EDL 3.EB 2 /7.ZADÁÍ a) Změřte průběh výstupního napětí potenciometru v závislosti na poloze jezdce při různém zatížení, které je dáno různými hodnotami poměru / Z, například 0; 0,5; ; 5; 0 b) Změřenou závislost výstupního napětí na poloze jezdce potenciometru znázorněte graficky c) ro každou hodnotu zatěžovacího odporu vypočítejte napětí na výstupu potenciometru pro dvě polohy jezdce a porovnejte se změřenými hodnotami 2.OS MĚŘEÉHO ŘEDMĚT Měřeným předmětem byl v tomto případě potenciometr. Jako zatěžovací odpor jsme použili další potenciometr. Štítkové údaje obou těchto potenciometrů jsou uvedeny v tabulce. Zkratka (Ω) max (V) max (A) 4600 neuvedeno 0,25 Z 9800 500V 0,6 měřený potenciometr Z zatěžovací potenciometr maximální hodnota odporu potenciometru max maximální napětí max maximální proud, který můžeme na potenciometr přivést 3.TEOETCKÝ OZBO 3. OZBO ŘEDOKLÁDAÝCH VLASTOSTÍ MĚŘEÉHO ŘEDMĚT Měřený předmět je v tomto případě potenciometr. Je to elektronická součástka, která slouží jako regulovatelný odporový dělič. těchto součástek je kontakt běžce vždy jen přitlačen k odporové dráze. Z toho plynou i jeho vlastnosti, jako menší stabilita nastaveného odporu, šum při protáčení, možnost změny odporu při mechanickém zatížení aj. ejčastějšími typy odporů jsou rotační (otočné) potenciometry nebo přímočaré (posuvné, tahové) potenciometry. Odporová dráha posuvných potenciometrů je buď lineární, u které se odpor mění v závislosti na poloze jezdce rovnoměrně (lineárně), nebo exponenciální, kde se hodnota mění exponenciálně v závislosti na poloze jezdce. V dnešní době se již nejvíce používají otočné potenciometry a posuvné jsou již na ústupu a používají se pouze tam, kde je jich potřeba např. směšovací pulty studií a tak podobně. Výstupní napětí na lineárním potenciometru se zvyšuje lineárně pouze za předpokladu, že na běžec potenciometru není připojena žádná zátěž, potom se napětí na výstupu potenciometru vypočte stejně jako u nezatíženého děliče napětí tj.: výst kde výst je napětí na jezdci potenciometru, 2 je odpor jezdce potenciometru, celkový odpor potenciometru a je napětí přivedené 2
EDL 3.EB 2 2/7 na potenciometr. Je-li potenciometr zatížen, tzn. Je-li na jezdci potenciometru připojena zátěž, tak na jezdci již není průběh napětí lineární, ale je závislé na velikosti zátěže, a vypočte se podle vztahu: kde je napětí na zátěži, je napětí přivedené na potenciometr, je odpor potenciometru před jezdcem a je proud, který teče do potenciometru. Tento vztah platí, protože zapojením zátěže na jezdec potenciometru získáme dva paralelně zapojené rezistory. ři paralelním zapojení dvou rezistorů je celkový odpor menší než je odpor nejmenšího, ze zapojených rezistorů. 3.2 OZBO MĚŘÍCÍ METODY ro měření zatíženého potenciometru potřebujeme dva voltmetry. Jedním měříme přivedené konstantní napětí na potenciometr a druhým měříme napětí na jezdci potenciometru. apětí na jezdci potenciometru je závislé na poloze jezdce. ení-li potenciometr zatížen, neměli by do jezdce téci žádný proud, jelikož je ale na jezdci připojen voltmetr, tak ačkoli má velký vnitřní odpor, tak poteče malý proud do jezdce. Tato chyba metody je však k velikosti proudu, který do voltmetru poteče, zanedbatelná. Jako zdroj napětí použijeme regulovatelný zdroj, na kterém po celou dobu měření budeme udržovat konstantní napětí. ři zatížení potenciometru, tj. na jezdec připojíme zátěž, zapojíme tak dva odpory paralelné a celkový odpor této kombinace se zmenší, do jezdce poteče proud a tím se zmenší i napětí na jezdci. 4.SCHÉMA ZAOJEÍ + Z - V V 2 zdroj napětí V digitální voltmetr V 2 digitální voltmetr měřený potenciometr Z zatěžovací potenciometr
