Lehrbuch

Potentiometer als Rheostat

Raspberry Pi - Use a Potentiometer to Adjust the Volume (November 2018).

Anonim

Potentiometer als Rheostat

Kapitel 3 - Gleichstromkreise


TEILE UND MATERIALIEN

  • 6-Volt-Batterie
  • Potentiometer, Singleturn, 5 kΩ, Linearkegel (Radio Shack Katalog # 271-1714)
  • Kleiner "Hobby" -Motor, Permanentmagnet-Typ (Radio Shack Katalog # 273-223 oder gleichwertig)

Für dieses Experiment benötigen Sie ein relativ niedrigwertiges Potentiometer, sicherlich nicht mehr als 5 kΩ.

QUERVERWEISE

Lessons In Electric Circuits, Band 1, Kapitel 2: "Ohmsches Gesetz"

LERNZIELE

  • Rheostat verwenden
  • Verdrahtung eines Potentiometers als Rheostat
  • Einfache Motordrehzahlregelung
  • Verwendung von Voltmeter über Amperemeter zur Überprüfung eines kontinuierlichen Stromkreises

SCHEMATISCHE DARSTELLUNG

ILLUSTRATION

HINWEISE FÜR DIE POTENTIOMETERVERDRAHTUNG

Potentiometer finden ihre anspruchsvollste Anwendung als Spannungsteiler, wobei die Wellenposition ein bestimmtes Spannungsteilungsverhältnis bestimmt. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen wir nicht notwendigerweise einen variablen Spannungsteiler benötigen, sondern lediglich einen variablen Widerstand: ein Gerät mit zwei Anschlüssen. Technisch gesehen ist ein variabler Widerstand als ein Rheostat bekannt, aber Potentiometer können ziemlich einfach als Rheostate funktionieren.

In seiner einfachsten Konfiguration kann ein Potentiometer als ein Rheostat verwendet werden, indem einfach die Wischerklemme und eine der anderen Klemmen verwendet wird, wobei die dritte Klemme unverbunden und unbenutzt bleibt:

Wenn das Potentiometer in die Richtung bewegt wird, in der der Wischer dem anderen verwendeten Anschluss am nächsten kommt, hat dies einen niedrigeren Widerstand zur Folge. Die Richtung der Bewegung, die erforderlich ist, um den Widerstand zu erhöhen oder zu verringern, kann durch Verwendung eines anderen Satzes von Anschlüssen geändert werden:

Achten Sie jedoch darauf, dass Sie nicht die beiden äußeren Klemmen verwenden, da dies zu einer Änderung des Widerstandes führt, wenn die Potentiometerwelle gedreht wird. Mit anderen Worten, es funktioniert nicht länger als variabler Widerstand:

Bauen Sie die Schaltung wie in der Abbildung und in der Abbildung gezeigt auf, verwenden Sie nur zwei Klemmen am Potentiometer und sehen Sie, wie die Motordrehzahl durch Einstellen der Wellenposition gesteuert werden kann. Experimentieren Sie mit verschiedenen Anschlussklemmen am Potentiometer und notieren Sie die Änderungen der Motordrehzahlregelung. Wenn Ihr Potentiometer einen hohen Widerstand hat (wie zwischen den beiden äußeren Anschlüssen gemessen), bewegt sich der Motor möglicherweise überhaupt nicht, bis der Wischer sehr nahe an den angeschlossenen äußeren Anschluss herangeführt wird.

Wie Sie sehen können, kann die Motordrehzahl über einen in Reihe geschalteten Regelwiderstand verändert werden, um den Gesamtwiderstand des Stromkreises zu ändern und den Gesamtstrom zu begrenzen. Dieses einfache Verfahren der Motorgeschwindigkeitssteuerung ist jedoch ineffizient, da es dazu führt, dass erhebliche Mengen an Energie durch den Rheostaten abgeführt (verschwendet) werden. Ein viel effizienteres Mittel zur Motorsteuerung beruht auf einem schnellen "Pulsieren" der Energie für den Motor unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Schaltvorrichtung, beispielsweise eines Transistors . Ein ähnliches Verfahren zur Leistungssteuerung wird in Haushaltslicht- "Dimmer" -Schaltern verwendet. Leider sind diese Techniken an diesem Punkt in den Experimenten viel zu anspruchsvoll.

Wenn ein Potentiometer als Rheostat verwendet wird, wird die "unbenutzte" Klemme oft wie folgt mit der Wischerklemme verbunden:

Dies erscheint zunächst sinnlos, da es keinen Einfluss auf die Resistenzkontrolle hat. Sie können diese Tatsache selbst überprüfen, indem Sie einen anderen Draht in Ihre Schaltung einfügen und das Motorverhalten vor und nach der Änderung vergleichen:

Wenn das Potentiometer in gutem Zustand ist, macht dieser zusätzliche Draht keinen Unterschied. Wenn jedoch der Wischer den Kontakt mit dem Widerstandsstreifen innerhalb des Potentiometers verliert, stellt diese Verbindung sicher, dass der Stromkreis nicht vollständig geöffnet wird: dass es immer noch einen Widerstandspfad für den Strom durch den Motor gibt. In einigen Anwendungen kann dies wichtig sein. Alte Potentiometer neigen dazu, unter intermittierenden Kontaktverlusten zwischen dem Wischer und dem Widerstandsstreifen zu leiden, und wenn ein Schaltkreis den vollständigen Verlust der Kontinuität (unendlichen Widerstand), der durch diesen Zustand erzeugt wird, nicht tolerieren kann, stellt dieser "Extra" -Draht ein gewisses Maß an Schutz bereit Schaltungskontinuität.

Sie können einen solchen "Kontaktfehler" des Schleifkontakts simulieren, indem Sie die mittlere Klemme des Potentiometers von der Klemmleiste abklemmen und die Spannung am Motor messen, um sicherzustellen, dass noch Strom fließt, egal wie klein:

Es wäre sinnvoll gewesen, den Strom des Stromkreises anstelle der Motorspannung zu messen, um eine vollständige Schaltung zu verifizieren, aber dies ist eine sicherere Methode, da es nicht den Stromkreis unterbricht, um ein Amperemeter in Reihe zu schalten. Immer wenn ein Amperemeter verwendet wird, besteht die Gefahr, dass ein Kurzschluss verursacht wird, indem es an eine wesentliche Spannungsquelle angeschlossen wird, was möglicherweise zu Instrumentenschäden oder Verletzungen führen kann. Voltmeter haben dieses inhärente Sicherheitsrisiko nicht, und wenn immer eine Spannungsmessung anstelle einer Strommessung durchgeführt wird, um dasselbe zu überprüfen, ist dies die klügere Wahl.