Электроника:Эксперименты/Электрические цепи постоянного тока/Ограничение диапазона реостата

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Ограничение диапазона реостата[1]

Оборудование и материалы

  • Несколько резисторов по 10 кОм
  • Один потенциометр 10 кОм, линейный конус (каталог Radio Shack №271-1715)

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Определение последовательно-параллельных сопротивлений
  • Показать теорию и практику калибровки

Принципиальная схема

Рис. 1. Схематическая диаграмма: комбинированная параллельно-последовательная цепь из резисторов и потенциометра.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: комбинированная параллельно-последовательная цепь из резисторов и потенциометра.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: комбинированная параллельно-последовательная цепь из резисторов и потенциометра.
Рис. 2. Иллюстрация: комбинированная параллельно-последовательная цепь из резисторов и потенциометра.

Ход эксперимента

В этом эксперименте исследуются различные диапазоны сопротивлений, которые можно получить, комбинируя резисторы с фиксированным значением и потенциометр, подключённый как реостат.

Для начала подключите потенциометр на 10 кОм в качестве реостата без подключения других резисторов.

Регулировка потенциометра во всем диапазоне его хода должна привести к тому, что сопротивление будет плавно изменяться от 0 до 10 000 Ом:

Рис. 3. Регулировка потенциометра.
Рис. 3. Регулировка потенциометра.

Предположим, мы хотим поднять нижний предел этого диапазона сопротивлений, чтобы у нас был регулируемый диапазон от 10 кОм до 20 кОм с полной регулировкой потенциометра.

Этого легко добиться, добавив резистор 10 кОм последовательно с потенциометром.

Добавьте компонент в цепь, как показано, и повторно измерьте общее сопротивление, регулируя потенциометр:

Рис. 4. Добавление резистора последовательно с потенциометром смещает диапазон.
Рис. 4. Добавление резистора последовательно с потенциометром смещает диапазон.

Смещение нижней границы диапазона регулировки называется калибровкой нуля в метрологическом смысле.

С добавлением последовательного резистора на 10 кОм «нулевая точка» сместилась вверх на 10 000 Ом.

Однако разница между верхним и нижним концами диапазона, называемая диапазоном цепи, не изменилась: диапазон от 10 кОм до 20 кОм имеет тот же диапазон 10 000 Ом, что и диапазон от 0 до 10 кОм.

Если мы хотим также изменить диапазон этой цепи реостата, мы должны изменить диапазон самого потенциометра.

Мы могли бы заменить потенциометр на потенциометр с другим значением или смоделировать потенциометр с более низким значением, поместив параллельно ему резистор, уменьшив его максимально доступное сопротивление. Это уменьшит диапазон цепи с 10 кОм до меньшего значения.

Добавьте резистор 10 кОм параллельно потенциометру, чтобы уменьшить диапазон до половины его прежнего значения: с 10 кОм до 5 кОм. Теперь калиброванный диапазон сопротивлений этой цепи будет от 10 кОм до 15 кОм:

Рис. 5. Добавление резистора параллельно приводит потенциометру уменьшает диапазон.
Рис. 5. Добавление резистора параллельно приводит потенциометру уменьшает диапазон.

Мы ничего не можем сделать, чтобы увеличить диапазон этой цепи реостата, за исключением замены потенциометра другим с большим общим сопротивлением.

Добавление резисторов параллельно может только уменьшить диапазон. Тем не менее, нет такого ограничения при калибровке нулевой точки этой схемы, так как она начинается с 0 Ом и может быть сделана настолько большой, насколько мы пожелаем, путем последовательного добавления сопротивления.

Множество диапазонов сопротивлений можно получить, используя только резисторы с фиксированным сопротивлением 10 кОм, если мы творчески подойдём к их последовательно-параллельным комбинациям.

Например, мы можем создать диапазон от 7,5 кОм до 10 кОм, построив следующую схему:

Рис. 6. Схематическая диаграмма: добавление параллельных и последовательных резисторы позволяет варьировать диапазон потенциометра.
Рис. 6. Схематическая диаграмма: добавление параллельных и последовательных резисторы позволяет варьировать диапазон потенциометра.
Рис. 7. Иллюстрация: добавление параллельных и последовательных резисторы позволяет варьировать диапазон потенциометра.
Рис. 7. Иллюстрация: добавление параллельных и последовательных резисторы позволяет варьировать диапазон потенциометра.

Создание пользовательского диапазона сопротивлений из резисторов с фиксированным значением и потенциометра — очень полезный метод для получения точных сопротивлений, необходимых для определённых цепей, особенно схем измерителей.

Во многих электрических приборах, особенно в мультиметрах, сопротивление является определяющим фактором диапазона измерения прибора.

Если значения внутреннего сопротивления прибора неточны, то и показания не будут точными.

Маловероятно, что удастся найти резистор с фиксированным значением именно того сопротивления, который подходит для схемы прибора. Поэтому для обеспечения желаемого сопротивления может потребоваться построение пользовательских «сетей» сопротивлений.

Наличие потенциометра в составе цепи резисторов обеспечивает средства коррекции, если сопротивление сети «отклоняется» от своего исходного значения.

Проектирование сети для минимального диапазона гарантирует, что эффект потенциометра будет небольшим, так что возможна точная регулировка, и, чтобы случайное движение механизма не привело к серьёзным ошибкам калибровки.

Поэкспериментируйте с различными «сетями» резисторов и обратите внимание на их влияние на общий диапазон сопротивления.

См.также

Внешние ссылки