potentiometre

TRONIK AVENTUR N°65 - POTENTIOMETRE - ELECTRONIQUE POUR LES NULS (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

potentiometre

DC elektriske kredsløb


Spørgsmål 1

Lad ikke bare sidde der! Byg noget !!

At lære at matematisk analysere kredsløb kræver meget undersøgelse og praksis. Normalt praktiserer eleverne ved at arbejde igennem masser af prøveproblemer og kontrollere deres svar mod dem fra lærebogen eller instruktøren. Mens dette er godt, er der en meget bedre måde.

Du vil lære meget mere ved faktisk at opbygge og analysere rigtige kredsløb, så din testudstyr giver svarene "i stedet for en bog eller en anden person. Følg disse trin for succesfulde øvelser i kredsløbsopbygning:

  1. Mål og registrer omhyggeligt alle komponentværdier forud for kredsløbsopbygningen.
  2. Tegn skematisk diagram for kredsløbet, der skal analyseres.
  3. Opbyg forsigtigt dette kredsløb på et brødbræt eller andet passende medium.
  4. Kontroller nøjagtigheden af ​​kredsløbets konstruktion, efter hver ledning til hvert forbindelsessted, og kontroller disse elementer en for en på diagrammet.
  5. Matematisk analysere kredsløbet, løse for alle værdier af spænding, strøm osv.
  6. Mål forsigtigt disse mængder for at kontrollere nøjagtigheden af ​​din analyse.
  7. Hvis der er væsentlige fejl (mere end et par procent), skal du kontrollere dit kredsløbs konstruktion grundigt på diagrammet, og genkalder derefter værdierne og genmåles omhyggeligt.

Undgå meget høje og meget lave modstand værdier for at undgå målefejl forårsaget af meter "loading". Jeg anbefaler modstande mellem 1 kΩ og 100 kΩ, medmindre selvfølgelig formålet med kredsløbet er at illustrere effekten af ​​målerindlæsning!

En måde du kan spare tid på og reducere muligheden for fejl er at begynde med et meget simpelt kredsløb og trinvis tilføje komponenter for at øge dens kompleksitet efter hver analyse, i stedet for at opbygge et helt nyt kredsløb for hvert øvelsesproblem. En anden tidsbesparende teknik er at genbruge de samme komponenter i en række forskellige kredsløbskonfigurationer. På den måde må du ikke måle en komponents værdi mere end én gang.

Reveal svar Skjul svar

Lad elektronerne selv give dig svarene på dine egne "praksisproblemer"!

Bemærkninger:

Det har været min erfaring, at eleverne kræver meget praksis med kredsløbsanalyse at blive dygtige. Til dette formål giver instruktører normalt deres elever mange øvelsesproblemer til at arbejde igennem og giver svar til, at eleverne tjekker deres arbejde imod. Mens denne tilgang gør eleverne dygtige i kredsløbsteori, undlader det at uddanne dem fuldt ud.

Studerende behøver ikke bare matematisk praksis. De har også brug for rigtige, praktisk praktiske bygningskredsløb og brug af testudstyr. Så jeg foreslår følgende alternative tilgang: eleverne skal bygge deres egne "praksisproblemer" med virkelige komponenter og forsøge at matematisk forudsige forskellige spændings- og aktuelle værdier. På den måde kommer den matematiske teori "levende", og de studerende får praktisk færdighed, de ikke ville vinde ved blot at løse ligninger.

En anden grund til at følge denne fremgangsmåde er at lære eleverne videnskabelig metode : processen med at teste en hypotese (i dette tilfælde matematiske forudsigelser) ved at udføre et rigtigt eksperiment. Studerende vil også udvikle rigtige fejlfindingskompetencer, da de lejlighedsvis laver kredsløbsbyggeri fejl.

Tilbring et par øjeblikke med din klasse for at gennemgå nogle af de "regler" for bygningskredsløb, før de begynder. Diskuter disse spørgsmål med dine elever på samme socratiske måde, som du normalt vil diskutere arbejdsarkets spørgsmål, snarere end blot at fortælle dem, hvad de burde og ikke burde gøre. Jeg ophører aldrig med at blive overrasket over, hvor dårlige eleverne får fat i instruktioner, når de præsenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

En note til de instruktører, der kan klage over den "spildte" tid, der kræves for at få eleverne til at opbygge virkelige kredsløb i stedet for bare at matematisk analysere teoretiske kredsløb:

Hvad er formålet med eleverne, der tager dit kursus? Panelarkontrolpanelets standardpanel?

