Использование потенциометра как реостата для простого управления скоростью мотора

Обучающие цели

• Понять роль реостата в приложениях переменного сопротивления.
• Подключить потенциометр для функционирования как двухтерминальный реостат.
• Демонстрировать базовое управление скоростью мотора через последовательный реостат.
• Использовать вольтметр, не амперметр, для верификации непрерывности цепи безопасно.
• Идентифицировать цель соединения неиспользуемого терминала к виперу для защиты от отказа випера.

Детали и материалы

• 6-вольтовая батарея
• Однооборотный, 5 кΩ линейный потенциометр (например, Radio Shack #271-1714)
• Маленький постоянный-магнитный хобби-мотор (например, Radio Shack #273-223 или эквивалент)

Для этого эксперимента используйте низковольтный потенциометр — не выше 5 кΩ — чтобы держать мотор отзывчивым.

Перекрестные ссылки

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 2: «Ohm's Law»

Схематическая диаграмма

Иллюстрация подключения для использования потенциометра как реостата

Инструкции по подключению потенциометра

Потенциометр чаще всего используется как делитель напряжения, но он может также служить простым переменным резистором — реостатом — путем подключения только двух терминалов.

Для конвертации потенциометра в реостат, соедините випер с одним внешним терминалом и оставьте третий терминал неподключенным. Полученное двухтерминальное устройство предлагает непрерывно регулируемое сопротивление между выбранными терминалами.

Например, если вы соединяете випер с левым внешним терминалом, поворот вала для приближения випера к правому внешнему терминалу уменьшает сопротивление. Обращение соединения просто меняет направление изменения.

Использование двух внешних терминалов вместе производит фиксированное сопротивление и устраняет переменную фичу, так что избегайте этой конфигурации когда реостат требуется.

Подключите потенциометр как показано в схеме и наблюдайте, как скорость мотора варьируется с позицией вала. Экспериментируйте с обменом подключенных терминалов, чтобы увидеть, как направление изменения скорости реверсируется.

С высокосопротивляющим потенциометром мотор может не вращаться до тех пор, пока випер не очень близок к подключенному внешнему терминалу. Это иллюстрирует, как реостат лимитирует ток и, следовательно, скорость мотора.

Хотя этот метод предоставляет простое средство контроля скорости, он неэффективен по своей природе: реостат рассеивает значительную часть поставляемой мощности как тепло. Более продвинутый контроль — такой как PWM через транзистор — достигает эффективной регуляции скорости, но выходит за рамки этого базового эксперимента.

Для добавленной надежности многие цепи связывают неиспользуемый терминал с випером. Пока это не влияет на контроль сопротивления, оно сохраняет проводящий путь если випер теряет контакт с резистивным треком — частая неисправность в старых потенциометрах.

Для теста этой защиты, отключите средний терминал и верифицируйте, что напряжение все еще появляется через мотор, подтверждая непрерывность.

Использование напряжения мотора — безопасная альтернатива измерению цепного тока

При верификации того, что цепь полная, измерение напряжения через мотор предпочтительнее вставки амперметра. Амперметр требует последовательного соединения, которое может нечаянно закоротчить питание если инструмент неисправен. Вольтметр, с другой стороны, не несет такого риска, делая его более безопасным выбором для безопасностно-критических измерений.

Связанные рабочие листы

• Potentiometers Worksheet