数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪
一种高灵敏度的电机转速测量仪的制作方法
一种高灵敏度的电机转速测量仪的制作方法引言:电机转速的测量在工业生产中具有很高的重要性。
传统的电机转速测量方法通常采用直接连接传感器或编码器的方式，由于电机转速的高速旋转或是精密机械结构的限制，传感器或编码器的精度存在一定的局限。
为了解决这个问题，我们提出了一种高灵敏度的电机转速测量仪的制作方法。
一、传感器选择:首先，我们需要选择适合的转速传感器。
由于电机转速较高，所以我们需要选择高灵敏度的传感器。
目前市场上常见的电机转速传感器有霍尔传感器、光电编码器和主动式震动传感器等，针对不同的应用场景我们可以选择不同的传感器。
但在此我们推荐使用霍尔传感器，因为它具有高灵敏度、响应速度快、体积小等优点。
二、霍尔传感器安装:将选择好的霍尔传感器安装在电机轴上，要确保传感器与电机轴同轴，使传感器可以准确地感应电机的转动。
安装好传感器后，通过焊接或者插接的方式将霍尔传感器与电路板连接。
三、信号处理电路设计:为了实现高灵敏度的转速测量，我们需要设计一套信号处理电路来放大和滤波传感器的输出信号。
信号处理电路主要包括信号放大器、低通滤波器和数字转速计等部分。
信号放大器：信号放大器用于放大传感器输出的微弱信号，使其能够与后续电路进行兼容。
可以采用运算放大器或者差分放大器等方法设计信号放大器。
低通滤波器：低通滤波器用于滤除信号中的高频噪声，以保证输出信号的稳定性和准确性。
可以采用RC电路或者集成电路来实现低通滤波器。
数字转速计：数字转速计用于将信号转换成数字信号，通过计算器或者单片机来实现测量电机的转速。
可以根据实际需求采用不同的数字转速计电路。
四、电路调试和校准:完成信号处理电路的搭建后，需要对电路进行调试和校准。
首先，通过电路板上的调试开关或者电位器来调整信号放大器的放大倍数，以确保输出信号的幅值在合适的范围内。
然后，通过改变电位器或者调试开关来调整低通滤波器的截止频率，使其能够滤除噪声信号。
最后，通过比较电机转速测量仪测量出的转速与标准转速的差异，进行校准，以提高转速测量的准确性。
《现代检测技术及仪表》课后答案
《现代检测技术及仪表》习题解答第1章1-1答：钱学森院士对新技术革命的论述中说：“新技术革命的关键技术是信息技术。
信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。
测量技术则是关键和基础”。
如果没有仪器仪表作为测量的工具，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。
因此可以说，仪器技术是信息的源头技术。
仪器工业是信息工业的重要组成部分。
1-2答：同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性：1、便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值范围(量程)。
2、电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围(频带)。
3、把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。
4、把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。
1-3答：各类仪器仪表都是人类获取信息的手段和工具。
尽管各种仪器仪表的型号、原理和用途不同，但都由三大必要的部分组成：信息获取部分、信息处理部分、信息显示部分。
从“硬件”方面来看，如果把常见的各类仪器仪表“化整为零”地解剖开来，我们会发现它们内部组成模块大多是相同的。
从“软件”方面来看，如果把各个模块“化零为整”地组装起来，我们会发现它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是大体相近的。
这就是说，常见的各类仪器仪表尽管用途、名称型号、性能各不相同，但它们有很多的共性，而且共性和个性相比，共性是主要的，它们共同的理论基础和技术基础实质就是“检测技术”。
常见的各类仪器仪表只不过是作为其“共同基础”的“检测技术”与各个具体应用领域的“特殊要求”相结合的产物。
1-4答：“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”叫做传感器。
数字电位器作用
数字电位器作用
数字电位器是一种常见的电子元件，它在电路中起到调节电阻值的作用。
它可以通过调节旋钮或滑动杆来改变电阻值，从而控制电路中的电流或电压。
数字电位器的作用十分重要，它广泛应用于各种电子设备和系统中。
数字电位器可以用于控制音频设备的音量。
我们常常使用手机、电视、音响等设备来收听音乐或观看电影，而数字电位器正是控制这些设备音量的关键。
通过调节数字电位器，我们可以增大或减小音量，使音乐或影片的声音更适合我们的需求。
数字电位器还可以用于调节光亮度。
在一些电子产品中，比如电视、显示器、电子灯等，数字电位器可以控制光亮度的高低。
通过调节数字电位器，我们可以使屏幕的亮度更加明亮或更加柔和，以满足不同环境下的观看需求。
