CN209296847U - 一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置，包括电阻箱和电路主板模块及与电路主板模块连接的数字电压表和数字电流表，电路主板模块设有单片机及与单片机电连接的数字电位器和电源，数字电位器包含R _H端、R _L端和R _W端，其中R _H端为数字电位器的高电压端，R _L端为数字电位器的低电压端，R _W端为数字电位器的滑动端，通过数字电位器的R _H端、R _L端和R _W端可实现数字电位器分压电路和限流电路的连接，单片机外接键盘和数码管，电源外接开关和指示灯。这种装置可精确地控制和显示数字电位器的R _W位置，提高数字电位器的读数精度，而且操作方便，测定的调节特性曲线和调节灵敏度曲线与理论曲线相一致。

Description

一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置

技术领域

本实用新型涉及物理测量领域，具体是一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置。

背景技术

电位器（又称变阻器）的制流、制压特性广泛运用于调光、调速、调音等工业生产领域，另电位器本身是一个很好的位置传感器，负载不同时其调节灵敏度曲线也不相同。电位器调节特性和调节灵敏度实验是高校工科物理实验常开设的一个经典实验，该实验要求学生掌握测定电位器的分压特性、限流特性、分压调节灵敏度、限流调节灵敏度等曲线的实验方法，使学生能正确使用、运用电位器来进行控制电路的设计。数字电位器是一种用数字信号控制数字电位器的R _W位置，从而改变接入电路的电阻值大小的电位器，与机械式电位器相比，数字电位器具有可编程改变数字电位器的R _W位置、无机械磨损、耐震动、噪声小、寿命长等优点，因而，数字电位器在许多重要领域得到成功应用。传统的电位器调节特性和调节灵敏度实验装置中，由于采用的机械式变阻器配套标尺与电阻丝有效长度不匹配，滑动片与电阻丝线圈的接触面较大且常常出现接触不良，导致变阻器的R _W位置读数误差较大，测出的调节特性曲线和调节灵敏度曲线误差较大，尤其是调节灵敏度曲线与理论曲线相比出现严重失真，这也是很多高校没让学生测定电位器调节灵敏度的原因。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服现有技术的不足，提供一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置。这种装置可精确地控制和显示数字电位器的R _W位置，提高数字电位器的读数精度，而且操作方便，测定的调节特性曲线和调节灵敏度曲线与理论曲线相一致。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置，包括电阻箱和电路主板模块及与电路主板模块连接的数字电压表和数字电流表，电路主板模块设有单片机及与单片机电连接的数字电位器和电源，数字电位器包含R _H端、R _L端和R _W端，其中R _H端为数字电位器的高电压端，R _L端为数字电位器的低电压端，R _W端为数字电位器的滑动端，通过数字电位器的R _H端、R _L端和R _W端可实现数字电位器分压电路和限流电路的连接，单片机外接键盘和数码管，电源外接开关和指示灯。

键盘顺序设有第一按键、第二按键、第三按键、第四按键、第五按键和第六按键。

实现数字电位器分压电路连接时，电源正极和电源负极分别与数字电位器的R _H端和数字电位器的R _L端电连接，数字电位器的R _W端与数字电压表的正极和电阻箱的一端电连接，数字电位器的R _L端与数字电压表的负极和电阻箱的另一端连接。

实现数字电位器限流电路连接时，数字电位器的R _H端与电源正极电连接，数字电位器的R _W端与数字电位器的R _L端以及电阻箱的一端电连接，电阻箱的另一端与数字电流表的正极电连接，数字电流表负极与电源负极电连接。

数字电位器的型号为X9C104，X9C104最大电阻为100 kΩ，阻值的变化为阶梯式，台阶编号从0-99共100个台阶。

单片机的型号为STC89C52。

数码管为两位LED共阴数码管，用于显示数字电位器R _L、R _W端之间的台阶数。

开关为220V交流电开关。

数字电位器的R _H端、数字电位器的R _W端、数字电位器的R _L端、电源正极、电源负极、数字电压表正极、数字电压表负极、数字电流表正极、数字电流表负极及电阻箱的两端均有导线与电路主板模块设有的插座相连。