Spørgsmål 2

En meget almindelig misforståelse studerende har omkring potentiometre er forholdet mellem modstand og retning af visker bevægelse. For eksempel er det almindeligt at høre en elev sige noget som dette: "Drejning af potentiometeret, så viskeren bevæger sig op, øger potentiometerets modstand."

Forklar hvorfor det ikke giver mening at sige noget som dette.

Reveal svar Skjul svar

Flytning af en potentiometer visker ændrer to modstande i komplementære retninger: en modstand vil stige som den anden vil falde.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at identificere hvilken modstand (hvilke to forbindelsespunkter på potentiometeret) øges, og som falder, og hvordan de kender dette fra potentiometerernes "interne visninger". Dette er en meget vigtig ting for dine elever at lære.

År efter år har undervisningen afsløret, at mange studerende har svært ved at forstå dette koncept. Dette gælder især, når de bliver vant til at bruge et potentiometer som en reostat og ikke som en spændingsdeler. Jo mere du kan få dem til at tænke grundigt om driften af ​​et potentiometer, jo bedre!

Spørgsmål 3

Potentiometre fremstilles i to forskellige "tapers": lineær og lyd . Lineære koniske potentiometre giver et direkte, lineært forhold mellem viskerposition og modstandsdivision, således at ens ændringer i viskerpositionen resulterer i lige store modstandsændringer. Lydtilspidspotentiometre giver et ikke-lineært (logaritmisk, at være nøjagtigt) forhold mellem viskerposition og modstandsdivision, således at den samme mængde viskerbevegelse i den ene ende af dens område giver en meget større modstandsændring end i den anden ende af sit sortiment.

Antag at du har et potentiometer, men ved ikke, om det har en lineær eller lydtilspidsning. Hvordan kunne du bestemme dette ved hjælp af en måler "# 3"> Reveal svar Skjul svar

Et lineært tilspidspotentiometer vil udvise modstandsmålinger mellem viskeren og de to andre terminaler, der står i forhold til viskerpositionen.

Bemærkninger:

Diskutere med dine elever om formålet med et lydtilspændingspotentiometer: at tilvejebringe logaritmisk forøget lydforøgelse til lydstyrkeapplikationer. Dette er nødvendigt for et "proportional" svar, når du drejer lydstyrkeknappen på en lydforstærker, da menneskelig hørelse ikke er lineær, men logaritmisk ved detektering af lydstyrken. For at generere en lyd, som det menneskelige øre opfatter dobbelt så højt, er ti gange så meget lydkraft nødvendig.

Et udfordrende spørgsmål til at spørge dine elever er, hvilken vej et lydtap potentiometer skal tilsluttes som spændingsdeler i et lydforstærkerkredsløb. At lydafspændingspotentiometre er ikke-symmetriske, det betyder virkelig, hvilken måde de er forbundet med!

Spørgsmål 4

Antag at en længde af resistivt materiale (som nichrom wire) havde tre punkter af elektrisk kontakt: en i hver ende (punkt 1 og 3) plus en bevægelig metal "visker", der fik kontakt på et tidspunkt mellem de to ender (punkt 2) :

Beskriv hvad der sker med mængden af ​​elektrisk modstand mellem følgende punkter, da viskeren bevæger sig mod den venstre ende af det resistive element (mod punkt 1) "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/ images / quiz / 00213x02.png ">

Mellem punkt 1 og 2, modstand. . .
Mellem punkt 2 og 3, modstand. . .
Mellem punkt 1 og 3, modstand. . .
Reveal svar Skjul svar

Da viskeren bevæger sig til venstre (mod punkt 1):

Mellem punkt 1 og 2 mindskes modstanden
Mellem punkt 2 og 3 øges modstanden
Mellem punkt 1 og 3 forbliver modstanden den samme

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at få eleverne til at forstå et potentiometers funktion, før de nogensinde har set en.

Spørgsmål 5

En tekniker beslutter at anvende et potentiometer som en hastighedsregulering for en elektrisk motor. Potentiometeret har en modstands rating på 10 Ω og en effektværdi på 25 watt:

Når motoren kører med en spænding på 16 volt og en strøm på 2 ampere, begynder røgen imidlertid at hælde ud af potentiometeret, hvilket indikerer, at dens effektbedømmelse overskrides.

Teknikeren er forvirret! Ifølge sine beregninger skal potentiometeret aflevere mindre end 25 watt strøm. Hvorfor er så et potentiometer vurderet til 25 watt brænding op under denne tilstand "# 5"> Reveal svar Skjul svar

Effektvurderingen af ​​et potentiometer er baseret på det varme resistive elements varmefordelingsevne. Den potentielle effektfordeling af et potentiometer skal "afvurderes" for viskerpositioner, der ikke udnytter hele længden af ​​det resistive element.