数字电位器还常用于控制温度。
在一些家用电器中，比如空调、加热器等，数字电位器可以调节设备的温度。
通过调节数字电位器，我们可以使室内温度升高或降低，以获得舒适的生活环境。
数字电位器还可以用于控制电子设备的频率。
在无线电通信领域，数字电位器可以通过调节频率来实现信号的调制和解调。
它在无线电收发器、调频电台等设备中起到了至关重要的作用。
数字电位器在电子设备和系统中发挥着重要的作用。
它可以用于调
节音量、光亮度、温度和频率等参数，以满足人们的各种需求。
无论是在家庭生活中还是在工业生产中，数字电位器都扮演着不可或缺的角色。
它的出现使得我们的生活更加便利，也推动了科技的发展和进步。
电位器消抖电路
电位器消抖电路1.引言1.1 概述电位器消抖电路是一种常见的电子电路设计，用于解决电位器读数时的抖动问题。
在现实应用中，由于电位器的机械结构和环境因素的影响，经常会出现读数抖动的情况，这会导致不准确的测量结果以及系统的不稳定性。
为了消除电位器的抖动，工程师们设计了电位器消抖电路。
该电路通过使用滤波器、比较器和延时器等元件，能够稳定地读取电位器的准确数值并消除抖动干扰。
通过该电路的设计和优化，可以有效提高电位器的稳定性和测量精度。
在电位器消抖电路的设计过程中，需要考虑几个关键要点。
首先，选择合适的滤波器类型和参数，以确保消抖电路对高频噪声的抑制效果良好。
其次，比较器的阈值设置需要合理，使其能够正确判断电位器读数的变化，并及时作出响应。
此外，延时器的设计也需要注意，保证信号的稳定和延时时间的准确控制。
综上所述，电位器消抖电路是一种重要的电子电路设计，在电位器的使用和测量中起到关键作用。
通过合理的设计和优化，可以有效地消除电位器的抖动问题，提高测量的准确性和系统的稳定性。
未来，随着电子技术的不断发展，电位器消抖电路还有望进一步优化和创新，以满足更广泛的应用需求。
1.2 文章结构文章结构部分是为了说明本文的整体框架和各个章节的内容安排。
在本文中，文章结构包括引言、正文和结论三部分。
引言部分起到引入文章主题的作用。
其中概述部分将介绍电位器消抖电路的背景和基本定义，引起读者的兴趣。
文章结构部分则给出本文的整体框架和各个章节的内容安排，让读者对全文有一个大致的了解。
目的部分说明了本文撰写的目的和意义，即为了研究和探索电位器消抖电路的原理和设计要点。
正文部分是文章的主体部分，包含了电位器消抖电路的原理和设计要点两个章节。
原理部分将详细介绍电位器消抖电路的工作原理、组成结构以及基本特点，让读者对电位器消抖电路有一个清晰的认识。
设计要点部分则强调电位器消抖电路设计过程中需要注意的关键要素，包括参数选择、电路布局、抗干扰能力等方面的内容。
ad5254数字电位器工作原理
ad5254数字电位器工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠AD5254这个数字电位器呀。
这玩意儿可有点意思呢。
AD5254是一种数字控制的电位器，就像是一个超级智能的可变电阻。
咱们先从它的基本结构说起哈。
它就像一个小盒子，里面藏着好多电路元件的小秘密。
这个数字电位器呢，有好几个重要的部分。
它有一些引脚，就像小触角一样，和外部的电路连接起来。
这些引脚可是起着非常关键的作用的，就像桥梁一样，把AD5254和其他电路小伙伴连接起来，让它们可以互相沟通、传递信号。
那它到底是怎么实现像传统电位器那样改变电阻值的功能的呢？这就很有趣啦。
传统的电位器呢，是通过一个滑动的触头在电阻体上滑动来改变电阻值的。
而AD5254这个数字电位器呢，它是靠数字信号来控制的。
想象一下，就像是有一个小魔法师在里面，根据你给它的数字指令，来调整它的等效电阻值。
这个数字指令就像是魔法咒语一样。
AD5254内部有一些特殊的电路结构，这些结构可以把接收到的数字信号转化成对应的电阻值变化。
比如说，你给它一个特定的数字代码，它就会让内部的一些开关或者电路连接方式发生改变。
这就好比是在一个复杂的迷宫里，根据你给的提示，改变里面的通道一样。
它可能是通过控制内部的晶体管或者其他电子元件的导通和截止状态，来实现对等效电阻的调整。
它的工作还和它的存储功能有关系呢。
这个数字电位器可以记住你给它的设置。
就像一个小宠物一样，你教它一个小技能，它就会一直记着。
这是因为它内部有存储单元，这个存储单元就像是它的小脑袋，把你之前设定好的电阻值对应的数字信号保存起来。
这样下次它工作的时候，就可以直接按照这个记忆来调整自己的电阻值啦。
而且呀，AD5254在很多电路里都能发挥大作用。
在音频电路里，它可以用来调整音量大小。
你想啊，当你在听音乐的时候，通过给AD5254发送不同的数字信号，就可以轻松地改变声音的大小，就像你有一个魔法遥控器一样。
在一些传感器电路里，它也能派上用场。
反射式光纤位移传感器测距原理实验
反射式光纤位移传感器测距原理实验一.实验目的1.了解光纤传输的基本原理2.了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能3.利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。