第一按键或第二按键每按下并释放一次，数字电位器的R _W端位置增加或减少10台阶；第三按键或第四按键每按下并释放一次，数字电位器的R _W端位置增加或减少1台阶，第五按键或第六按键每按下并释放一次，数字电位器的R _W端位置置0台阶或置99台阶。

这种装置可精确地控制和显示数字电位器的R _W端位置，提高数字电位器的读数精度，而且操作方便，测定的调节特性曲线和调节灵敏度曲线与理论曲线相一致。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为数字电位器实现分压电路连接的电路图；

图3为数字电位器实现限流电路连接的电路图；

图4为分压特性曲线实验与理论对比图，k为电路特征系数，x为台阶相对位置，如10台阶相对位置为10/99，U/U _max为输出相对电压，U _max为第99台阶位置数字电压表的读数，U为不同台阶位置时数字电压表的读数；

图5为分压调节灵敏度曲线实验与理论对比图，k为电路特征系数，x为台阶相对位置，如10台阶相对位置为10/99, ΔU/ U _max /Δx为分压调节灵敏度，U _max为第99台阶位置数字电压表的读数，Δx为滑动端R _W的相对微小变化量, 如在不同台阶位置处R _W都变化2格，则Δx=2/99，ΔU为不同台阶位置时电压增量, 如第1台阶位置处的电压增量∆U ₁等于第2台阶位置数字电压表读数U ₂减去第0台阶位置数字电压表读数U ₀；

图6为限流特性曲线实验与理论对比图，k为电路特征系数，x为台阶相对位置，如10台阶相对位置为10/99，I/I _max为输出相对电流，I _max为第99台阶位置数字电流表的读数，I为不同台阶位置时数字电流表的读数；

图7为限流调节灵敏度曲线实验与理论对比图，k为电路特征系数，x为台阶相对位置，如10台阶相对位置为10/99, ΔI/I _max/Δx为限流调节灵敏度，I _max为第99台阶位置数字电流表的读数，Δx为滑动端R _W的相对微小变化量, 如在不同台阶位置处R _W都变化2格，则Δx=2/99，ΔI为不同台阶位置时电流增量, 如第1台阶位置处的电流增量∆I ₁等于第2台阶位置数字电流表读数I ₂减去第0台阶位置数字电流表读数I ₀。

图中，1.电路主板模块 2.数字电压表 3.数字电流表 4.电阻箱 5.数字电位器 6.单片机 7.键盘 7-1.第一按键 7-2.第二按键 7-3.第三按键 7-4.第四按键7-5.第五按键 7-6.第六按键 8.数码管 9.电源 10.开关 11.指示灯。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置，包括电阻箱4和电路主板模块1及与电路主板模块1连接的数字电压表2和数字电流表3，电路主板模块1设有单片机6及与单片机6电连接的数字电位器5和电源9，数字电位器5包含R _H端、R _L端和R _W端，其中R _H端为数字电位器5的高电压端，R _L端为数字电位器5的低电压端，R _W端为数字电位器5的滑动端，通过数字电位器5的R _H端、R _L端和R _W端可实现数字电位器5分压电路和限流电路的连接，单片机6外接键盘7和数码管8，电源9外接开关10和指示灯11。

键盘7顺序设有第一按键7-1、第二按键7-2、第三按键7-3、第四按键7-4、第五按键7-5和第六按键7-6。

如图2所示，实现数字电位器5分压电路连接时，电源7正极和电源7负极分别与数字电位器5的R _H端和数字电位器5的R _L端电连接，数字电位器5的R _W端与数字电压表2的正极和电阻箱4的一端电连接，数字电位器5的R _L端与数字电压表2的负极和电阻箱4的另一端连接，电阻箱4的阻值分别取10kΩ和100kΩ。

