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儿童电子学(七):电位器

2022-09-16 17:39:44 Giovanni Di Maria 阅读:
在本文中,我们将了解如何使用最重要的可调节电子元件之一——电位器(电位计)——来创建具有可变强度的光。

在前面的文章中,我们研究了LED二极管如何充当小型光源。我们已经看到,为了使该器件正常工作并且不被流过它的电流破坏,需要为它串联一个电阻器。在本文中,我们将了解如何使用最重要的可调节电子元件之一——电位器(电位计)——来创建具有可变强度的光。yVQednc

什么是电位器?

电阻器的特征在于它始终具有恒定的电阻值。在施加相同电压的情况下,它将始终通过相同数量的电流。另一方面,电位器是一种电子元件,可以通过旋转光标来改变其内部电阻。因此,它是一种可变电阻器,具有三个端子,如图1所示:点A和点B位于电阻器的两端。在其上方,有一个与C点相连的滑动触点。关于引脚的放置可能有以下几种情况:yVQednc

  • 如果将触点完全转动到逆时针方向,则从A点进入的电流立即从C点流出(最小电阻);
  • 如果将触点完全转动到顺时针方向,则从A点进入的电流在离开C点之前必须经过所有电阻(最大电阻);
  • 如果触点位于电阻的中间点,则从A点进入的电流在离开C点之前必须经过一部分电阻(平均电阻)。

请注意,A点和B点之间的电阻始终相同,即电位器本身的标称值。因此,如果不使用中心点C,该元件可以用作普通的定值电阻。yVQednc

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图1:电位器是一种可变电阻器,其值取决于中心引脚的位置。yVQednc

电位器用作电压调节器

这种类型的接线图称为可变分压器,它是通过使用电位器的所有三个端子来实现的。要获得0V和电源电压之间的可变电压,必须将其施加到元件的两端,即端子A和端子B之间。端子C和端子B之间可以使用可变电压(见图2中的实际测试)。因此,该解决方案可以对电压进行连续调节,并且如前所述,可以获得低于电源的电压,或者最多等于它的电压。因此,该解决方案不能提高电池电压,而只能降低它。此外,这种类型的解决方案只能用于驱动小功率负载,因为电位器非常脆弱,可能会自行燃烧,尤其是在其初始位置。yVQednc

yVQednc

图2:用电位器调节输入电压。yVQednc

在本实验中,电池被直接连接到电位器的两个极端端子,而可调电压则取自中心端子。建议使用欧姆值大于470Ω的电位器进行本实验;否则,元件可能会过热。该图突出显示了电位器滑块的四个不同位置:yVQednc

  • 在最小位置,即完全转动到左边的逆时针位置时,中心端子提供等于0V的电压;
  • 在稍微转向右边的位置,中心端子提供3.1V的电压;
  • 在转向更右边的位置,中心端子提供6.7V的电压;
  • 在最大位置,即完全转动到右边的顺时针位置时,中心端子提供9V的电压,这与电池的电压几乎相同。

通过适当转动电位器,可以获得0V到9V之间的所有电压,并且具有连续性。这种行为称为“模拟”。yVQednc

电位器用作电流调节器

另一个实验是将电位器用作电流调节器,它的实现比前一个简单。这个示例涉及用于LED二极管的电流计,由此电阻元件的旋转就可以调节发光元件的亮度。简单的接线图如图3所示,包含以下元器件:yVQednc

  • 4.5V电池(V1);
  • 68Ω电阻。如果将电位器完全旋转到顺时针位置(最坏情况和最大电流),它可以作为LED二极管的保护电阻;
  • 1kΩ电位器,相当于1000Ω;
  • 普通的LED二极管。

组装好电路并通电后,试着转动电位器。需要注意的是,LED二极管的亮度取决于旋钮的旋转。这样,流过LED二极管的电流可以从最大值调节到最小值。另请注意,在接线图中,我们仅使用了两个电位器端子(BC或AC)。yVQednc

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图3:电位器用作电流调节器,能够改变LED二极管的亮度。yVQednc

总结

电位器和电阻器是任何电气或电子电路中最常用的两种元器件,因为它们可以让我们精确控制电压和电流的大小。例如,考虑控制收音机的音量或调整放大器中的低频,甚至调整电机的速度。除了用旋钮实现可变电阻的电位器(potentiometer),还有其他可以用螺丝刀调节的可变电阻,微调器(trimmer)是这些元件的名称。yVQednc

另请阅读:

儿童电子学(一):LED yVQednc

儿童电子学(二):电容器yVQednc

儿童电子学(三):电气测量yVQednc

儿童电子学(四):连接电路yVQednc

儿童电子学(五):生产清洁能源yVQednc

儿童电子学(六):降低电源电压yVQednc

(原文刊登于EDN姊妹网站EEWeb,参考链接:Electronics for Kids: Part 7 – Potentiometers,由Franklin Zhao编译。)yVQednc

责编:Franklin
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