二.实验原理１．光导纤维与光纤传感器的一般原理图１光纤的基本结构光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。
如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。
包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。
当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。
这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。
由于外界因素（如温度、压力、电场、磁场、振动等）对光纤的作用，引起光波特性参量（如振幅、相位、偏振态等）发生变化。
因此人们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可以通过光特性参量的变化来检测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工作原理。
２．反射式位移传感器的结构原理反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。
其原理如图２所示：光纤采用Ｙ型结构，两束多模光纤，一端合并组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。
光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。
当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。
显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。
随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。
图３所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。
反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
图２反射式位移传感器原理图３反射式光纤位移传感器的输出特性实验仪器：SET-QX型光纤位移传感器实验箱。
基于WiFi技术的火灾报警监测系统设计
现代电子技术Modern Electronics Technique2022年5月1日第45卷第9期May 2022Vol.45No.90引言随着科技的发展，电子产品给人类的生活带来了巨大的便利，同时，生活中到处充满了火灾隐患，如果能够预先采取预防措施，很多火灾都可以被消灭于萌芽状态，避免人员和财产损失，具有现实意义[1⁃3]。
本设计主要针对人员比较密集的小型场所，为人们提供一种操作简单、价格低廉且实用性高的智能火灾报警装置。
基于WiFi 技术的火灾报警监测系统设计雷文礼1，2，张鑫3，雷洋2，贾琨2（1.西北工业大学电子信息学院，陕西西安710072；2.延安大学陕西省能源大数据智能处理省市共建重点实验室，陕西延安716000；3.延安大学附属医院，陕西延安716000）摘要：火灾给人民的生命和财产安全带来极大的威胁，其造成的各方面损失无法估量，对生态平衡造成的破坏几乎不可逆转，因此，各个国家都投入大量的人力、财力，试图通过先进的技术方法防止大范围火灾的发生。
文中设计了一种基于51单片机并结合手机APP 实时监控的火灾报警监测系统，以51单片机为主控，利用温度传感器和烟雾传感器准确检测场所内的实时环境并将数据通过WiFi 模块传输到终端进行监测；各环境参数值大于等于预先设定的报警数值时会进行声光报警，提醒场所人员和监测人员采取紧急应对措施。
该系统注重在中小型生活场所中的可推广性，安装方便、操作简单且价格低廉，为中小型场所生活民众的安全提供了保障，并为相关火灾报警监测系统设计提供了参考。
关键词：火灾报警监测系统；51单片机；WiFi 模块；温度传感器；烟雾传感器；环境参数中图分类号：TN709⁃34；TN99文献标识码：A文章编号：1004⁃373X （2022）09⁃0093⁃05Design of fire alarm monitoring system based on WiFi technologyLEI Wenli 1，2，ZHANG Xin 3，LEI Yang 2，JIA Kun 2（1.School of Electronics and Information ，Northwestern Polytechnical University ，Xi ’an 710072，China ；2.Shaanxi Key Laboratory of Intelligent Processing for Big Energy Data ，Yan ’an University ，Yan ’an 716000，China ；3.Affiliated Hospital of Yan ’an University ，Yan ’an 716000，China ）Abstract ：Fire poses a great threat to the safety of