Udfordringsspørgsmål: Baseret på de spændings- og strømværdier, der måles i dette kredsløb (16 volt over motoren, 24 volt fra kilden og 2 ampere af strøm gennem det hele), bestemmer hvor meget potentiometeret overstyres. Med andre ord beregner du potentiometerets afvurderede effektværdi og sammenligner det med mængden af ​​strøm, som det rent faktisk forsvinder i denne tilstand.

Bemærkninger:

En meget praktisk og vigtig lektion, lært efter at have set eleverne, sender mange potentiometre til en tidlig død.

For at kunne svare på udfordringsspørgsmålet skal eleverne bestemme pottenes indstilling som en procentdel mellem 0% (0 Ω) og 100% (10 Ω), og brug denne indstilling til at estimere effektafvigelse. Det er sikkert at påtage sig en lineær strømafvigelse, der er proportional med viskerpositionen.

Spørgsmål 6

Når potentiometre anvendes som variable modstande ( rheostater ), er den ubrugte terminal ofte forbundet med viskersterminalen:

Forklar, hvilken fordel der opnås ved at forbinde viskeren til den ubrugte terminal. Hvorfor bruges det lavere potentiometerforbindelsesprogram mere almindeligt end det øverste "# 6"> Reveal svar Skjul svar

Her er et antydning: antage, at potentiometeret bliver brugt til brug, til det punkt, hvor viskeren i øvrigt mister elektrisk kontakt med det resistive element. Hvordan ville disse to forbindelsesordninger sammenligne, så?

Bemærkninger:

Dette er et eksempel på "defensive engineering": design af noget med eventuel fejl i tankerne med det formål at minimere konsekvenserne af det uundgåelige fiasko. Uanset om dine elever fortsætter med at blive ingeniører, eller bare teknikere, er det vigtigt for dem at tænke over de umiddelbare applikations- og designproblemer, for at overveje, hvad der kan ske som deres systemalder.

Spørgsmål 7

Tegn et skematisk diagram, der viser, at et potentiometer anvendes som en simpel variabel modstand for varierende strøm til en pære. Udpeg også hvilken måde "viskeren" skal flyttes for at gøre pæren lysere lysere.

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Bemærk, at kun to af potentiometerets tre terminaler skal bruges, hvis der ønskes en simpel variabel modstand.

Spørgsmål 8

Hvad er forskellen mellem følgende potentiometre, som angivet af deres respektive symboler "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00299x01.png">

Reveal svar Skjul svar

Symbolet til venstre tilhører et standard, knapjusterbart potentiometer. Symbolet til højre tilhører en "trimpot", som kun kan justeres af en skruetrækker, beregnet til ikke-rutinemæssige justeringer.

Bemærkninger:

Ahhh, glæden ved symboler! Lad dig ikke blive overrasket, hvis eleverne er i stand til at dræbe alle slags elektroniske komponentsymboler fra symbolbiblioteker, du aldrig har set før.

Spørgsmål 9

Hvad ville du forvente, at voltmeteret i det følgende kredsløb skulle gøre, når potentiometerens visker flyttes til højre?

Hvad ville du forvente voltmeteret til at registrere, hvis viskeren blev indstillet præcist på 50% (halvvejs) -positionen "# 9"> Reveal svar Skjul svar

Da viskeren flyttes til højre, bør vi forvente at se voltmeterregistret en stigende spænding, der varierer mellem 0 og 12 volt DC.

Opfølgningsspørgsmål: En nyttig problemløsningsmetode er at forestille sig flere "test case" -scenarier, nogle gange omtalt som tankeeksperimenter, med det formål at identificere en tendens. For eksempel i dette kredsløb kan du forestille dig, hvad voltmeteret ville registrere med viskeren, bevægede sig helt til venstre, og derefter bevægede viskeren helt til højre. Identificer voltmeterens aflæsninger i disse to scenarier, og forklar derefter hvorfor analysen af ​​"test cases" som disse er nyttige til problemløsning.

Bemærkninger:

Bed dine elever om at beskrive mulige applikationer til et kredsløb som dette. Hvor kan vi ønske at anvende et potentiometer på en sådan måde, at det udsender en variabel spænding fra en konstant spændingskilde?

