potențiometre

Potentiometre et pont diviseur de tension. (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

potențiometre

DC Circuite electrice


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Cu atenție măsurați și înregistrați toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii, curentului etc.
  6. Măriți cu atenție aceste cantități, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Evitați valorile rezistorului foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului. Vă recomandăm rezistențe între 1 kΩ și 100 kΩ, cu excepția cazului în care, desigur, scopul circuitului este de a ilustra efectele încărcării contoarelor!

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

O foarte frecvente intelegere greșită a studenților despre potențiometre este relația dintre rezistența și direcția mișcării ștergătorului. De exemplu, este obișnuit să auziți un student spunând astfel: "Dacă rotiți potențiometrul astfel încât ștergătorul să se deplaseze, crește rezistența potențiometrului".

Explicați de ce nu are sens să spuneți așa ceva.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Mutarea unui ștergător de potențiometru schimbă două rezistențe în direcții complementare: o rezistență va crește, pe măsură ce cealaltă va scădea.

Note:

Cereți elevilor să identifice care rezistență (care două puncte de conectare pe potențiometru) crește și scade și cum știu acest lucru din "opiniile interne" ale potențiometrelor. Acesta este un lucru foarte important pentru elevii dvs. pentru a învăța.

Anul după anul de predare a arătat că un mare număr de studenți au dificultăți în a înțelege acest concept. Acest lucru este valabil mai ales când se obișnuiesc să utilizeze un potențiometru ca reostat și nu ca un separator de tensiune. Cu cât îi puteți face să se gândească mai mult la funcționarea unui potențiometru, cu atât mai bine!

Întrebarea 3

Potențiometrele sunt fabricate în două "tapere" diferite: liniare și audio . Potențiometrele cu conector liniar asigură o relație directă, liniară între poziția ștergătorului și diviziunea de rezistență, astfel încât schimbările egale ale poziției ștergătoarelor să aibă ca rezultat schimbări egale ale rezistenței. Potențiometrele cu conectori audio asigură o relație neliniară (logaritmică, exactă) între poziția ștergătorului și diviziunea de rezistență, astfel încât aceeași cantitate de mișcare a ștergătorului la un capăt al gamei sale oferă o schimbare mult mai mare a rezistenței decât la celălalt capăt al gama sa.

Să presupunem că aveți un potențiometru, dar nu știu dacă are un conector liniar sau audio. Cum ați putut determina acest lucru, folosind un contor "# 3"> Răspuns dezvăluiți Ascundeți răspunsul

Un potențiometru liniar va prezenta măsurători de rezistență între ștergător și celelalte două borne, proporțional cu poziția ștergătorului.

Note:

Discutați cu elevii dvs. despre scopul unui potențiometru audio conic: pentru a oferi o creștere logaritmică a puterii audio pentru aplicațiile de control al volumului. Acest lucru este necesar pentru un răspuns "proporțional" când rotiți butonul de volum pe un amplificator audio, deoarece auzul uman nu este liniar, ci logaritmic în detectarea intensității sonore. Pentru a genera un sunet pe care urechea umană o percepe de două ori mai tare, este nevoie de zece ori mai multă putere sonoră.

O întrebare provocatoare pentru a vă întreba pe elevii dvs. este modul în care un potențiometru conic audio ar trebui să fie conectat ca un divizor de tensiune într-un circuit amplificator audio. Având în vedere că potențiometrele conice audio nu sunt simetrice, este cu adevărat important modul în care sunt conectate!

Întrebarea 4

Să presupunem că o lungime de material rezistiv (cum ar fi sârma de nicrom ) avea trei puncte de contact electric: unul la fiecare capăt (punctele 1 și 3), plus un "ștergător" metalic care face contactul la un moment dat între cele două capete (punctul 2) :

Descrieți ce se întâmplă cu cantitatea de rezistență electrică dintre următoarele puncte, deoarece ștergătorul este deplasat spre capătul stâng al elementului rezistiv (spre punctul 1) "/ / www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/ images / test / 00213x02.png ">

Între punctele 1 și 2, rezistența. . .
Între punctele 2 și 3, rezistența. . .
Între punctele 1 și 3, rezistența. . .
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Pe măsură ce ștergătorul se deplasează spre stânga (spre punctul 1):

Între punctele 1 și 2, rezistența scade
Între punctele 2 și 3, rezistența crește
Între punctele 1 și 3, rezistența rămâne aceeași

Note:

Scopul acestei întrebări este de a face pe studenți să înțeleagă funcția unui potențiometru, înainte să fi văzut vreodată unul.