people ′s lives and property.The losses caused by fire are incalculable and the damage to the ecological balance is almost irreversible.Therefore ，all countries have invested a lot of human and financial resources to try to prevent the occurrence of large⁃scale fire with advanced technologies and methods.On the basis of 51single⁃chip microcomputer （SCM ），a fire alarm monitoring system in combination with mobile phone APP real⁃time monitoring is designed.The 51SCM is used as the main control.The temperature sensor and smoke sensor are used to accurately detect the real⁃time environment in the place and transmit the data to the terminal by the WiFi module for monitoring.When the value of each environment parameter is greater than or equal to the preset alarm value ，an audible and visual alarm will be issued to remind the site personnel and monitoring personnel to take emergency response measures.The system lays emphasis on thepopularization in small and medium ⁃sized living places ，and has the advantages of easy installation ，simple operation and low price.Therefore ，it provides a guarantee for the safety of people living in small and medium⁃sized places and a reference for the design of relevant fire alarm and monitoring system.Keywords ：fire alarm monitoring system ；51SCM ；WiFi module ；temperature sensor ；smoke sensor ；environment parameterDOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2022.09.017引用格式：雷文礼，张鑫，雷洋，等.基于WiFi 技术的火灾报警监测系统设计[J].现代电子技术，2022，45（9）：93⁃97.收稿日期：2021⁃10⁃26修回日期：2021⁃11⁃18基金项目：国家自然科学基金项目（61661049）；陕西省能源大数据智能处理省市共建重点实验室开放基金（IPBED11，IPBED1）；延安大学博士科研启动项目（YDBK2018⁃39）；延安大学研究生教育创新计划项目（YCX2021070）；延安大学疫情防控应急科研项目（ydfk007，ydfk062）；延安大学研究生“疫情防控和经济社会发展”专项研究项目（YCX2022075，YCX2022079）93现代电子技术2022年第45卷该系统由单片机进行控制，通过传感器对周围环境进行感知，检测出当时环境的温度、湿度和烟雾浓度等各种环境参数[4⁃6]，并以电压信号的形式经过A/D 转换、滤波、线性化后发送给单片机，经单片机处理后再发送给显示端显示，同时利用WiFi 模块实时发送到手机APP 上进行实时监控。
如何正确选择电路中的电位器
如何正确选择电路中的电位器电位器，也称为可调电阻器或电压分压器，是电路中常用的元件之一。
它可以用来调节电路中的电压、电流和功率等参数，起到精确控制的作用。
正确选择电路中的电位器对于电路的正常运行和性能优化至关重要。
本文将介绍如何正确选择电路中的电位器。
一、电位器的基本原理电位器是由一个可变的电阻组成的，其内部结构通常包括一个旋转轴和一个旋转电阻。
通过旋转电阻器，可以改变电位器两个接口之间的电阻值，从而实现对电路中电流和电压的调节。
二、选择电位器的参数在选择电位器时，我们需要考虑以下几个参数：1. 额定电阻值：电位器具有一定的电阻范围，我们需要根据具体的电路要求选择合适的额定电阻值。
一般来说，额定电阻值应略大于电路中实际使用的电阻值，以确保能够满足电路的需求。
