Rate-of-change-indicator

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee 6 volt batterijen
• Condensator, 0,1 µF (Radio Shack-catalogus # 272-135)
• 1 MΩ weerstand
• Potentiometer, enkele slag, 5 kΩ, lineaire taper (Radio Shack-catalogus # 271-1714)

De waarde van de potentiometer is niet bijzonder kritisch, hoewel eenheden met een lagere weerstand in theorie beter zullen werken voor dit experiment dan eenheden met een hoge weerstand. Ik heb een potentiometer van 10 kΩ gebruikt voor dit circuit met uitstekende resultaten.

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 13:"Condensatoren"

LEERDOELSTELLINGEN

• Om te illustreren hoe een differentiatorcircuit te bouwen
• Een empirisch begrip van de afgeleide calculusfunctie verkrijgen

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Meet de spanning tussen de wisserterminal van de potentiometer en het "aard" -punt dat wordt weergegeven in het schematische diagram (de negatieve pool van de onderste 6 volt-batterij). Dit is de ingangsspanning voor het circuit, en je kunt zien hoe het soepel varieert tussen nul en 12 volt als de potentiometerregeling over het volledige bereik wordt gedraaid. Aangezien de potentiometer hier als spanningsdeler wordt gebruikt, zou dit gedrag u niet verbazen.

Meet nu de spanning over de weerstand van 1 MΩ terwijl u de potentiometerregeling beweegt. Een digitale voltmeter wordt ten zeerste aanbevolen en ik raad aan deze in te stellen op een zeer gevoelig (millivolt) bereik om de sterkste indicaties te krijgen. Wat geeft de voltmeter aan terwijl de potentiometer niet is? verplaatst worden? Draai de potentiometer langzaam met de klok mee en let op de indicatie van de voltmeter. Draai de potentiometer langzaam tegen de klok in en let op de indicatie van de voltmeter. Welk verschil zie je tussen de twee verschillende richtingen van de potentiometerbesturingsbeweging?

Probeer de potentiometer zo te verplaatsen dat de voltmeter een stabiele, kleine indicatie geeft. Wat voor soort potentiometerbeweging zorgt voor de stabielste spanning over de weerstand van 1 MΩ?

In calculus wordt een functie die de veranderingssnelheid van de ene variabele in vergelijking met een andere weergeeft, de afgeleide genoemd. . Deze eenvoudige schakeling illustreert het concept van de afgeleide door een uitgangsspanning te produceren die evenredig is met de veranderingssnelheid van de ingangsspanning in de tijd . Omdat dit circuit de calculusfunctie van differentiatie uitvoert met betrekking tot tijd (de tijdafgeleide van een inkomend signaal uitvoerend), wordt het een differentiator genoemd. circuit.

Vind het gemiddelde leuk circuit dat eerder in dit hoofdstuk is getoond, is het differentiatorcircuit een soort analoge computer. Differentiatie is een veel complexere wiskundige functie dan middeling, vooral wanneer geïmplementeerd in een digitale computer, dus deze schakeling is een uitstekende demonstratie van de elegantie van analoge schakelingen bij het uitvoeren van wiskundige berekeningen.

Nauwkeuriger differentiatorcircuits kunnen worden gebouwd door weerstand-condensatornetwerken te combineren met elektronische versterker circuits. Ga voor meer informatie over computationele circuits naar het hoofdstuk "Analog Integrated Circuits" in dit Experimenten-volume.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad passieve integrator- en differentiatorcircuits