Robototexnika · Elektronika asoslari · 7-sinf

Kuchlanish bo‘luvchi va potensiometr

Dastakni burasangiz chiroq xiralashadi — kuchlanish qanday bo‘linadi?

Vaziyat

Stol chirog‘ining dastagini burasangiz yorug‘lik ravon xiralashadi, radioning ovozi ham shunday dastak bilan boshqariladi. Ichida — potensiometr: burab o‘zgartiriladigan rezistor. U kuchlanishni qanday «bo‘ladi»? Maketli platada avval ikkita rezistordan bo‘luvchi yig‘ib, multimetr bilan o‘lchaymiz, keyin 10 kΩ potensiometr bilan LED ni boshqaramiz — va nega oddiy potensiometr LED uchun yomon dimmer ekanini, yuklama ulanganda kuchlanish nega tushishini ko‘ramiz.

Mavzu

Kuchlanish bo‘luvchi va potensiometr. Chiroq yorqinligini burab boshqarish: potensiometr kuchlanishni qanday bo‘ladi

Asosiy tushunchalar

Kuchlanish bo‘luvchi
Potensiometr
Yuklama

Formulalar

U_{chiq} = U \cdot \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}}

Kuchlanish bo‘luvchi: ketma-ket ikki rezistorda bir xil tok oqadi, kuchlanish qarshiliklarga proporsional bo‘linadi.

U_{chiq} = k \cdot U, k = \frac{α}{270^{\circ}}

Potensiometr: sirpanuvchi kontakt (dastak) rezistorni ikkiga bo‘ladi; chiziqli potensiometrda chiqish burchakka proporsional.

R_{2}^{'} = \frac{R_{2} R_{yuk}}{R_{2} + R_{yuk}}

Yuklama pastki rezistorga parallel ulanadi — $R_{2}$ kichrayadi, chiqish kuchlanishi tushadi.

I_{L E D} = \frac{U_{chiq} - U_{L E D}}{R_{ichki} + R_{s}}

LED toki: bo‘luvchining ichki qarshiligi $R_{ichki} = k (1 - k) R_{pot}$ (o‘rtada $R_{pot} / 4$ ) va ketma-ket rezistor $R_{s}$ tokni cheklaydi; $U_{chiq} < U_{L E D}$ bo‘lsa LED yonmaydi.

Nazariya

Ikki rezistor — bo‘luvchi

Ikki rezistorni ketma-ket ulab, manbaga ulaymiz. Tok bitta: $I = U / (R_{1} + R_{2})$ . Har rezistorga Om qonuni bo‘yicha $U_{1} = I R_{1}$ , $U_{2} = I R_{2}$ tushadi — kuchlanish qarshiliklarga proporsional bo‘linadi: 1 kΩ va 1 kΩ, 4,5 V → har biriga 2,25 V; 1 kΩ va 330 Ω → pastkisiga atigi 1,12 V. Pastki rezistordagi kuchlanish — chiqish: $U_{chiq} = U R_{2} / (R_{1} + R_{2})$ . Multimetr V⎓ rejimida uning ustiga ulanadi (parallel), 10 MΩ kirish qarshiligi zanjirga deyarli ta’sir qilmaydi.

Potensiometr — burab bo‘linadigan rezistor

Potensiometr — uzun qarshilik yo‘li (ko‘mir yoki sim) va uning ustida yuradigan sirpanuvchi kontakt. Uchta oyoq: ikki chet (butun 10 kΩ) va o‘rta (dastak). Dastakni burasangiz, u yo‘lni ikkiga bo‘ladi: $k R_{pot}$ va $(1 - k) R_{pot}$ — ya’ni burab o‘zgartiriladigan bo‘luvchi. Chiziqli potensiometrda $k = α / 270 °$ : dastak o‘rtada — manbaning yarmi, oxirida — to‘lasi. Chetlarini ulamasdan faqat bitta chet va o‘rtani ulasangiz — reostat: o‘zgaruvchan rezistor.