2. 额定功率：电位器的额定功率是指其能够承受的最大功率。
在选择电位器时，需要根据电路中的电流和电压来确定合适的额定功率。
若电路中的功率较高，应选择功率较大的电位器以避免过载和损坏。
3. 分辨率：电位器的分辨率是指电位器调节时的最小变化量。
在一些对调节精度要求较高的电路中，需要选择分辨率较高的电位器，以确保能够满足精确调节的需求。
4. 温度系数：电位器的温度系数是指在不同温度下电位器电阻值变化的比例。
在一些对温度变化敏感的电路中，需要选择温度系数较小的电位器，以确保调节的稳定性。
三、选择不同类型的电位器根据具体的电路应用需求，我们可以选择不同类型的电位器，如下所示：1. 旋转电位器：旋转电位器是最常见的一种类型，其通过旋转变化电阻值。
根据旋转轴的不同位置，可以分为单圈和多圈两种。
单圈旋转电位器适用于调节幅度较小的电路，而多圈旋转电位器适用于需要大范围调节的电路。
2. 滑动电位器：滑动电位器是通过滑动触点变化电阻值。
它适用于一些对调节灵敏度和稳定性要求较高的电路，如音量调节器等。
3. 数字电位器：数字电位器是指使用数字信号来控制电位器的调节，具有较高的精度和稳定性，适用于一些对调节精度要求较高的电路，如高精度测试仪器等。
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数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪李震春;许积文;陈国华【摘要】本文针对传统电位器调节特性和调节灵敏度测量装置的缺点,对其进行了数字化设计与改进.在原有实验仪器的基础上,将机械式电位器用数字电位器替代,并利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端位置进行了控制和显示.数字电位器的使用有效解决了机械电位器滑动端位置读数误差大的问题,改进后的装置不仅可精确地控制和显示数字电位器的滑动端位置,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相一致.【期刊名称】《大学物理》【年(卷),期】2019(038)007【总页数】5页(P31-35)【关键词】数字电位器;调节特性;调节灵敏度【作者】李震春;许积文;陈国华【作者单位】桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】O441.1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[1]，另外电位器本身是一个很好的位置传感器[2]，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[3-7]. 传统的电位器调节特性和调节灵敏度实验装置中，由于采用的机械式电位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，导致电位器的滑动端位置读数误差较大，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. 文献[5]提出用电阻箱来代替电位器，这种办法理论上应能解决电位器滑动端位置精确可控的问题，但由于电阻箱阻值不同时，其精度不同，使得等效滑动端位置读数也存在很大的误差，而且实验操作过程非常繁琐.针对以上问题，本文在原有实验仪器的基础上进行了改进，用数字电位器代替原来的机械式电位器，并利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端RW位置进行控制和显示.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. 指示灯图1 数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪结构示意图1 数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪如图1所示，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连接的数字电位器、键盘、数码管、电源及电源开关和指示灯. 数字电位器的型号为X9C104，其最大电阻R0为100 kΩ，阻值的变化为阶梯式，台阶编号从0—99共100个台阶[8]. 键盘顺序设6个独立按键，第一按键或第二按键每按下并释放一次，数字电位器的RW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RW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RW端位置置0台阶或置99台阶. 数码管为两位LED共阴数码管，用于显示数字电位器RL、RW端之间的台阶数. 单片机的型号为STC89C52，当键盘向单片机发送数字电位器滑动端位置控制指令时，单片机根据指令要求，一方面向数字电位器发送控制信号，执行该指令的操作，另一方面把当前数字电位器滑动端位置发送给数码管显示，从而实现数字电位器滑动端位置可精确控制和显示.