Întrebarea 5

Un tehnician decide să utilizeze un potențiometru ca comandă a vitezei pentru un motor electric. Potențiometrul are o rezistență de 10 Ω și o putere de 25 wați:

Când funcționează motorul la o tensiune de 16 volți și un curent de 2 amperi, fumul începe să se revărsească din potențiometru, indicând faptul că puterea sa este depășită.

Tehnicianul este nedumerit! Conform calculelor sale, potențiometrul ar trebui să disipeze mai puțin de 25 de wați de putere. De ce, atunci, este un potențiometru evaluat pentru 25 de wați ars în această condiție "# 5"> Răspuns dezvălui Ascunde răspuns

Ratingul de putere al unui potențiometru se bazează pe capacitatea de dispersie a căldurii a întregului element rezistiv. Ratingul real de disipare a puterii unui potențiometru trebuie să fie "de-evaluat" pentru pozițiile ștergătorului care nu utilizează întreaga lungime a elementului rezistiv.

Întrebare la întrebare: pe baza valorilor de tensiune și curent măsurate în acest circuit (16 volți pe motor, 24 de volți de la sursă și 2 amperi de curent prin toate acestea), determinați cât de grav este potențialul de pompare. Cu alte cuvinte, calculați puterea nominală a potențiometrului și comparați-o cu cantitatea de energie pe care o disipa în această stare.

Note:

O lecție foarte practică și importantă, învățată după vizionarea studenților trimite multe potențiometre la o moarte prematură.

Pentru a răspunde la întrebarea provocată, elevii trebuie să stabilească setarea potului ca procent între 0% (0 Ω) și 100% (10 Ω) și să utilizeze acea setare pentru a estima ratingul de putere. Este în siguranță să presupunem o reducere a puterii liniare proporțională cu poziția ștergătorului.

Întrebarea 6

Când potențiometrele sunt utilizate ca rezistențe variabile ( reostaturi ), terminalul neutilizat este adesea conectat la terminalul ștergătorului:

Explicați ce avantaj se obține prin conectarea ștergătorului la terminalul neutilizat. De ce schema de conectare a potențiometrului inferior este mai frecvent folosită decât răspunsul superior "# 6"> Răspuns dezvăluit Ascundeți răspunsul

Iată un indiciu: să presupunem că potențiometrul este purtat cu uz, până la punctul în care ștergătorul pierde ocazional contact electric cu elementul rezistiv. Cum ar compara aceste două scheme de conectare?

Note:

Acesta este un exemplu de "inginerie defensivă": proiectarea unui lucru cu eventualul eșec în minte, cu scopul de a minimiza consecințele acestui eșec inevitabil. Dacă elevii dvs. devin ingineri sau pur și simplu tehnicieni, este important ca aceștia să se gândească la problemele de aplicare și de proiectare imediate, să ia în considerare ceea ce se poate întâmpla odată cu îmbătrânirea sistemului lor.

Întrebarea 7

Desenați o diagramă schematică prezentând un potențiometru utilizat ca rezistor simplu variabil pentru variația curentului la un bec. De asemenea, desemnați modul în care "ștergătorul" trebuie mutat pentru a face ca becul să strălucească mai strălucitor.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Notați faptul că numai două dintre cele trei terminale ale potențiometrului trebuie folosite dacă este dorită o rezistență variabilă simplă.

Întrebarea 8

Care este diferența dintre următoarele potențiometre, așa cum este indicat de simbolurile lor respective "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00299x01.png">

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Simbolul din stânga aparține unui potențiometru standard, reglabil cu butoane. Simbolul din dreapta aparține unui "trimpot", care este un potențiometru ajustabil numai de o șurubelniță, destinat reglărilor non-rutine.

Note:

Ahhh, bucuria simbolurilor! Nu vă surprindeți dacă elevii pot să scurgă tot felul de simboluri componente electronice din bibliotecile de simboluri pe care nu le-ați mai văzut până acum.

Întrebarea 9

Ce v-ați aștepta ca voltmetrul din următorul circuit să facă atunci când ștergătorul de potențiometru este mutat spre dreapta?

Ce ați aștepta ca voltmetrul să se înregistreze dacă ștergătorul a fost setat precis la poziția de 50% (jumătate) "# 9"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Pe măsură ce ștergătorul este deplasat spre dreapta, ar trebui să așteptăm ca voltmetrul să înregistreze o tensiune în creștere, variind între 0 și 12 volți DC.

Întrebare ulterioară: o metodă utilă de rezolvare a problemelor este de a imagina mai multe scenarii de "test case", uneori numite experimente gândite, în scopul identificării unei tendințe. De exemplu, în acest circuit vă puteți imagina ce se va înregistra voltmetrul cu ștergătorul deplasat până la stânga și apoi cu ștergătorul deplasat până la dreapta. Identificați lecturile voltmetrului în aceste două scenarii și apoi explicați de ce analiza "cazurilor de testare" ca acestea este utilă în rezolvarea problemelor.

