Potensiometrisk Voltmeter

Potentiometric Titration (Juli 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Potensiometrisk Voltmeter

Kapittel 3 - DC-kretser


DELER OG MATERIALER

  • To 6 volt batterier
  • Ett potensiometer, enkeltsving, 10 kΩ, lineær konisk (Radio Shack katalog # 271-1715)
  • To høyverdige motstander (minst 1 MΩ hver)
  • Følsom spenningsdetektor (fra forrige eksperiment)
  • Analog voltmeter (fra forrige eksperiment)

Potentiometerverdien er ikke kritisk: alt fra 1 kΩ til 100 kΩ er akseptabelt. Hvis du har bygget "presisjonspotensiometern" beskrevet tidligere i dette kapittelet, anbefales det at du bruker det i dette eksperimentet.

På samme måte er de faktiske verdiene til motstandene ikke kritiske. I dette spesielle eksperimentet er jo større verdien, desto bedre blir resultatene. De trenger ikke å være nettopp likeverdige, heller ikke.

Hvis du ennå ikke har bygget den sensitive spenningsdetektoren, anbefales det at du bygger en før du fortsetter med dette eksperimentet! Det er en veldig nyttig, men enkel, et stykke testutstyr som du ikke bør være uten. Du kan bruke et digitalt multimeter sett til "DC millivolt" (DC mV) -området i stedet for en spenningssensor, men hodetelefonbasert spenningsdetektor er mer hensiktsmessig fordi den viser hvordan du kan lage presise spenningsmålinger uten å bruke dyre eller avanserte meter utstyr. Jeg anbefaler å bruke ditt hjemmelagde multimeter av samme grunn, selv om noen voltmeter er tilstrekkelig for dette eksperimentet.

KRYSS-REFERANSER

Leksjoner i elektriske kretser, volum 1, kapittel 8: "DC-målekretser"

LÆRINGSMÅL

  • Voltmeter lasting: dens årsaker og dens løsning
  • Bruke et potensiometer som kilde til variabel spenning
  • Potensiometrisk metode for spenningsmåling

SCHEMATISK DIAGRAM

ILLUSTRASJON

BRUKSANVISNING

Bygg to-motstand spenningsdeler kretsen vist på venstre side av skjematisk diagram og av illustrasjonen. Hvis de to høyverdiensmotstandene er likeverdige, bør batterispenningen splittes i halv, med omtrent 3 volt tapt over hver motstand.

Mål batterispenningen direkte med et voltmeter, og måler deretter hver motstands spenningsfall. Merker du noe uvanlig om voltmeterens målinger "Potentiometrisk voltmeter">
Er det noen måte å lage en "perfekt" voltmeter: en som har uendelig motstand og trekker ingen strøm fra kretsen under test? Moderne laboratorie voltmetere nærmer seg dette målet ved å bruke halvledere "forsterker" kretser, men denne metoden er for teknologisk avansert for studenten eller hobbyisten å duplisere. En mye enklere og mye eldre teknikk kalles potensiometrisk eller nullbalansemetoden . Dette innebærer bruk av en justerbar spenningskilde for å "balansere" den målte spenningen. Når de to spenningene er like, som angitt av en meget sensitiv nulldetektor, måles den justerbare spenningskilden med et vanlig voltmeter. Fordi de to spenningskildene er like store, er måling av den justerbare kilden den samme som måling over testkretsen, bortsett fra at det ikke er noen "støt" -feil fordi den justerbare kilden gir en strøm som er nødvendig av voltmeteret. Følgelig forblir kretsen under test upåvirket, slik at måling av dens ekte spenningsfall kan følges.

