Aangepaste kalibratieweerstanden maken

Vaak is het bij het ontwerpen en bouwen van elektrische metercircuits noodzakelijk om nauwkeurige weerstanden te hebben om het gewenste bereik (en) te verkrijgen. Vaker wel dan niet, kunnen de vereiste weerstandswaarden niet worden gevonden in een gefabriceerde weerstandseenheid en moeten ze daarom door u worden gebouwd.

Maak je eigen weerstand

Een oplossing voor dit dilemma is om je eigen weerstand te maken van een stuk speciale draad met hoge weerstand. Gewoonlijk wordt een kleine "spoel" gebruikt als een vorm voor de resulterende draadspoel, en de spoel wordt zo gewikkeld dat eventuele elektromagnetische effecten worden geëlimineerd:de gewenste draadlengte wordt dubbelgevouwen en de lusdraad wordt rond de draad gewonden spoel zodat de stroom door de draad met de klok mee rond de spoel draait voor de helft van de lengte van de draad en vervolgens tegen de klok in voor de andere helft. Dit staat bekend als een bifilaire winding . Eventuele magnetische velden die door de stroom worden gegenereerd, worden dus opgeheven en externe magnetische velden kunnen geen spanning in de weerstandsdraadspoel induceren:

Verbind meerdere vaste weerstanden

Zoals je je misschien kunt voorstellen, kan dit een arbeidsintensief proces zijn, vooral als er meer dan één weerstand moet worden gebouwd! Een andere, eenvoudigere oplossing voor het dilemma van een aangepaste weerstand is om meerdere weerstanden met een vaste waarde op serie-parallelle wijze met elkaar te verbinden om de gewenste weerstandswaarde te verkrijgen. Deze oplossing, hoewel potentieel tijdrovend bij het kiezen van de beste weerstandswaarden voor het maken van de eerste weerstand, kan veel sneller worden gedupliceerd voor het maken van meerdere aangepaste weerstanden van dezelfde waarde:

Een nadeel van beide technieken is echter dat beide resulteren in een vaste weerstand waarde. In een perfecte wereld waar meterbewegingen de magnetische sterkte van hun permanente magneten nooit verliezen, waar temperatuur en tijd geen effect hebben op de weerstanden van componenten, en waar draadverbindingen voor altijd nul weerstand behouden, werken weerstanden met een vaste waarde redelijk goed voor het vaststellen van het bereik van precisie-instrumenten . In de echte wereld is het echter voordelig om de mogelijkheid te hebben om te kalibreren , of pas het instrument in de toekomst aan.

Potentiometers aangesloten als reostaten

Het is dan logisch om potentiometers (meestal aangesloten als reostaten) te gebruiken als variabele weerstanden voor bereikweerstanden. De potentiometer kan in de behuizing van het instrument worden gemonteerd, zodat alleen een servicemonteur toegang heeft om de waarde te wijzigen, en de as kan op zijn plaats worden vastgezet met schroefdraadbevestiging (gewone nagellak werkt hier goed voor!) bewegen als ze worden blootgesteld aan trillingen.

De meeste potentiometers bieden echter een te grote weerstand over hun mechanisch korte bewegingsbereik om nauwkeurige afstelling mogelijk te maken. Stel dat u een weerstand van 8,335 kΩ +/- 1 wenst en een 10 kΩ potentiometer (rheostaat) wilt gebruiken om deze te verkrijgen. Een precisie van 1 Ω uit een bereik van 10 kΩ is 1 deel op 10.000, of 1/100 van een procent! Zelfs met een 10-slag potentiometer zal het erg moeilijk zijn om deze zo fijn af te stellen op een waarde. Zo'n prestatie zou bijna onmogelijk zijn met een standaard 3/4-slag potentiometer. Dus hoe kunnen we de weerstandswaarde krijgen die we nodig hebben en toch ruimte hebben voor aanpassing?

De oplossing voor dit probleem is om een ​​potentiometer te gebruiken als onderdeel van een groter weerstandsnetwerk, waardoor een beperkt instelbereik ontstaat. Bekijk het volgende voorbeeld:

Hier levert de 1 kΩ-potentiometer, aangesloten als een regelweerstand, zelf een bereik van 1 kΩ (een bereik van 0 tot 1 kΩ). In serie geschakeld met een weerstand van 8 kΩ, compenseert dit de totale weerstand met 8.000 Ω, wat een instelbaar bereik van 8 kΩ tot 9 kΩ oplevert. Nu vertegenwoordigt een precisie van +/- 1 1 deel op 1000, of 1/10 van een procent van de asbeweging van de potentiometer. Dit is tien keer beter in termen van instelgevoeligheid dan wat we hadden met een potentiometer van 10 kΩ.

Als we ons aanpassingsvermogen nog nauwkeuriger willen maken - zodat we de weerstand met nog grotere precisie op 8,335 kΩ kunnen instellen - kunnen we de spanwijdte van de potentiometer verkleinen door er parallel een weerstand met een vaste waarde aan te sluiten:

Nu is de kalibratiespanwijdte van het weerstandsnetwerk slechts 500 , van 8 kΩ tot 8,5 k. Dit maakt een precisie van +/- 1 gelijk aan 1 deel op 500, of 0,2 procent. De afstelling is nu half zo gevoelig als vóór de toevoeging van de parallelle weerstand, wat de kalibratie naar de doelwaarde veel gemakkelijker maakt. De afstelling zal helaas niet lineair zijn (halverwege de aspositie van de potentiometer zal niet resulteren in 8,25 kΩ totale weerstand, maar eerder 8,333 kΩ). Toch is het een verbetering in termen van gevoeligheid, en het is een praktische oplossing voor ons probleem om een ​​instelbare weerstand te bouwen voor een precisie-instrument!

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Potentiometer