リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

部品と材料

相互参照

Lessons in Electric Circuits, Volume 1 – Chapters 5, 7, 8

学習目標

回路図

リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

図解

リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

手順

この実験では、10 kΩポテンショメータをリウムスタットとして配線し、追加の固定抵抗器を直列・並列に組み合わせることで、その抵抗範囲を調整する方法を実演します。結果として得られるネットワークは、任意の望ましいスパンとゼロポイントオフセットに校正可能で、精密メーター回路に不可欠です。

まず、他のコンポーネントなしで10 kΩポテンショメータをリウムスタットとして配線。ワイパーをフルストローク動かすと、測定抵抗は添付図の通り0 Ω〜10 kΩをスムーズに掃引します。

リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

調整範囲の下限を引き上げたい場合（例：10 kΩ〜20 kΩのスパンでフルポット掃引を維持）、10 kΩ抵抗器を直列追加。ポテンショメータ回転しながら総抵抗測定。ゼロポイントが10 kΩ上方シフトするが、スパンは10 kΩのまま。

リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

ゼロポイントシフトは計量学でゼロキャリブレーションと呼ばれます。スパン（上限と下限の差）は、ポテンショメータ自体を変更するか回路トポロジーを修正しない限り不変です。

スパンを縮小するには、10 kΩ抵抗器をポテンショメータと並列接続。これにより最大到達抵抗が実質半分になり、0 kΩ〜10 kΩ掃引が5 kΩ〜10 kΩ範囲に変換。結果、キャリブレーションスパンは10 kΩ〜15 kΩになります。

リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

スパン拡大にはより高抵抗ポテンショメータが必要。直列・並列抵抗追加ではスパンは同一か縮小のみ。しかしゼロポイントは直列抵抗追加で任意に高くシフト可能。

複数の10 kΩ抵抗器を直並列ネットワークで創造的に組み合わせれば、多様な抵抗範囲を生成可能。例：以下の構成で7.5 kΩ〜10 kΩスパンが得られます。

リウムスタットと直並列抵抗ネットワークで抵抗範囲をカスタマイズ

このようなカスタムネットワークは、内部抵抗が測定レンジを決定するマルチメーターなどの機器設計で貴重です。ネットワークの精度が正確な読みを保証し、ポテンショメータが経年ドリフトを補正する微調整を提供。

異なる抵抗器配置で実験し、総抵抗範囲の変化を観察。直並列計算とキャリブレーションの原理を強化してください。

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産業技術