Spørgsmål 10

Tilslut de nødvendige ledninger i denne illustration for at gøre potentiometeret til en variabel spændingsdeler, der giver en variabel spænding til voltmeteret:

Reveal svar Skjul svar

Her er et tip til dem, der ikke er bekendte med den interne konstruktion af roterende potentiometre:

Bemærkninger:

Et godt opfølgningsspørgsmål til dette ville være at spørge dine elever om, hvorledes potentiometerknappen skal drejes for at øge spændingen på måleren.

Spørgsmål 11

Med et vandtrug og tre stykker wire kan du lave et flydende potentiometer :

Hvilken vej skal du bevæge mellemledningen (den ene berører voltmeterets røde testledning) for at øge voltmeterens læsning "# 11"> Reveal svar Skjul svar

Flyt ledningen til venstre for at gøre voltmeterregisteret større spænding.

Opfølgningsspørgsmål: Identificer eventuelle fordele og ulemper ved en sådan "væskekande" over standardpotentiometre ved hjælp af faste stykker. Er der nogen potentielle sikkerhedsrisici, der opstår for dig, når du ser på illustrationen af ​​dette væskepotentiometer?

Bemærkninger:

Tro det eller ej, jeg har faktisk set en ansøgning i industrien, hvor en "flydende reostat" (ikke et potentiometer, men tæt) blev anvendt i stedet for en enhed fremstillet af faste dele. Meget interessant. Meget farlig også, da det blev brugt som en del af et stort motorhastighedskontrolekredsløb, der håndterer mange strømforstærkere ved potentielt dødbringende spændinger! Jeg ved ikke, hvad galning tænkte på at bygge denne kontraption, men det blev bygget og havde arbejdet i en årrække.

Spørgsmål 12

Hvilken vej skal du bevæge potentiometerens visker til venstre eller til højre for at øge strøm gennem modstand R1?

Reveal svar Skjul svar

Du bliver nødt til at flytte potentiometerens visker til venstre .

Opfølgningsspørgsmål: Hvad ville der ske med strømmen via modstand R2, da du flyttede viskeren i den retning (tættere mod modstand R1) "noter skjult"> Noter:

Dette kredsløb er ret selvforklarende.

Spørgsmål 13

På hvilken måde skal du dreje potentiometerakslen for at øge strømmen gennem modstanden R1, med uret eller mod uret? Forklar dit svar.

Reveal svar Skjul svar

Du skal dreje potentiometerakslen mod uret .

Her er et tip til dem, der ikke er bekendte med den interne konstruktion af roterende potentiometre:

Bemærkninger:

Dette kredsløb er ret selvforklarende, men at få svaret korrekt kræver, at du forstår, hvordan et roterende potentiometer er konstrueret indeni.

Spørgsmål 14

Dette nuværende divider kredsløb har et problem. Spændingen mellem testpunkterne TP2 og TP1 varierer med potentiometerpositionen, men spændingen mellem testpunkterne TP3 og TP1 forbliver ved 0 volt, uanset hvor potentiometeret er indstillet:

Identificer den mest sandsynlige fejl, som ville tage højde for disse målinger.

Reveal svar Skjul svar

Der er en "åben" fejl i modstand R2, eller et sted i serie med R2 (dårlig loddetilslutning, åbent spor osv.).

Opfølgningsspørgsmål: Identificer hvilken retning potentiometerakselbevægelsen (med uret eller mod uret) skal øge spændingen mellem testpunkterne TP2 og TP1.

Bemærkninger:

Diskuter med dine elever hvordan de fastslog fejlens identitet. Sørg også for at diskutere opfølgningsspørgsmålet med dem: Sådan bestemmer du den rigtige retning for at dreje potentiometerakslen for at øge V TP2-TP1 . Det er vigtigt, at dine elever indser, hvordan et 3/4 drejpotentiometer virker, og hvad man kan forvente, når skaftet drejes.

Spørgsmål 15

En radiotekniker løser et problem i en simpel AM-modtager ved hjælp af en spændingsmåle, der hedder et oscilloskop . Et oscilloskop er ikke mere end et grafisk voltmeter, der angiver "bølgeformen" af spændinger, som ændrer sig hurtigt over tid. Problemet med denne radio er, at der slet ikke høres lyd i hovedtelefonerne.

Ved kontrol af et spændingssignal mellem punkterne A og B i kredsløbet opnås et stærkt signal:

Men når der kontrolleres mellem punkt C og B i kredsløbet, måles der ikke noget signal:

Hvad angiver disse spændingsmålinger om problemets art i modtagerkredsløbet "# 15"> Reveal svar Skjul svar

Det faktum, at der er et godt signal før potentiometeret, og intet signal efterpå, indikerer, at problemet er et sted mellem de to sæt signalmålpunkter (dvs. potentiometeret selv).

