Potentiometer als een rheostaat

Leerdoelen

• Rheostat-gebruik
• Een potentiometer bedraden als een weerstand
• Eenvoudige motortoerentalregeling
• Gebruik van voltmeter over ampèremeter om een ​​continu circuit te verifiëren

Onderdelen en materialen

• 6 volt batterij
• Potentiometer, enkele slag, 5 kΩ, lineaire taper (Radio Shack-catalogus # 271-1714)
• Kleine "hobby"-motor, type met permanente magneet (Radio Shack-catalogus # 273-223 of gelijkwaardig)

Voor dit experiment heb je een relatief lage potentiometer nodig, zeker niet meer dan 5 kΩ.

Kruisverwijzingen

Lessen in elektrische circuits , Deel 1, hoofdstuk 2:"De wet van Ohm"

Schematisch diagram

Bedradingsillustratie voor het gebruik van een potentiometer als een weerstand

Instructies voor de bedrading van de potentiometer

Potentiometers vinden hun meest geavanceerde toepassing als spanningsdelers, waarbij de aspositie een specifieke spanningsdelingsverhouding bepaalt.

Er zijn echter toepassingen waarbij we niet per se een variabele spanningsdeler nodig hebben, maar alleen een variabele weerstand:een apparaat met twee aansluitingen.

Technisch gezien staat een variabele weerstand bekend als een rheostaat , maar potentiometers kunnen vrij gemakkelijk als reostaten worden gebruikt.

In de eenvoudigste configuratie kan een potentiometer worden gebruikt als een regelweerstand door simpelweg de wisserterminal en een van de andere terminals te gebruiken, waarbij de derde terminal niet is aangesloten en ongebruikt blijft:

Het verplaatsen van de potentiometerbesturing in de richting die de wisser het dichtst bij de andere gebruikte aansluiting brengt, resulteert in een lagere weerstand.

De bewegingsrichting die nodig is om de weerstand te verhogen of te verlagen, kan worden gewijzigd door een andere set klemmen te gebruiken:

Wees echter voorzichtig dat u de twee buitenste klemmen niet gebruikt, omdat dit zal resulteren in geen verandering in weerstand terwijl de as van de potentiometer wordt gedraaid.

Met andere woorden, het zal niet langer functioneren als een variabele weerstand:

Bouw het circuit zoals getoond in het schema en de illustratie, met slechts twee klemmen op de potentiometer, en kijk hoe het motortoerental kan worden geregeld door de aspositie aan te passen.

Experimenteer met verschillende klemverbindingen op de potentiometer en let op de veranderingen in de motorsnelheidsregeling.

Als uw potentiometer een hoge weerstand heeft (gemeten tussen de twee buitenste klemmen), beweegt de motor mogelijk helemaal niet totdat de wisser heel dicht bij de aangesloten buitenste klem is gebracht.

Zoals u kunt zien, kan het motortoerental variabel worden gemaakt met behulp van een in serie geschakelde regelweerstand om de totale circuitweerstand te wijzigen en de totale stroom te beperken.

Deze eenvoudige methode van motortoerentalregeling is echter inefficiënt, omdat hierdoor aanzienlijke hoeveelheden vermogen worden gedissipeerd (verspild) door de regelweerstand.

Een veel efficiëntere manier van motorbesturing is gebaseerd op snel "pulseren" van vermogen naar de motor, met behulp van een snel schakelend apparaat zoals een transistor .

Een vergelijkbare methode van stroomregeling wordt gebruikt in 'dimmer'-schakelaars voor huishoudelijke verlichting.

Helaas zijn deze technieken veel te geavanceerd om op dit punt in de experimenten te onderzoeken.

Wanneer een potentiometer als regelweerstand wordt gebruikt, wordt de "ongebruikte" aansluiting vaak als volgt met de wisseraansluiting verbonden:

In eerste instantie lijkt dit nogal zinloos, omdat het geen invloed heeft op de weerstandscontrole. U kunt dit feit zelf verifiëren door een andere draad in uw circuit te plaatsen en het motorgedrag voor en na de wijziging te vergelijken:

Als de potentiometer goed werkt, maakt deze extra draad helemaal niets uit.

Als de wisser echter ooit het contact verliest met de resistieve strip in de potentiometer, zorgt deze verbinding ervoor dat het circuit niet volledig wordt geopend:dat er nog steeds een resistief pad voor stroom door de motor zal zijn. In sommige toepassingen kan dit belangrijk zijn.

Oude potentiometers hebben de neiging te lijden aan intermitterende verlies van contact tussen de wisser en de resistieve strip, en als een circuit het volledige verlies van continuïteit (oneindige weerstand) veroorzaakt door deze toestand niet kan verdragen, biedt die "extra" draad een mate van bescherming door te handhaven circuit continuïteit.

U kunt zo'n "storing" van het wissercontact simuleren door de middelste klem van de potentiometer los te koppelen van de klemmenstrook en de spanning over de motor te meten om er zeker van te zijn dat er nog steeds stroom naar toe gaat, hoe klein ook:

Het gebruik van motorspanning is een veiliger alternatief voor het meten van circuitstroom

Het zou geldig zijn geweest om de circuitstroom te meten in plaats van de motorspanning om een ​​voltooid circuit te verifiëren, maar dit is een veiligere methode omdat het circuit niet hoeft te worden onderbroken om een ​​ampèremeter in serie te plaatsen.

Telkens wanneer een ampèremeter wordt gebruikt, bestaat het risico dat er kortsluiting ontstaat door deze over een substantiële spanningsbron aan te sluiten, wat kan leiden tot schade aan het instrument of persoonlijk letsel. Voltmeters missen dit inherente veiligheidsrisico, en dus wanneer een spanningsmeting kan worden gedaan in plaats van een stroommeting om hetzelfde te verifiëren, is het de verstandigste keuze.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Potentiometers