图2为数字电位器分压电路图，数字电压表的内阻大到可以忽略其对电路的影响(相当于断路)，那么负载R两端的电压为(1)图2 分压电路图式(1)中，RWL表示数字电位器的滑动端RW与低电压端RL之间的电阻，令Umax=E，引进参数为滑动端RW的相对位置，称为电路特征系数，则有(2)对于不同的k值，x与U/Umax的关系为分压特性曲线.电位器本身也是一个位置传感器，传感器输出的变化量ΔU或ΔI与引起该变化量的输入变化量Δx之比称为灵敏度. 对电位器而言，因为输入的变化量是通过调节滑动端的位置来实现的，故称之为调节灵敏度，它表征传感器对输入量变化的反应能力[7]. 由于数字电位器阻值的变化为阶梯式，某位置电阻的最小变化量为2台阶所对应的电阻ΔR0，即Δx=ΔR0/R0. 对式(2)微分后，整理可得(3)令分压调节灵敏度SV=ΔU/(UmaxΔx)，则对于不同的k值，x与SV的关系为分压调节灵敏度曲线.图3为数字电位器限流电路图，数字电流表的内阻小到可以忽略其对电路的影响(相当于短路)，那么流过负载R的电流为(4)图3 限流电路图式(4)中，RHW表示数字电位器的高电压端RH与滑动端RW之间的电阻，RWL表示数字电位器的滑动端RW与低电压端RL之间的电阻，令引进参数则有(5)对于不同的k值，x与I/Imax的关系为限流特性曲线.对式(5)微分后，整理可得(6)令限流调节灵敏度SI= ΔI/(ImaxΔx)，则对于不同的k值，x与SI的关系为限流调节灵敏度曲线.2 实验数据实验中使用的数字电压表量程为10 V，其精度为4位；数字电流表量程为2 mA，其精度为4位半；数字电位器的型号为C9C104，其总电阻实测R0=102.5636kΩ，最大允许电流3 mA.实验中负载电阻R分别取100 kΩ和10 kΩ，测得改进装置分压电路和限流电路的调节特性和调节灵敏度实验数据见表1和表2.整理表1实验数据得表3，其中，ΔU为不同台阶位置时电压增量，Δx为滑动端RW的相对微小变化量，本实验中Δx=2/99，分别用式(2)和式(3)拟合表3数据，得到分压特性曲线和分压调节灵敏度曲线，并与相应的理论曲线作对比见图4和图5.表1 分压电路的调节特性与调节灵敏度实验数据X/台阶号110203040506070809098R=100kΩUX/V0.0460.4230.8071.161.5091.8712.2672.7153.2453.9024.564UX-1/V0.0000.3940.7701.1261.4721.8342.2242.6683.1883.8304.475UX+1/V0.09 30.4740.8451.1941.5461.9112.3112.7653.3093.9794.657R=10kΩUX/V0.0390.2410.3510.4430.5410.6590.8181.0561.4562.2954.180UX-1/V0.0000.2260.3420.4340.5300.6460.7991.0281.4042.1713.793UX+1/V0.07 40.2540.3610.4520.5520.6730.8381.0881.5132.4364.658表2 限流电路的调节特性与调节灵敏度实验数据X/台阶号110203040506070809098R=100kΩIX/mA0.02360.02470.02610.02770.02950.03150.03380.03650.03970.043 40.0470IX-1/mA0.02340.02460.02600.02750.02930.03130.03360.03620.03930.04300.0 465IX+1/mA0.02370.02480.02630.02790.02970.03170.03410.03680.04000. 04390.0475R=10kΩIX/mA0.04270.04690.05180.05840.06700.07840.09450.11900.16020.245 50.4269IX-1/mA0.04230.04640.05120.05770.06600.07710.09260.11590.14900.23310.3 908IX+1/mA0.04320.04740.05290.05920.06800.07980.09650.12220.16610. 25940.4709表3 分压电路的调节特性与调节灵敏度数据整理x/相对位置1/9910/9920/9930/9940/9950/9960/9970/9980/9990/9998/99R=100kΩU/Umax0.0100.0910.1730.2490.3240.4020.4870.5830.6970.8380.980ΔU/( UmaxΔx)0.9890.8500.7970.7230.7870.8180.9251.0311.2861.5841.935R=10 kΩU/Umax0.0080.0520.0750.0950.1160.1420.1760.2270.3130.4930.897ΔU/( UmaxΔx)0.7860.2980.2020.1910.2340.2870.4140.6381.1582.8169.192图4 分压特性拟合曲线与理论曲线对比图图5 分压调节灵敏度拟合曲线与理论曲线对比图拟合得到的电路特征系数k与理论值对比结果见表4，其中，电路特征系数k的理论值按k=R/R0计算，相对误差=|拟合值-理论值|/理论值×100%计算. 