3.8: Potenciómetro de precisión

PARTES Y MATERIALES

• Dos potenciómetros de una sola vuelta, de forma cónica lineal, 5 kΩ cada uno (Radio Shack catálogo # 271-1714)
• Un potenciómetro de cono lineal de una sola vuelta, 50 kΩ (Catálogo Radio Shack # 271-1716)
• Caja de montaje de plástico o metal
• Tres postes de unión tipo jack “banana”, u otro hardware de terminal, para la conexión al circuito del potenciómetro (catálogo Radio Shack # 274-662 o equivalente)

Este es un proyecto útil para quienes quieren un potenciómetro de precisión sin gastar mucho dinero. Normalmente, los potenciómetros de varias vueltas se utilizan para obtener relaciones precisas de división de voltaje, pero existe una alternativa más económica utilizando múltiples potenciómetros de una sola vuelta (a veces llamados “3/4 vueltas”) conectados entre sí en una red divisora compuesta.

Debido a que este es un proyecto útil, recomiendo construirlo en forma permanente utilizando alguna forma de cerramiento del proyecto. Proveedores como Radio Shack ofrecen bonitas cajas de proyecto, pero las cajas compradas en una ferretería general son mucho menos costosas, si un poco feas. Lo último en bajo costo para una caja nueva son las cajas de plástico que se venden como cajas de interruptores de luz y receptáculos para cableado eléctrico doméstico.

Las tomas “Banana” permiten la conexión temporal de cables de prueba y cables de puente equipados con extremos de enchufe “banana” coincidentes. La mayoría de los cables de prueba de multímetro tienen este estilo de enchufe para su inserción en las tomas del medidor. Los tapones tipo banana se llaman así por su aspecto oblongo formado por tiras de acero para resortes, que mantienen un contacto firme con las paredes del gato cuando se insertan. Algunos gatos tipo banana se llaman postes de encuadernación porque también permiten que los cables lisos se unan firmemente. Los postes de encuadernación tienen mangas atornilladas que se ajustan sobre un poste de metal. El manguito se utiliza como una tuerca para asegurar un alambre envuelto alrededor del poste, o insertado a través de un orificio perpendicular perforado a través del poste. Una breve inspección de cualquier poste vinculante aclarará esta descripción verbal.

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 6: “Circuitos Divisores y Leyes de Kirchhoff”

Objetivos de aprendizaje

• Práctica de soldadura
• Función y funcionamiento del potenciómetro

Diagrama esquemático

Ilustracion

INSTRUCCIÓN

Es esencial que los cables de conexión estén soldados a los terminales del potenciómetro, no retorcidos ni encintados. Dado que la acción del potenciómetro depende de la resistencia, la resistencia de todas las conexiones de cableado debe controlarse cuidadosamente al mínimo. La soldadura asegura una condición de baja resistencia entre los conductores unidos, y también proporciona muy buena resistencia mecánica para las conexiones.

Cuando el circuito esté ensamblado, conecte una batería de 6 voltios a los dos postes de unión externos. Conecte un voltímetro entre el poste del “limpiaparabrisas” y el terminal negativo (-) de la batería. Este voltímetro medirá la “salida” del circuito.

El circuito funciona según el principio de rango comprimido: el rango de salida de voltaje de este circuito disponible ajustando el potenciómetro R ₃ está restringido entre los límites establecidos por los potenciómetros _R1 y _R2. En otras palabras, si _R1 y _R2 se fijaran en la salida de 5 voltios y 3 voltios, respectivamente, de una batería de 6 voltios, el rango de voltajes de salida obtenibles ajustando R ₃ estaría restringido de 3 a 5 voltios para la rotación completa de ese potenciómetro. Si solo se usara un solo potenciómetro en lugar de este circuito de tres potenciómetros, la rotación completa produciría un voltaje de salida de 0 voltios a voltaje completo de la batería. La “compresión de rango” que proporciona este circuito permite un ajuste de voltaje más preciso de lo que normalmente se obtendría usando un solo potenciómetro.

Operar esta red de potenciómetros es más complejo que usar un solo potenciómetro. Para comenzar, gire el potenciómetro R ₃ completamente en el sentido de las agujas del reloj, de modo que su limpiaparabrisas esté en la posición completa “arriba” como se hace referencia al diagrama esquemático (eléctricamente “más cercano” al terminal del limpiaparabrisas R ₁). Ajustar el potenciómetro _R1 hasta que se alcance el límite de voltaje superior, como lo indica el voltímetro.

_{Gire el potenciómetro R 3 completamente en sentido contrario a las agujas del reloj, de modo que su limpiaparabrisas esté en la posición completa “hacia abajo” como se hace referencia al diagrama esquemático (eléctricamente “más cercano” al terminal del limpiaparabrisas R2).} Ajustar el potenciómetro _R2 hasta que se alcance el límite de voltaje inferior, como lo indica el voltímetro.

Cuando se ajusta el potenciómetro R ₁ o R ₂, interfiere con el ajuste previo del otro. _{En otras palabras, si R1 se ajusta inicialmente para proporcionar un límite de voltaje superior de 5.000 voltios de una batería de 6 voltios, y luego R 2 se ajusta para proporcionar alguna tensión límite inferior diferente a la que era antes, R1 ya no se establecerá en 5.000 voltios.}

Para obtener límites precisos de voltaje superior e inferior, gire R ₃ completamente en el sentido de las agujas del reloj para leer y ajustar el voltaje de R ₁, luego gire R ₃ completamente en sentido antihorario para leer y ajustar el voltaje de _R2, repitiéndose según sea necesario.

Técnicamente, este fenómeno de un ajuste que afecta al otro se conoce como interacción, y suele ser indeseable debido al esfuerzo extra requerido para establecer y restablecer los ajustes. La razón por la que _R1 y _R2 se especificaron como 10 veces menos resistencia que R ₃ es para minimizar este efecto. Si los tres potenciómetros fueran de igual valor de resistencia, la interacción entre _R1 y _R2 sería más severa, aunque manejable con paciencia. Tenga en cuenta que no es necesario establecer con precisión los límites de voltaje superior e inferior para que este circuito logre su objetivo de mayor precisión. Siempre y cuando el rango de ajuste de R ₃ esté comprimido a un valor menor que el voltaje completo de la batería, disfrutaremos de una mayor precisión que la que podría proporcionar un solo potenciómetro.

Una vez que se han establecido los límites de voltaje superior e inferior, el potenciómetro _R3 se puede ajustar para producir un voltaje de salida en cualquier lugar entre esos límites.