LED ni burab boshqarish

Potensiometr chiqishiga rezistor orqali LED ulaymiz. Ikki to‘siq bor. Birinchisi — bo‘sag‘a: LED ga ≈ 1,9 V kerak, undan past kuchlanishda u umuman yonmaydi (4,5 V da dastakning 42 % igacha qorong‘i). Ikkinchisi — potensiometrning o‘z qarshiligi: chiqishdan qaraganda bo‘luvchi $k (1 - k) R_{pot}$ qarshilikli manbadek ko‘rinadi — 10 kΩ potensiometr o‘rtasida 2,5 kΩ! Shu qarshilik tokni bo‘g‘adi: o‘rtada atigi 0,1 mA, LED faqat oxirgi gradusda yorishadi. Reostat ulanishida esa oxirida qarshilik nolga tushadi — rezistorsiz LED kuyadi. Haqiqiy dimmerlar shuning uchun potensiometr + tranzistor yoki PWM (Arduino `analogWrite`) ishlatadi.

Yuklama bo‘luvchini «o‘tiradi»

Bo‘luvchi chiqishiga iste’molchi — yuklama $R_{yuk}$ ulansa, u pastki rezistorga parallel bo‘ladi: $R_{2}$ o‘rniga $R_{2} R_{yuk} / (R_{2} + R_{yuk})$ — kichikroq, chiqish tushadi. 1 kΩ / 1 kΩ, 4,5 V: bo‘sh 2,25 V, 470 Ω yuklama bilan — 1,09 V. Qoida: bo‘luvchi rezistorlari yuklamadan ancha kichik bo‘lsin (bo‘luvchi toki yuklama tokidan ≈ 10 marta katta) — 100 Ω / 100 Ω da chiqish 2,03 V. Lekin kichik rezistorlar ko‘p tok sarflaydi va qiziydi: $P = U^{2} / R$ — 0,25 Vt dan oshmasin.

Multimetr bilan

V⎓ — kuchlanish, probelar o‘lchanadigan joyga parallel: qizil chiqishga, qora minusga; diapazon qiymatdan sal katta (4,5 V → 20 V). A⎓ — tok, multimetr zanjirni uzib, ketma-ket ulanadi (LED katodidan minusga qaytish yo‘liga); shuntning kichik qarshiligi tokni sal kamaytiradi. Xatolar: V rejimida ketma-ket ulasangiz — zanjir ochiq, LED o‘chadi; A rejimida parallel ulasangiz — qisqa tutashuv, predoxranitel kuyadi. Ω — faqat batareya uzilgan holda: potensiometr o‘rtasi va cheti orasida $k R_{pot}$ ni ko‘rasiz.

Model haqida

Zanjir tugunlar usulida hisoblanadi; potensiometr ikkita rezistor $k R$ va $(1 - k) R$ (chetlarda kamida 1 Ω), chiziqli. LED: 1,9 V gacha tok yo‘q, keyin 2 Ω; 30 mA dan ortiqcha tok vaqt bo‘yicha yig‘iladi — 2 baravar oshiqcha tok bir necha soniyada, 50 baravar — bir zumda kuydiradi. Batareyaning ichki qarshiligi hisobga olingan. Multimetr: V⎓ 10 MΩ, A⎓ shunt (200 mA da 1 Ω, 20 mA da 10 Ω), 1999 sanoq; mA predoxraniteli 200 mA.

Bilasizmi?

Radio va kuchaytirgichlardagi ovoz dastagi — logarifmik potensiometr: burchakka nisbatan qarshilik tekis emas, chunki quloq ovoz balandligini logarifmik sezadi; bir tekis chiziqli potensiometr bilan ovoz boshida keskin, keyin deyarli o‘zgarmay qolardi.
Arduino va boshqa mikrokontrollerlar potensiometr dastagini aynan kuchlanish bo‘luvchi sifatida o‘qiydi: o‘rta oyoqdagi kuchlanish analog kirishda (A0) 0 dan 1023 gacha songa aylanadi — «Analog kirish» tajribasida shu ishlatiladi.

Tajribada nima bor

Haqiqiy plata qo‘lda chizilgan rasmda: uni aylantirasiz, qismlarni joylaysiz, zanjirni ulaysiz, kodni yozib yuklaysiz — tok va kuchlanish o‘sha zahoti hisoblanadi, xato ulashda qism kuyadi. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor.