第12节 创建自定义校准电阻(修订中)

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通常在设计和构建电表电路的过程中,必须具有精确的电阻以获得所需的范围。通常,在任何制造的电阻器单元中都找不到所需的电阻值,因此必须由您构建。

# 1. 制作自己的电阻器

解决这种困境的一种方法是用一段特殊的高电阻线制作自己的电阻器。通常,使用一个小的“线轴”作为最终线圈的形式,线圈的缠绕方式可以消除任何电磁效应:所需的导线长度对折,并将环形导线缠绕在线圈上。线轴,使通过导线的电流顺时针绕线轴绕线轴长度的一半,然后逆时针绕线轴的另一半。这被称为_双线绕组_。电流产生的任何磁场 (opens new window)因此被抵消,外部磁场不能在电阻丝线圈中感应出任何电压:

双股绕组

# 2. 连接多个固定电阻器

正如您可能想象的那样,这可能是一个劳动密集型过程,尤其是在必须构建多个电阻器的情况下! (opens new window)另一种更容易解决定制电阻难题的方法是将多个固定值电阻器以 串并联 (opens new window) 方式连接在一起,以获得所需的电阻值。这种解决方案虽然在为制作第一个电阻选择最佳电阻值时可能会耗费大量时间,但可以更快地复制以创建多个相同值的自定义电阻:

连接多个自定义电阻

然而,这两种技术的一个缺点是两者都会导致_固定_的电阻值。在一个完美的世界里,仪表的运动永远不会失去其永磁体 (opens new window)的磁强度,温度和时间对组件电阻没有影响,电线连接永远保持零电阻,定值电阻器非常适合建立精密仪器的范围. 然而,在现实世界中,将来有能力_校准_或调整仪器是有利的。

# 3. 作为变阻器连接的电位器

因此,使用电位器 (opens new window)(通常作为变阻器连接)作为量程电阻器的可变电阻是有意义的。电位器可以安装在仪器箱内,只有维修技术人员才能更改其值,并且轴可以用螺纹紧固化合物锁定到位(普通指甲油就可以了!),这样它就不会如果受到振动则移动。

然而,大多数电位器在其机械短运动范围内提供过大的电阻跨度,无法进行精确调整。假设您需要一个 8.335 kΩ +/- 1 Ω 的电阻,并且想要使用 10 kΩ 电位器(变阻器)来获得它。10 kΩ 跨度中 1 Ω 的精度是 1 万分之一,或 1/100%!即使使用 10 圈电位器,也很难将其调整到如此精细的任何值。使用标准的 3/4 圈电位器几乎不可能实现这样的壮举。那么怎样才能得到我们需要的阻值,并且还有调整的空间呢?

这个问题的解决方案是使用电位器作为较大电阻网络的一部分,这将产生有限的调整范围。观察以下示例:

调整范围示例

此处,作为变阻器连接的 1 kΩ 电位计自身提供 1 kΩ 跨度(范围为 0 Ω 至 1 kΩ)。与一个 8 kΩ 电阻器串联连接,这会使总电阻偏移 8,000 Ω,从而提供 8 kΩ 至 9 kΩ 的可调范围。现在,+/- 1 Ω 的精度代表 1000 分之一,或电位计轴运动百分比的 1/10。就调节灵敏度而言,这比我们使用 10 kΩ 电位器时要好十倍。

如果我们希望使我们的调节能力更加精确——因此我们可以更精确地将电阻设置为 8.335 kΩ——我们可以通过并联一个固定值电阻 (opens new window)来减小电位器的跨度:

电阻并联可调范围

现在,电阻网络的校准范围只有 500 Ω,从 8 kΩ 到 8.5 kΩ。这使得 +/- 1 Ω 的精度等于 500 分之一,即 0.2%。调整现在的灵敏度是添加并联电阻之前的一半,便于更轻松地校准到目标值。不幸的是,调整不会是线性的(电位器轴位置的一半_不会_产生 8.25 kΩ 的总电阻,而是 8.333 kΩ)。尽管如此,它还是在灵敏度方面有所改进,它是我们为精密仪器构建可调电阻问题的实用解决方案!

相关练习:

# 4. 总目录

Last Updated: 3/9/2022, 5:39:34 AM