Note:

Cereți studenților dvs. să descrie posibile aplicații pentru un circuit ca acesta. Unde putem folosi un potențiometru în așa fel încât să emită o tensiune variabilă dintr-o sursă de tensiune constantă?

Întrebarea 10

Conectați firele necesare în această ilustrație pentru a face ca potențiometrul să acționeze ca un divizor de tensiune variabilă, asigurând o tensiune variabilă la voltmetru:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Iată o sugestie pentru cei necunoscuți cu construcția internă de potențiometre rotative:

Note:

O întrebare bună în acest sens ar fi să întrebați pe elevii dvs. în ce mod trebuie să se rotească butonul de potențiometru pentru a mări tensiunea aplicată contorului.

Întrebarea 11

Cu un jgheab de apă și trei bucăți de sârmă, puteți face un potențiometru de lichid :

În ce mod ar trebui să mișcați firul intermediar (cel care atinge conducta de testare roșie a voltmetrului) pentru a mări citirea voltmetrului "# 11"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Deplasați firul spre stânga pentru ca voltmetrul să înregistreze o tensiune mai mare.

Următoarea întrebare: identificați toate avantajele și dezavantajele unui astfel de "vas de lichid" peste potențiometrele standard folosind piese solide. Există pericole potențiale de siguranță care apar în timp ce vă uitați la ilustrația acestui potențiometru lichid?

Note:

Credeți sau nu, am văzut o aplicație în industrie în care a fost folosit un "reostat lichid" (nu un potențiometru, dar aproape) decât un dispozitiv realizat din părți solide. Foarte interesant. Foarte periculos, deoarece a fost folosit ca parte a unui circuit mare de control al vitezei motorului, manipulând mai mulți amperi de curent la tensiuni potențial moarte! Nu știu ce maniac a crezut să construiască această contracepție, dar a fost construit și lucra de câțiva ani.

Întrebarea 12

În ce mod ar trebui să mutați ștergătorul de potențiometru, spre stânga sau spre dreapta, pentru a crește curentul prin rezistența R1?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Va trebui să mutați ștergătorul cu potențiometru spre stânga .

Următoarea întrebare: ce s-ar întâmpla cu curentul prin rezistența R2 când ați mutat ștergătorul în acea direcție (mai aproape de rezistența R1) "note ascunse"> Note:

Acest circuit este destul de explicativ.

Întrebarea 13

În ce mod ar trebui să răsuciți arborele potențiometrului pentru a crește curentul prin rezistența R1, în sensul acelor de ceasornic sau în sens contrar acelor de ceasornic? Explică-ți răspunsul.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Ar trebui să răsuciți arborele potențiometrului în sens contrar acelor de ceasornic .

Iată o sugestie pentru cei necunoscuți cu construcția internă de potențiometre rotative:

Note:

Acest circuit este destul de auto-explicativ, dar obținerea răspunsului corect necesită înțelegerea modului în care este construit un potențiometru rotativ în interior.

Întrebarea 14

Acest circuit al divizorului curent are o problemă. Tensiunea dintre punctele de testare TP2 și TP1 variază în funcție de poziția potențiometrului, dar tensiunea dintre punctele de testare TP3 și TP1 rămâne la 0 volți indiferent de unde este setat potențiometrul:

Identificați cea mai probabilă defecțiune care ar reprezenta aceste măsurători.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Există o defecțiune "deschisă" în rezistența R 2 sau undeva în serie cu R 2 (conexiune de lipire rea, deschidere etc.).

Următoarele întrebări: identificați care direcție a mișcării arborelui potențiometru (în sensul acelor de ceasornic sau în sens contrar acelor de ceasornic) ar trebui să crească tensiunea dintre punctele de testare TP2 și TP1.

Note:

Discutați cu elevii dvs. cum au determinat identitatea defecțiunii. De asemenea, asigurați-vă că discutați întrebarea de urmărire cu ei: cum să determinați direcția corectă pentru a activa arborele potențiometrului pentru a crește V TP2-TP1 . Este important ca elevii dvs. să realizeze modul în care funcționează un potențiometru cu trepte de 3/4 și ce să așteptați atunci când axul este rotit.

Întrebarea 15

Un tehnician radio depanează o problemă într-un simplu receptor AM, folosind un dispozitiv de măsurare a tensiunii numit osciloscop . Un osciloscop nu este altceva decât un voltmetru grafic, indicând "forma de undă" a tensiunilor care se schimbă rapid în timp. Problema cu acest radio este că în căști nu se aude niciun sunet.