开启开关10，指示灯11点亮，电源7开始供电，对分压特性进行实验，按下第五按键7-5使数字电位器5的R _W端置0台阶，通过按第一按键7-1，使数字电位器5的R _W端依次经历0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、99台阶位置，对应0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、99台阶位置把数字电压表2的读数记录下来，即可完成一条分压特性曲线的测量，如图4所示。

对分压调节灵敏度进行实验，通电后，按下第五按键7-5使数字电位器5的R _W端置0台阶，通过按第三按键7-3、第一按键7-1和第四按键7-4，使数字电位器5的R _W端依次经历0、2、9、11、19、21、29、31、39、41、49、51、59、61、69、71、79、81、89、91、97、99台阶位置，对应0、2、9、11、19、21、29、31、39、41、49、51、59、61、69、71、79、81、89、91、97、99台阶位置分别把数字电压表2读数记录下来，然后分别把1、10、20、30、40、50、60、70、80、90、98台阶位置处的电压增量∆U计算出来，如第1台阶位置处的电压增量∆U ₁等于第2台阶位置数字电压表2读数U ₂减去第0台阶位置数字电压表2读数U ₀，即可完成一条分压调节灵敏度曲线的测量，如图5所示。

如图3所示，实现数字电位器5限流电路连接时，数字电位器5的R _H端与电源7正极电连接，数字电位器5的R _W端与数字电位器5的R _L端和电阻箱4的一端电连接，电阻箱4的另一端与数字电流表3的正极电连接，数字电流表3负极与电源7负极电连接，电阻箱4的阻值分别取10kΩ和100kΩ。

开启开关10，指示灯11点亮，电源7开始供电，对限流特性进行实验，按下第五按键7-5使数字电位器5的R _W端置0台阶，通过按第一按键7-1，使数字电位器5的R _W端依次经历0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、99台阶位置，对应0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、99台阶位置分别把数字电流表3的读数记录下来，即可完成一条限流特性曲线的测量，如图6所示。

对限流调节灵敏度实验，通电后，按下第五按键7-5使数字电位器5的R _W端置0台阶，通过按第三按键7-3、第一按键7-1和第四按键7-4，使数字电位器5的R _W端依次经历0、2、9、11、19、21、29、31、39、41、49、51、59、61、69、71、79、81、89、91、97、99台阶位置，对应0、2、9、11、19、21、29、31、39、41、49、51、59、61、69、71、79、81、89、91、97、99台阶位置分别把数字电流表3读数记录下来，然后分别把1、10、20、30、40、50、60、70、80、90、98台阶位置处的电流增量∆I算出来，如第1台阶位置处的电流增量∆I ₁等于第2台阶位置数字电流表3读数I ₂减去第0台阶位置数字电流表3读数I ₀，即可完成一条限流调节灵敏度曲线的测量，如图7所示。

Claims (4)

1.一种数字电位器调节特性和调节灵敏度的测量装置，包括电阻箱和电路主板模块及与电路主板模块连接的数字电压表和数字电流表，电路主板模块设有单片机及与单片机电连接的数字电位器和电源，数字电位器包含R _H端、R _L端和R _W端，其中R _H端为数字电位器的高电压端，R _L端为数字电位器的低电压端，R _W端为数字电位器的滑动端，通过数字电位器的R _H端、R _L端和R _W端可实现数字电位器分压电路和限流电路的连接，单片机外接键盘和数码管，电源外接开关和指示灯。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，键盘顺序设有第一按键、第二按键、第三按键、第四按键、第五按键和第六按键。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，实现数字电位器分压电路连接时，电源正极和电源负极分别与数字电位器的R _H端和数字电位器的R _L端电连接，数字电位器的R _W端与数字电压表的正极和电阻箱的一端电连接，数字电位器的R _L端与数字电压表的负极和电阻箱的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，实现数字电位器限流电路连接时，数字电位器的R _H端与电源正极电连接，数字电位器的R _W端与数字电位器的R _L端以及电阻箱的一端电连接，电阻箱的另一端与数字电流表的正极电连接，数字电流表负极与电源负极电连接。