Undersøk følgende skjema for å se hvordan den potensiometriske voltmetermetoden er implementert:

Sirkelsymbolet med ordet "null" skrevet inne representerer nulldetektoren. Dette kan være en hvilken som helst vilkårlig målerbevegelse eller spenningsindikator. Dens eneste formål i denne kretsen er å indikere når det er nullspenning: når justerbar spenningskilde (potensiometer) er nøyaktig lik spenningsfallet i kretsen under test. Jo mer sensitiv denne nulldetektoren er, desto mer nøyaktig kan den justerbare kilden justeres til lik spenningen under test, og jo mer nøyaktig kan testspenningen måles.

Bygg denne kretsen som vist på illustrasjonen og test dens drift som måler spenningsfallet over en av de høyverdige motstandene i testkretsen. Det kan være lettere å bruke en vanlig multimeter som nulldetektor først, til du blir kjent med prosessen med å justere potensiometeret for en "null" indikasjon, og les deretter voltmeteret som er koblet over potensiometeret.

Hvis du bruker hodetelefonbasert spenningsdetektor som nullmåler, må du periodisk lage og ta kontakt med kretsen under test og lytte etter "klikke" lyder. Gjør dette ved å fastholde en av testprober til testkretsen og øyeblikkelig berøre den andre testproben til det andre punktet i testkretsen igjen og igjen, lytte etter lyder i hodetelefonene som indikerer en spenningsforskjell mellom testkretsen og potensiometer. Juster potensiometeret til det ikke høres noen lyd fra hodetelefonene. Dette indikerer en "null" eller "balansert" tilstand, og du kan lese voltmeter indikasjonen for å se hvor mye spenning faller over testkretsmotstanden. Dessverre gir den hodetelefonbaserte nulldetektoren ingen indikasjon på om potensiometerspenningen er større enn eller mindre enn testkretsen spenningen, så du må lytte etter redusert "klikk" intensitet mens du slår på potensiometeret for å avgjøre om du trenger å juster spenningen høyere eller lavere.

Det kan hende du finner at et enkelt-sving ("3/4 sving") potensiometer er for grovt av en justeringsanordning for å nøyaktig nullere målkretsen. Et multisvingpotensiometer kan brukes i stedet for enkeltrottsenheten for større justeringspresisjon, eller "presisjonspotensiometer" -kretsen beskrevet i et tidligere eksperiment kan brukes.

Før tilstedeværelsen av forsterket voltmeterteknologi var den potensiometriske metoden den eneste metoden for å lage svært nøyaktige spenningsmålinger. Selv nå benytter elektriske standard laboratorier denne teknikken sammen med den nyeste meterteknologien for å minimere måler "innvirkning" feil og maksimere måle nøyaktighet. Selv om den potensiometriske metoden krever mer ferdigheter enn å bare koble en moderne digital voltmeter over en komponent, og anses for foreldet for alle, men de mest nøyaktige måleapplikasjoner, er det fortsatt en verdifull læringsprosess for den nye elevenes student, og en nyttig teknikk for hobbyisten som kanskje mangler dyr instrumentering i sitt hjemlaboratorium.

COMPUTER SIMULATION

 Potensiometrisk voltmeter v1 1 0 dc 6 v2 3 0 r1 1 2 1meg r2 2 0 1meg rnull 2 ​​3 10k rmeter 3 0 50k .dc v2 0 6 0, 5 .print dc v (2, 0) v (2, 3) v (3), 0) .end 

Denne SPICE simuleringen viser den faktiske spenningen over R2 av testkretsen, nulldetektorens spenning og spenningen over den justerbare spenningskilden, idet denne kilden er justert fra 0 volt til 6 volt i 0, 5 volt trinn. I utgangen av denne simuleringen vil du legge merke til at spenningen over R2 er påvirket vesentlig når målekretsen er ubalansert, bare tilbake til dens ekte spenning når det er praktisk talt nullspenning over nulldetektoren. På det tidspunktet er selvsagt den justerbare spenningskilden til en verdi på 3.000 volt: nøyaktig lik den (upåvirket) testkretsen spenningsfall.

Hva er leksjonen som skal læres av denne simuleringen "pager hidden-print">

  • ← Forrige side

  • Lærebok-indeksen

  • Neste side →