La verificarea unui semnal de tensiune între punctele A și B din circuit, se obține un semnal puternic:

Cu toate acestea, atunci când verificați între punctele C și B în circuit, nu se măsoară semnal:

Ce indică aceste mărimi de tensiune despre natura problemei în circuitul receptorului "# 15"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Faptul că există un semnal bun înaintea potențiometrului și nici un semnal ulterior indică faptul că problema este undeva între acele două seturi de puncte de măsurare a semnalului (adică potențiometrul propriu-zis).

Note:

Nu vă faceți griji dacă studenții dvs. nu au studiat încă inductoare, condensatoare, diode, tranzistoare, amplificatoare sau teorii radio. Această problemă se concentrează asupra funcției potențiometrului, iar toți studenții trebuie să înțeleagă pentru a determina un răspuns.

Este foarte important ca tehnicienii din domeniul electronicii să fie capabili să izoleze porțiuni de circuite pe care le înțeleg din porțiuni pe care nu le înțeleg și să efectueze cât mai multă muncă de diagnostic pe cât se poate, pe baza a ceea ce știu. Din acest motiv, cred că este o practică bună să arătăm elevilor începători probleme precum acest lucru, unde sunt provocați să vadă dincolo de complexitatea circuitului, să se concentreze numai asupra acelor porțiuni care contează. La locul de muncă, am fost frecvent provocată de soluționarea problemelor sistemelor mari, complexe pe care nu am avut nici o speranță de înțelegere a întregii, dar pe care o știam suficient pentru a izola problema în secțiuni pe care le-aș putea repara cu promptitudine.

Cereți studenților dvs. să identifice exact unde cred că potențiometrul ar fi putut să nu reușească pentru a provoca această problemă particulară. Nu numai o defecțiune în potențiometru va duce la pierderea aceluiași semnal!

Întrebarea 16

Calculați tensiunea voltmetrului în fiecare dintre aceste circuite, presupunând că poziția ștergătorului este cu 25% mai sus de jos:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Voltmetru în circuitul din stânga = 2, 25 volți

Voltmetru în circuitul din dreapta = 2, 13 volți

Note:

Provocați elevilor să explice semnificația tensiunii reduse din potențiometru în prezența unei sarcini (rezistența de 3, 3 kΩ). Ce impact ar avea acest efect asupra unui circuit pe care l-am putea construi, unde ne așteptăm ca potențiometrul să producă o anumită tensiune care corespunde unei anumite poziții a ștergătorului "

Întrebarea 17

Să presupunem că construim un circuit care necesită o rezistență reglabilă cu o rază de 1500 ohm până la 4500 Ω. Singurul potențiometru pe care îl avem este o unitate de 10 kΩ. Desigur, am putea conecta pur și simplu potențiometrul așa cum este și avem un domeniu reglabil de la 0 Ω la 10.000 Ω, dar asta ar fi prea "grosier" de o ajustare pentru aplicația noastră.

Explicați cum am putea conecta alte rezistoare la acest potențiometru de 10 kΩ pentru a atinge intervalul de rezistență reglabil dorit.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Îți dau un indiciu:

Note:

Știind cum să limitezi domeniul reglabil al unui potențiometru este o abilitate foarte utilă atunci când proiectezi și construiești circuite în care precizia de reglare este importantă. Singurul dezavantaj al construirii unui astfel de sub-circuit este că reglajul devine neliniar (adică, stabilirea potențiometrului la poziția la jumătatea drumului nu are ca rezultat rezistența totală fiind de 50% din calea dintre valorile domeniului inferior și superior).

Întrebarea 18

Găsiți unul sau doi potențiometre reale și le aduceți cu voi în clasă pentru discuții. Identificați cât mai multe informații despre potențiometrele dvs. înainte de discuție:

Rezistență (ideal)
Rezistența (real)
Taper (liniar sau audio)
Numărul de viraje
Puterea nominală
Tipul (compoziția carbonului, răsucirea prin sârmă etc.)
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Dacă este posibil, găsiți fișa tehnică a producătorului pentru componentele dvs. (sau cel puțin o fișă tehnică pentru o componentă similară) pentru a discuta cu colegii de clasă.

Fiți pregătiți să demonstrați tipul de conic pe care potențiometrele dvs. îl au în clasă, utilizând un multimetru!

Note:

Scopul acestei întrebări este de a atrage studenții să interacționeze din punct de vedere kinetic cu subiectul. Ar putea părea prostește ca studenții să se angajeze într-un exercițiu "arată și spune", dar am constatat că astfel de activități ajută foarte mult pe unii elevi. Pentru acei cursanți care sunt în natură kinesthetic, este un mare ajutor pentru a atinge efectiv componentele reale în timp ce învață despre funcția lor. Desigur, această întrebare oferă, de asemenea, o oportunitate excelentă pentru ei de a practica interpretarea marcajelor componentelor, a folosi un multimetru, foi de date de acces etc.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →