Indicateur de taux de variation

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Deux piles 6 volts
• Condensateur, 0,1 µF (catalogue Radio Shack # 272-135)
• Résistance 1 MΩ
• Potentiomètre, monotour, 5 kΩ, cône linéaire (catalogue Radio Shack # 271-1714)

La valeur du potentiomètre n'est pas particulièrement critique, bien que les unités à plus faible résistance fonctionneront, en théorie, mieux pour cette expérience que les unités à haute résistance. J'ai utilisé un potentiomètre de 10 kΩ pour ce circuit avec d'excellents résultats.

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Tome 1, chapitre 13 :« Condensateurs »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Pour illustrer comment construire un circuit différenciateur
• Pour une compréhension empirique de la fonction de calcul dérivé

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Mesurez la tension entre la borne d'essuie-glace du potentiomètre et le point de « masse » indiqué sur le schéma (la borne négative de la batterie inférieure de 6 volts). Il s'agit de la tension d'entrée du circuit, et vous pouvez voir comment elle varie en douceur entre zéro et 12 volts lorsque la commande du potentiomètre est tournée sur toute la plage. Le potentiomètre étant utilisé ici comme diviseur de tension, ce comportement ne devrait pas vous surprendre.

Maintenant, mesurez la tension aux bornes de la résistance de 1 MΩ tout en déplaçant la commande du potentiomètre. Un voltmètre numérique est fortement recommandé, et je conseille de le régler sur une plage très sensible (millivolt) pour obtenir les indications les plus fortes. Qu'indique le voltmètre alors que le potentiomètre n'est pas être déplacé ? Tournez lentement le potentiomètre dans le sens des aiguilles d'une montre et notez l'indication du voltmètre. Tournez lentement le potentiomètre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et notez l'indication du voltmètre. Quelle différence voyez-vous entre les deux directions différentes du mouvement de commande du potentiomètre ?

Essayez de déplacer le potentiomètre de manière à ce que le voltmètre donne une petite indication stable. Quel type de mouvement du potentiomètre fournit le le plus stable tension aux bornes de la résistance de 1 MΩ ?

En calcul, une fonction représentant le taux de variation d'une variable par rapport à une autre est appelée la dérivée . Ce circuit simple illustre le concept de la dérivée en produisant une tension de sortie proportionnelle au taux de variation de la tension d'entrée dans le temps . Parce que ce circuit exécute la fonction de calcul de différenciation par rapport au temps (produisant la dérivée temporelle d'un signal entrant), il est appelé un différentiateur circuit.

Comme la moyenne présenté plus haut dans ce chapitre, le circuit différenciateur est une sorte d'ordinateur analogique. La différenciation est une fonction mathématique beaucoup plus complexe que la moyenne, en particulier lorsqu'elle est implémentée dans un ordinateur numérique. Ce circuit est donc une excellente démonstration de l'élégance des circuits analogiques pour effectuer des calculs mathématiques.

Des circuits de différenciation plus précis peuvent être construits en combinant des réseaux résistance-condensateur avec un amplificateur électronique circuits. Pour plus de détails sur les circuits de calcul, consultez le chapitre « Circuits intégrés analogiques » dans ce volume Expériences.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail des circuits intégrateurs et différenciateurs passifs