Präzisen, kostengünstigen zusammengesetzten Potentiometer-Kreis bauen

Teile und Materialien

• Zwei eingängige, lineare Potentiometer, 5 kΩ each (Radio Shack Katalog #271‑1714)
• Ein eingängiges, lineares Potentiometer, 50 kΩ (Radio Shack Katalog #271‑1716)
• Kunststoff- oder Metall-Montagegehäuse
• Drei „Bananen“-Buchsen-Bindungsposten oder äquivalentes Anschlusshardware (Radio Shack Katalog #274‑662)

Dieses Projekt demonstriert, wie man ein präzises Potentiometer-Netzwerk mit kleinem Budget baut.

Während mehrgängige Potentiometer der Industriestandard für feine Spannungsteilung sind, ist eine kosteneffiziente Alternative, mehrere eingängige Potentiometer zu einem zusammengesetzten Teiler zu kombinieren. Das resultierende Netzwerk bietet einen komprimierten Spannungsbereich, der feinere Einstellung als eine einzelne Einheit ermöglicht.

Für Langlebigkeit und Ästhetik empfehlen wir, den Kreis in einem Projektgehäuse unterzubringen. Radio Shacks vorgefertigte Boxen sind praktisch, aber eine generische Kunststoff-Lichtschalterbox kann eine günstigere und ordentlichere Lösung bieten.

„Bananen“-Buchsen sind ideal für temporäre Verbindungen. Ihr Federstahl-Design sichert festen Kontakt und ist mit den meisten Multimeter-Testleitungen kompatibel.

Querverweise

Lessons in Electric Circuits, Volume 1, Chapter 6: „Divider Circuits and Kirchhoff’s Laws.“

Lernziele

• Solide Löttechnik demonstrieren.
• Funktion und Betrieb von Potentiometern illustrieren.

Schaltplan

Illustration

Anweisungen

Alle Verbindungen müssen gelötet werden, um niedrigen Widerstand und mechanische Stabilität zu gewährleisten. Verdrehen oder Abkleben von Drähten kann unerwünschten Widerstand einführen und die Genauigkeit kompromittieren.

Verbinden Sie eine 6‑V-Batterie mit den beiden äußeren Bindungsposten. Messen Sie die Spannung zwischen dem „Schleifer“-Posten und dem negativen Batteriepol mit einem Voltmeter; dies ist der Ausgang des Kreises.

Da das Netzwerk einen komprimierten Bereich einsetzt, ist die durch Einstellen von Potentiometer R₃ erreichbare Ausgangsspannung durch die Einstellungen von R₁ und R₂ begrenzt. Zum Beispiel, wenn R₁ auf 5 V und R₂ auf 3 V von der 6‑V-Versorgung eingestellt ist, wird die Drehung von R₃ einen Ausgang erzeugen, der nur zwischen 3 V und 5 V variieren kann.

Folgen Sie diesen Schritten zur Kalibrierung des Netzwerks:

1. Drehen Sie R₃ vollständig im Uhrzeigersinn, sodass sein Schleifer elektrisch angrenzend zu R₁s Schleifer ist.
2. Stellen Sie R₁ ein, bis das Voltmeter die gewünschte Obergrenze anzeigt.
3. Drehen Sie R₃ vollständig gegen den Uhrzeigersinn, alignierend seinen Schleifer mit R₂s Schleifer.
4. Stellen Sie R₂ ein, bis das Voltmeter die gewünschte Untergrenze anzeigt.
5. Da das Ändern von R₁ oder R₂ den jeweils anderen beeinflussen kann, wiederholen Sie Schritte 1–4 so lange, bis beide Grenzen fixiert sind.

R₁ und R₂ werden mit zehnfach niedrigerem Widerstand als R₃ gewählt, um Interaktion zu minimieren. Selbst bei gleichen Werten bleibt das System nutzbar; es erfordert lediglich mehr Feintuning.

Sobald die Grenzen gesetzt sind, drehen Sie R₃, um jede Zwischenspannung innerhalb dieses Bereichs zu erhalten und Präzision zu erreichen, die mit einem einzelnen Potentiometer schwierig wäre.

Zugehörige Arbeitsblätter

• Potentiometers Worksheet