Rheostat-Bereichsbegrenzung

TEILE UND MATERIALIEN

• Mehrere 10 kΩ Widerstände
• Ein 10 kΩ Potentiometer, linear verjüngt (Radio Shack Katalog # 271-1715)

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 5:„Reihen- und Parallelschaltungen“

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 7:„Reihen-Parallel-Kombinationsschaltungen“

Lektionen in Stromkreisen , Band 1, Kapitel 8:„DC-Messkreise“

LERNZIELE

• Um Serien-Parallel-Widerstände zu bestimmen
• Um Theorie und Praxis der Kalibrierung zu zeigen

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Dieses Experiment untersucht die verschiedenen Widerstandsbereiche, die durch die Kombination von Festwertwiderständen mit einem als Rheostat geschalteten Potentiometer erhältlich sind.

Schließen Sie zunächst ein 10 kΩ-Potentiometer als Rheostat ohne weitere angeschlossene Widerstände an.

Das Einstellen des Potentiometers über seinen gesamten Hub sollte zu einem Widerstand führen, der stufenlos von 0 Ω bis 10.000 Ω variiert:

Angenommen, wir möchten das untere Ende dieses Widerstandsbereichs anheben, sodass wir einen einstellbaren Bereich von 10 kΩ bis 20 kΩ mit einem vollen Durchlauf der Potentiometereinstellung haben.

Dies könnte leicht durch Hinzufügen eines 10-kΩ-Widerstands in Reihe . erreicht werden mit dem Potentiometer.

Fügen Sie einen zum Stromkreis wie gezeigt hinzu und messen Sie den Gesamtwiderstand erneut, während Sie das Potentiometer einstellen:

Eine Verschiebung am unteren Ende eines Anpassungsbereichs wird als Nullkalibrierung bezeichnet , in messtechnischer Hinsicht.

Durch Hinzufügen eines 10 kΩ Reihenwiderstands wurde der „Nullpunkt“ um 10.000 Ω nach oben verschoben.

Der Unterschied zwischen dem oberen und unteren Ende eines Bereichs – genannt Span der Schaltung – hat sich jedoch nicht geändert:Ein Bereich von 10 kΩ bis 20 kΩ hat die gleiche Spanne von 10.000 Ω wie ein Bereich von 0 Ω bis 10 kΩ.

Wenn wir auch die Spanne dieser Rheostat-Schaltung verschieben möchten, müssen wir den Bereich des Potentiometers selbst ändern.

Wir könnten das Potentiometer durch ein Potentiometer mit einem anderen Wert ersetzen oder wir könnten ein Potentiometer mit niedrigerem Wert simulieren, indem wir einen Widerstand parallel . platzieren mit ihm und verringert seinen maximal erreichbaren Widerstand. Dadurch wird die Spanne der Schaltung von 10 kΩ auf etwas weniger verringert.

Fügen Sie einen 10 kΩ Widerstand parallel zum Potentiometer hinzu, um die Spanne auf die Hälfte des vorherigen Wertes zu reduzieren:von 10 k auf 5 kΩ. Jetzt beträgt der kalibrierte Widerstandsbereich dieser Schaltung 10 kΩ bis 15 kΩ:

Es gibt nichts, was wir tun können, um zu erhöhen die Spanne dieses Rheostat-Schaltkreises, kurz bevor das Potentiometer durch ein anderes mit größerem Gesamtwiderstand ersetzt wird.

Das parallele Hinzufügen von Widerständen kann die Spanne nur verringern. Es gibt jedoch keine solche Einschränkung beim Kalibrieren des Nullpunkts dieser Schaltung, da er bei 0 Ω begann und durch Hinzufügen eines Widerstands in Reihe beliebig groß gemacht werden kann.

Eine Vielzahl von Widerstandsbereichen kann mit nur 10 KΩ Festwertwiderständen erreicht werden, wenn wir mit Serien-Parallel-Kombinationen davon kreativ sind.

Zum Beispiel können wir einen Bereich von 7,5 kΩ bis 10 kΩ erstellen, indem wir die folgende Schaltung aufbauen:

Das Erstellen eines benutzerdefinierten Widerstandsbereichs aus Festwertwiderständen und einem Potentiometer ist eine sehr nützliche Technik, um präzise Widerstände zu erzeugen, die für bestimmte Schaltkreise erforderlich sind, insbesondere für Messgeräteschaltkreise.

Bei vielen elektrischen Instrumenten – insbesondere Multimetern – ist der Widerstand der bestimmende Faktor für den Messbereich des Instruments.

Wenn die Innenwiderstandswerte eines Instruments nicht genau sind, sind es auch seine Anzeigen nicht.

Es ist unwahrscheinlich, einen Festwertwiderstand mit genau dem richtigen Widerstand für die Platzierung in einem Instrumentenschaltungsdesign zu finden, daher müssen möglicherweise benutzerdefinierte Widerstandsnetzwerke erstellt werden, um den gewünschten Widerstand bereitzustellen.

Ein Potentiometer als Teil des Widerstandsnetzwerks bietet eine Möglichkeit zur Korrektur, wenn der Widerstand des Netzwerks von seinem ursprünglichen Wert „driften“ sollte.

Die Auslegung des Netzwerks für minimale Spanne stellt sicher, dass die Wirkung des Potentiometers gering ist, sodass eine genaue Einstellung möglich ist und eine versehentliche Bewegung des Mechanismus nicht zu schwerwiegenden Kalibrierungsfehlern führt.

Experimentieren Sie mit verschiedenen Widerstands-„Netzwerken“ und beachten Sie die Auswirkungen auf den Gesamtwiderstandsbereich.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Potentiometer-Arbeitsblatt