从图4、图5和表4可以看出，改进装置测定的分压特性曲线和分压调节灵敏度曲线与理论具有较好的一致性. 负载R=100 kΩ时，分压调节灵敏度电路特征系数k拟合值与理论值的相对误差略大，这是由于灵敏度太小，电压表精度不够引起的.表4 分压电路特征系数k拟合值与理论值的比较负载R/kΩ曲线类型分压电路特征系数k拟合值理论值相对误差100分压特性0.9729分压调节灵敏度0.99920.9750.2%2.5%10分压特性0.0976分压调节灵敏度0.09610.09750.1%1.4%整理表2实验数据得表5，分别用式(4)和式(5)拟合表5数据，得到限流特性曲线和限流调节灵敏度曲线，并与相应的理论曲线作对比见图6和图7.拟合得到的电路特征系数k与理论值对比结果见表6. 从图6、图7和表6可以看出，改进装置测定的限流特性曲线和限流调节灵敏度曲线与理论也具有较好的一致性. 负载R=100 kΩ时，限流调节灵敏度电路特征系数k拟合值与理论值的相对误差略大，是由于灵敏度太小，电流表精度不够所引起的.图6 限流特性拟合曲线与理论曲线对比图图7 限流调节灵敏度拟合曲线与理论曲线对比图表5 限流电路的调节特性与调节灵敏度数据整理x/相对位置1/9910/9920/9930/9940/9950/9960/9970/9980/9990/9998/99R=100kΩI/Imax0.49680.52000.54950.58320.62110.66320.71160.76840.83580.913 70.9895ΔI/(ImaxΔx)0.31260.20840.31260.41680.41680.41680.52110.62530. 72950.93791.0421R=10kΩI/Imax0.09070.09960.11000.12400.14230.16650.20070.25270.34020.521 30.9066ΔI/(ImaxΔx)0.09460.10510.17870.15770.21020.28380.41000.66221. 79752.76468.4199表6 限流电路特征系数k拟合值与理论值的比较负载R/kΩ曲线类型限流电路特征系数k拟合值理论值相对误差100限流特性0.9745限流调节灵敏度0.92280.97500.05%5.3%10限流特性0.0989限流调节灵敏度0.09810.09751.4%0.6%3 改进装置特点分析第一，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RW位置、无机械磨损、耐震动、噪声小、寿命长等优点，因而，用数字电位器代替机械电位器，能有效地减少机械式电位器RW位置读数误差较大的问题，测定的电位器调节特性和调节灵敏度曲线与理论具有很好的一致性.第二，利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端RW位置进行控制和显示，使学生控制和读取数字电位器滑动端位置十分方便，直观，有利于按时完成实验，满足学生的学习需求[9].第三，该改进装置能消除实验中人为的读数误差，实验数据可靠、稳定、重复性高，比如实验过程中，发现某个位置的读数有问题，可以准确的定位到该位置去检验．第四，若实验用的电表为电磁表，则内阻一般不能忽略，此时电路特征系数k为电表内阻的函数，该改进装置测得的电路特征系数与理论值误差很小，我们可以通过拟合某调节特性或调节灵敏度曲线求得电路特征系数，从而计算出电表的内阻，因此该改进装置也提供一种全新的测量电表内阻的新方法.通过对传统电位器调节特性和调节灵敏度测量仪进行的改进，有效解决机械式电位器RW位置读数误差大的问题，测定的电位器调节特性和调节灵敏度曲线与理论具有很好的一致性. 利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端RW位置进行控制和显示，使学生控制和读取数字电位器滑动端位置十分方便直观，消除了实验中人为的读数误差，实验数据可靠稳定,重复性高.【相关文献】[1] 沙占友.数字电位器设计原理与应用[M]. 北京:机械工业出版社, 2007：21-22.[2] 杨帆，吴晗平,等.传感器技术及其应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2010：26-35.[3] 梁莹.在物理实验教学中培养学生的科学实验素质和能力—以变阻器的使用与电路控制为例[J]. 物理通报, 2016, 10：86-90.[4] 张兆奎.大学物理实验[M]. 北京:高等教育出版社， 2016：381-385.[5] 陈兰莉.大学物理实验[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2013：224-227.[6] 杨广武.大学物理实验[M]. 天津:天津大学出版社, 2009：108-110.[7] 刘列, 杨建坤.变阻器的负载特性和调节灵敏度研究[J].大学物理实验, 1999, 12(4)：30-33.[8] 纪宗南.高精度的数字电位器X9C103[J]. 集成电路应用, 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