EDL 3.EB 2 3/7 5.OST MĚŘEÍ a) potenciometr rozdělte na 0 stejných částí pomocí pravítka nebo jiného měřidla b) zapojte přístroje podle schéma zapojení, ale bez připojeného zatěžovacího odporu Z c) na zdroji napětí nastavte konstantní hodnotu napětí takovou, abyste nepřesáhli maximální povolené napětí, které můžete na potenciometr přivést d) na potenciometru nastavte požadovanou polohu jezdce e) zapište do tabulky vzdálenost jezdce potenciometru f) přečtěte hodnotu napětí z voltmetru V 2 a zapište ji do tabulky g) pomocí ohmmetru nastavte na zatěžovacím odporu takovou hodnotu, abychom získali požadovaný poměr / Z h) řipojte zatěžovací odpor do obvodu i) řečtěte hodnotu napětí z voltmetru V 2 a zapište ji do tabulky j) Odpojte zatěžovací odpor z obvodu a pokračujte pro další požadovaný poměr od bodu g). okud jste již změřili napětí pro všechny požadované poměry / B, pokračujte následujícím bodem. k) Odpojte zatěžovací odpor a pokračujte pro další požadovanou polohu jezdce od bodu e) 6.TABLKY AMĚŘEÝCH A VYOČTEÝCH HODOT Tabulka č. ozdělení odporu potenciometru a odporů zátěže v závislosti na poloze jezdce potenciometru (Ω) 4200 3728 3262 2796 2330 2 (Ω) 0 466 932 398 864 / Z =0,5 0 932 864 2796 3728 / Z = 0 466 932 398 864 / Z =5 0 93,2 86,4 279,6 372,8 / Z =0 0 46,6 93,2 39,8 86,4 (Ω) 864 398 932 466 0 2 (Ω) 2330 2796 3262 3728 4200 / Z =0,5 / Z = / Z =5 / Z =0 4660 5592 6524 7456 8400 2330 2796 3262 3728 4200 466 559,2 652,4 745,6 840 233 279,6 326,2 372,8 420
EDL 3.EB 2 4/7 Tabulka č.2 apětí přivedené na potenciometr (V) 20 Tabulka č.3 Výstupní napětí potenciometru bez zatížení (V) 0,8 3,864 6,3 8,69 (V),5 3,54 5,65 8, 20 Tabulka č.4 Výstupní napětí potenciometru se zatížením v poměru / Z = 0,5 (V) 0,39 2,8 4,74 6,8 (V) 9,,45 4,3 7,3 20 Tabulka č.5 Výstupní napětí potenciometru se zatížením v poměru / Z = (V) 0,035 2,296 3,8 5,59 (V) 7,7 0,03 2,88 6,57 20 Tabulka č.6 Výstupní napětí potenciometru se zatížením v poměru / Z = 5 (V) 0 0,384 0,87,498 2,36 (V) 3,5 5,04 7,52,35 20 Tabulka č.7 Výstupní napětí potenciometru se zatížením v poměru / Z = 0 (V) 0 0,207 0,478 0,843,39 (V) 2,054 3,87 4,96 9,49 20 Tabulka č.8 Vypočtené hodnoty proudu tekoucího do potenciometru l (cm) (ma) při (ma) při (ma) při (ma) při (ma) při / Z =0 / Z =0,5 / Z = / Z =5 / Z =0 2,9 4,762 4,952 5,049 5,255 5,305 20,3 4,762 6,438 7,803 3,55 6,28
EDL 3.EB 2 5/7 Tabulka č.9 Vypočtené hodnoty napětí na výstupu potenciometru l (cm) (V) při (V) při (V) při (V) při (V) při / Z =0 / Z =0,5 / Z = / Z =5 / Z =0 2,9 2,247,538,77 0,409 0,223 20,3 5,56 4,0 2,73 7,37 4,827 odpor potenciometru před jezdcem 2 odpor potenciometru na jezdci Z odpor zátěže l poloha jezdce potenciometru napětí na výstupu potenciometru proud tekoucí do potenciometru napětí přivedené na potenciometr 7.VÝOČTY Výpočet proudu tekoucího do nezatíženého potenciometru: max například: 20 4, 762mA 4200 max Výpočet proudu tekoucího do zatíženého potenciometru: 2 2 Z Z například: 20 3, 55mA 2 Z 3262 652,4 932 3262 652,4 2 Z Výpočet výstupního napětí potenciometru: například: 3 20 932 3,55 0 7, 37V
EDL 3.EB 2 6/7 8.GAFY viz. příloha Legenda ke grafu: 0 / Z =0 0,5 / Z =0,5 / Z = 5 / Z =5 0 / Z =0 9.SEZAM MĚŘÍCÍCH ŘÍSTOJŮ Zkratka ázev a typ přístroje Výrobní číslo egulovatelný zdroj STATO TY 2229 042027 V Digitální voltmetr METEX ME-32 EJ00295 V 2 Digitální voltmetr METEX ME-32 EJ00537 -------- Digitální ohmmetr METEX ME-32 EJ00583 Měřený potenciometr ---------- Z Zatěžovací odpor ---------- 0.ZÁVĚ aším úkolem bylo změřit potenciometr s několika různými poměry odporu jezdce potenciometru k zatěžovacímu odporu. ři tomto měření nenastaly žádné problémy. Měřený potenciometr měl sice štítkovou hodnotu odporu 4600Ω, ale po přeměření jsme zjistili, že má hodnotu odporu 4200Ω, tak jsme dále při měření počítali s touto hodnotou. ři měření jsme přivedli na potenciometr konstantní napětí 20V. o vypočtení hodnot výstupního napětí potenciometru pro každou hodnotu zatěžovacího odporu připojeného na výstup potenciometru pro dvě polohy jezdce jsme zjistili, že se tyto hodnoty napětí na výstupu potenciometru od naměřených liší a to řádově o několik desetin. Toto může být zapříčiněno stářím měřeného potenciometru a tím způsobeného nedostatečného kontaktu mezi odporovou dráhou jezdcem potenciometru. Z teoretického rozboru vyplývá, že potenciometr má bez připojené zátěže na výstupu v závislosti na poloze jezdce lineární průběh. Toto vyplývá i z grafu. o připojení zátěže již průběh lineární není což vyplývá také z teoretického rozboru a také z grafu. V grafu je také vidět, že čím větší je poměr / Z, tím se výstupní napětí více oddaluje od průběhu bez zatížení.
EDL 3.EB 2 7/7 GAF VÝSTÍHO AĚTÍ OTECOMET V ZÁVSLOST A OLOZE JEZDCE A VELKOST ZATĚŽOVACÍHO ODO 2 (V) 8 5 2 9 0 0,5 6 3 5 0 0 0 3 6 9 2 5 8 2 24 27 l (cm)