Bemærkninger:

Bare rolig, hvis dine elever endnu ikke har studeret induktorer, kondensatorer, dioder, transistorer, forstærkere eller radioteori. Dette problem fokuserer på potentiometerets funktion, og det er alle dine elever nødt til at forstå for at bestemme et svar.

Det er meget vigtigt for elektronik teknikere at kunne isolere dele af kredsløb, de forstår fra dele, de ikke gør, og udføre så meget diagnostisk arbejde som de kan basere på, hvad de ved. Af den grund mener jeg, at det er en god praksis at vise begynderstuderende problemer som dette, hvor de udfordres til at se ud over kredsløbets kompleksitet, kun at fokusere på de dele, der betyder noget. På jobbet blev jeg ofte udfordret med fejlfinding af store, komplekse systemer, som jeg ikke havde håb om at forstå helheden af, men som jeg vidste nok om at isolere problemet til sektioner, jeg kunne reparere dygtigt.

Bed dine elever om at identificere, hvor de nøjagtigt tror, ​​at potentiometeret kunne have mislykkedes for at forårsage dette særlige problem. Ikke bare nogen fejl inden for potentiometeret vil resultere i det samme tab af signal!

Spørgsmål 16

Beregn voltmeter spændingen i hvert af disse kredsløb, forudsat at viskerpositionen er 25% op fra bunden:

Reveal svar Skjul svar

Voltmeter i venstre kredsløb = 2, 25 volt

Voltmeter i højre krets = 2, 13 volt

Bemærkninger:

Udfordre dine elever til at forklare betydningen af ​​den reducerede spænding fra potentiometeret i nærværelse af en belastning (3.3 kΩ modstanden). Hvilken indvirkning kan denne effekt have på et kredsløb, vi måtte bygge, hvor vi forventer, at potentiometeret udsender en bestemt spænding svarende til en bestemt viskerposition "panelpanelets standardpanel"

Spørgsmål 17

Antag, at vi byggede et kredsløb, der krævede en justerbar modstand med en rækkevidde på 1500 Ω til 4500 Ω. Det eneste potentiometer, vi har til rådighed, er en 10 kΩ enhed. Selvfølgelig kunne vi simpelthen forbinde potentiometeret og have et indstilleligt område på 0 Ω til 10.000 Ω, men det ville være for groft af en justering til vores applikation.

Forklar, hvordan vi kunne forbinde andre modstande til dette 10 kΩ potentiometer for at opnå det ønskede justerbare modstandsinterval.

Reveal svar Skjul svar

Jeg giver dig et tip:

Bemærkninger:

At vide, hvordan man begrænser det justerbare område af et potentiometer er en meget nyttig færdighed, når man designer og bygger kredsløb, hvor præcision af justering er vigtig. Den eneste ulempe ved at opbygge et sådant underkreds er, at justeringen bliver ikke-lineær (dvs. at indstille potentiometeret til halvvejspositionen ikke resulterer i, at totalmotstanden er 50% af vejen mellem de nedre og øvre afstandsværdier).

Spørgsmål 18

Find et eller to rigtige potentiometre og bring dem med til dig til diskussion. Identificer så meget information som muligt om dine potentiometre forud for diskussion:

Modstand (ideel)
Modstand (faktisk)
Taper (lineær eller lyd)
Antal drejninger
Strøm rating
Type (karbonkomposition, trådlind osv.)
Reveal svar Skjul svar

Hvis det er muligt, skal du finde en fabrikants dataark for dine komponenter (eller i det mindste et datablad for en lignende komponent) for at diskutere med dine klassekammerater.

Vær forberedt på at bevise den type afspidsning, som dine potentiometre har i klassen, ved at bruge et multimeter!

Bemærkninger:

Formålet med dette spørgsmål er at få eleverne til at kinestetisk interagere med emnet. Det kan måske være fjollet at få eleverne til at deltage i en "show and tell" -øvelse, men jeg har fundet ud af, at aktiviteter som dette i høj grad hjælper nogle studerende. For de elever, der er kinestetiske i naturen, er det en stor hjælp til faktisk at røre virkelige komponenter, mens de lærer om deres funktion. Selvfølgelig giver dette spørgsmål også en glimrende mulighed for at praktisere tolkning af komponentmærkninger, bruge et multimeter, adgangsdatablade mv.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →