины. Наблюдайте, как чтение меняется; максимум происходит, когда зонд в середине, деля стержень на два равных сопротивления.

Далее, переподключите вольтметр для измерения только верхнего сегмента стержня. Двигайте черный зонд вдоль стержня и отмечайте падение напряжения. Высшее чтение появляется, когда зонд близко к положительному терминалу, подтверждая, что падение напряжения наибольшее через самый длинный сегмент.

Заводские потенциометры инкапсулируют резистивную полосу в корпусе, со скользящим или вращающимся випером вдоль полосы. Вращательный потенциометр часто использует спиральный трек, требуя нескольких оборотов для прохождения полного диапазона; это идеально для тонкой настройки. Линейные потенциометры двигают випер линейно вдоль полосы и могут использовать скользящий или винтовой механизм для многооборотной точности.

При настройке реального потенциометра, сначала измерьте напряжение батареи. Затем, с подключенным потенциометром, измерьте напряжение между випером и отрицательным концом батареи. Поворачивайте вал до тех пор, пока вольтметр не покажет ровно одну треть общего напряжения (≈ 2 В для 6-В батареи). Наконец, повторите измерение с двумя батареями в серии (≈ 12 В). Отношение напряжения випера к общему напряжению должно оставаться 1:3, подтверждая точность делителя.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ

• Potentiometers Worksheet
• Voltage Divider Circuits Worksheet
• Simultaneous Equations for Circuit Analysis Worksheet