Construire un diviseur de tension précis avec un potentiomètre

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Deux piles 6 volts
• Mine de crayon carbone (tige graphite-argile) pour porte-mine mécanique
• Potentiomètre mono-tour, 5 kΩ – 50 kΩ, taper linéaire (Radio Shack # 271-1714 – 271-1716)
• Potentiomètre multi-tours, 1 kΩ – 20 kΩ, taper linéaire (Radio Shack # 271-342, 271-343, 900-8583, 900-8587 – 900-8590)

INTRODUCTION

Un potentiomètre fonctionne comme un diviseur de tension variable. En tournant son axe ou en glissant son curseur, vous définissez le ratio entre deux tensions de sortie.

Les potentiomètres sont disponibles en configurations panneau et breadboard (PCB). Pour cette expérience n'importe quel style fonctionnera, mais un potentiomètre linéaire est préféré car sa résistance change proportionnellement avec la position. Les potentiomètres audio-taper (logarithmiques), souvent récupérés de radios, exhibent une relation non-linéaire et sont moins adaptés pour une division de tension précise.

RÉFÉRENCES CROISÉES

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapitre 6 : « Divider Circuits and Kirchhoff's Laws. »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Utiliser un voltmètre pour lire la tension aux bornes d'un réseau de résistances.
• Utiliser un ohmmètre pour vérifier les valeurs de résistances.
• Concevoir et analyser un diviseur de tension.
• Démontrer comment les tensions s'additionnent en série.

SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Commencez avec la mine de crayon graphite comme résistance de fortune. Connectez les deux bouts de la tige à une pile 6 volts avec pinces crocodile. Attachez un voltmètre à travers la tige et déplacez la sonde rouge le long de sa longueur. Observez comment la lecture change ; le maximum survient quand la sonde est au milieu, divisant la tige en deux résistances égales.

Ensuite, recâblez le voltmètre pour mesurer seulement le segment supérieur de la tige. Déplacez la sonde noire le long de la tige et notez la chute de tension. La lecture la plus haute apparaît quand la sonde est près du terminal positif, confirmant que la chute de tension est la plus grande sur le segment le plus long.

Les potentiomètres manufacturés encapsulent une bande résistive dans un boîtier, avec un curseur qui glisse ou tourne le long de la bande. Un potentiomètre rotatif utilise souvent une piste en spirale, nécessitant plusieurs tours pour parcourir la plage complète ; c'est idéal pour un réglage fin. Les potentiomètres linéaires déplacent le curseur linéairement le long de la bande et peuvent employer un mécanisme à glissière ou vis pour précision multi-tours.

En configurant un vrai potentiomètre, mesurez d'abord la tension de la pile. Puis, avec le potentiomètre connecté, mesurez la tension entre le curseur et l'extrémité négative de la pile. Tournez l'axe jusqu'à ce que le voltmètre lise exactement un tiers de la tension totale (≈ 2 V pour une pile 6 V). Finalement, répétez la mesure avec deux piles en série (≈ 12 V). Le ratio de la tension du curseur sur la tension totale devrait rester 1 : 3, confirmant la précision du diviseur.

FEUILLES DE TRAVAIL CONNEXES

• Feuille de travail Potentiomètres
• Feuille de travail Circuits Diviseurs de Tension
• Feuille de travail Équations Simultanées pour Analyse de Circuit