Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8.12: Створення користувацьких калібрувальних опорів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    101406

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Часто в процесі проектування та побудови електричних схем лічильників необхідно мати точні опори для отримання потрібного діапазону (ів). Найчастіше необхідні значення опору не можуть бути знайдені в жодному виготовленому резисторному блоці і тому повинні бути побудовані вами.

    Одним з рішень цієї дилеми є виготовлення власного резистора з довжини спеціального високоомного дроту. Зазвичай в якості форми для отриманої дротяної котушки використовують невелику «котушку», а котушку намотують таким чином, щоб виключити будь-які електромагнітні впливи: потрібну довжину проводу складають навпіл, а петельний провід намотують навколо шпульки так, щоб струм через дріт накручувався за годинниковою стрілкою навколо шпульки для половину довжини дроту, потім проти годинникової стрілки для іншої половини. Це відоме як біфілярна обмотка. Будь-які магнітні поля, що генеруються струмом, таким чином скасовуються, а зовнішні магнітні поля не можуть викликати жодної напруги в котушці опору дроту:

    00413.png

    Як ви могли собі уявити, це може бути трудомісткий процес, особливо якщо потрібно побудувати більше одного резистора! Іншим, більш простим рішенням дилеми користувальницького опору є з'єднання декількох резисторів фіксованого значення разом послідовно паралельно, щоб отримати бажане значення опору. Це рішення, хоча потенційно трудомістке у виборі найкращих значень резистора для створення першого опору, може бути продубльовано набагато швидше для створення декількох користувацьких опорів одного і того ж значення:

    00414.png

    Недоліком будь-якої техніки, однак, є той факт, що обидва призводять до фіксованого значення опору. У ідеальному світі, де руху лічильника ніколи не втрачають магнітну силу своїх постійних магнітів, де температура та час не впливають на опори компонентів, і де дротові з'єднання назавжди підтримують нульовий опір, резистори з фіксованою величиною працюють досить добре для встановлення діапазонів точності інструменти. Однак в реальному світі вигідно мати можливість калібрувати, або регулювати прилад в майбутньому.

    Тоді має сенс використовувати потенціометри (підключені як реостати, як правило) як змінні опори для резисторів діапазону. Потенціометр може бути встановлений всередині корпусу приладу так, щоб тільки сервісний фахівець мав доступ до зміни його значення, а вал може бути зафіксований на місці за допомогою з'єднання для кріплення різьби (звичайний лак для нігтів добре підходить для цього!) щоб він не рухався, якщо піддається вібрації.

    Однак більшість потенціометрів забезпечують занадто великий проміжок опору над їх механічно-коротким діапазоном руху, щоб забезпечити точне регулювання. Припустимо, ви хотіли опір 8.335 кОм +/- 1 Ом, і хотіли використовувати потенціометр 10 кОм (реостат) для його отримання. Точність 1 Ом з прольоту 10 кОм становить 1 частина в 10000, або 1/100 відсотка! Навіть з 10-обертовим потенціометром буде дуже важко налаштувати його на будь-яке значення так тонко. Такий подвиг був би майже неможливим за допомогою стандартного потенціометра 3/4 обороту. Отже, як ми можемо отримати значення опору, яке нам потрібно, і все ще маємо місце для коригування?

    Рішення цієї проблеми полягає у використанні потенціометра як частини більшої мережі опору, яка створить обмежений діапазон регулювання. Дотримуйтесь наступного прикладу:

    00415.png

    Тут потенціометр 1 кОм, підключений як реостат, сам по собі забезпечує проліт 1 кОм (діапазон від 0 Ом до 1 кОм). Підключений послідовно з резистором 8 кОм, це компенсує загальний опір на 8000 Ом, даючи регульований діапазон від 8 кОм до 9 кОм. Тепер точність +/- 1 Ом представляє 1 частину в 1000, або 1/10 відсотка від руху валу потенціометра. Це в десять разів краще, з точки зору чутливості регулювання, ніж те, що ми мали за допомогою потенціометра 10 кОм.

    Якщо ми хочемо зробити нашу можливість регулювання ще більш точною - так що ми можемо встановити опір на 8.335 кОм з ще більшою точністю - ми можемо зменшити проміжок потенціометра, підключивши резистор фіксованого значення паралельно з ним:

    00416.png

    Тепер проміжок калібрування резисторної мережі становить всього 500 Ом, від 8 кОм до 8,5 кОм. Це робить точність +/- 1 Ом дорівнює 1 частині в 500, або 0,2 відсотка. Регулювання тепер наполовину настільки чутлива, як це було до додавання паралельного резистора, що полегшує калібрування до цільового значення. Регулювання не буде лінійним, на жаль (на півдорозі положення вала потенціометра не призведе до загального опору 8.25 кОм, а скоріше 8.333 кОм). Тим не менш, це поліпшення з точки зору чутливості, і це практичне рішення нашої проблеми побудови регульованого опору для точного інструменту!