Determinación de la resistencia de salida del sensor del potenciómetro con resistencia paralela

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Los datos

Estoy tratando de entender un circuito de sensores que he encontrado, que he simplificado de la siguiente manera:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

En resumen, es un segmento de potenciómetro en paralelo con una resistencia de valor más bajo. La tensión de salida en Vwiper se alimenta a una ECU automotriz. No puedo medir la resistencia del potenciómetro sin modificar el circuito, pero en aras del ejemplo, le he dado a Rpot un valor de 1K.

  • Entiendo que la resistencia paralela (Rpar) limitará el rango de resistencia del potenciómetro al valor de la resistencia paralela.
  • También he leído que la curva de resistencia observada en la posición del limpiaparabrisas Vwiper vs. potenciómetro no debe ser lineal.

Actualización: después de la respuesta en las respuestas, simplifiqué aún más el circuito y modelé el potenciómetro como dos resistencias cuyo valor depende de la posición del limpiador:

Elvoltajeaumentalinealmenteconlaposiciónenlosresultadosdelasimulación,loqueparececonfirmarsepormismedicionesenelcircuitofísico.

TambiénhemedidolaposicióndeRwipervsenelcircuitoreal,quenopareceserlineal.Esunapequeñatiradepotenciómetro,porloquelamediciónnoesexactamenteprecisa:

Observe cómo la resistencia de salida comienza a aproximadamente 65, los picos a ca. 250 Ω y termina disminuyendo al valor de Rpar (30). Supongo que comienza a los 65 porque la posición de reposo del limpiaparabrisas no baja completamente a 0 Ω.

Para obtener más fondo (omitir si no es necesario), el sensor tiene una pista de resistencia continua, dividida en 7 segmentos. Cada segmento de la pista tiene una resistencia paralela como la que se muestra, cada una con un valor decreciente en la progresión logarítmica. He agrupado el resto de los segmentos apilados en R4 para simplificar.

La salida, tomada entre Vwiper y GND, es una curva logarítmica. Creo que el propósito de los segmentos y las resistencias paralelas es hacer una aproximación por partes para obtener esta curva de voltaje.

La pregunta

Puedo medir y trazar el voltaje de salida, pero de alguna manera no puedo entender cómo funciona realmente la red de resistencias.

En otras palabras, dado este circuito simplificado, me gustaría entender y, si es posible, trazar, cómo varía la resistencia de salida entre Vwiper y Vinit en función de el recorrido del limpiaparabrisas.

Han pasado muchos años desde que hice un análisis de circuito, por lo que cualquier indicador sería útil en la pregunta:

  • ¿Cuál es la ecuación que determina la resistencia de salida vista desde Vwiper?
pregunta John M

3 respuestas

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La ecuación donde Rlow es la resistencia del lado bajo del potenciómetro

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

R = Rlow || (Rpot-Rlow + Rpar) = Rlow * (Rpot-Rlow + Rpar) / (Rlow + Rpot-Rlow + Rpar) = Rlow * (Rpot-Rlow + Rpar) / (Rpot + Rpar)

Puede encontrar el valor del bote del valor máximo que es ~ 260 ohmios

R tiene un máximo en Rlow = Rpot-Rlow + Rpar (ambas pats son iguales) y Rlow = 2 * Rmax = 520 ohm

Desde aquí descubrimos que Rpot = 2 * Rlow - Rpar = 1010 ohm, su suposición fue cercana.

Para un potenciómetro lineal, el gráfico R (% Rlow de Rpot) tiene este aspecto:

Como ves, no se parece a tu gráfico, eso significa que el bote no es lineal.

    
respondido por el Dorian
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Si mide la resistencia entre Vwiper y GND, entonces R4 y la fuente de voltaje no importan y pueden eliminarse para mayor claridad. Si mide desde Vinit, entonces R2 también es irrelevante.

Lo que dejaste con dos resistencias en paralelo, con un limpiador que mide desde 0 en la parte inferior hasta Rpot || Rpar en la parte superior.

Ahora, para entender la resistencia en el medio, sugiero que reemplace Rpar con un cable, ya que su resistencia es muy pequeña en comparación con Rpot. Todo lo que harás es hacer que la resistencia del limpiaparabrisas 0 en ambos extremos, y tu gráfico sea simétrico.

Ahora, a medida que mueva el limpiaparabrisas, irá más y más lejos del final, aumentando la resistencia a (Rpot / 2) || (Rpot / 2) en el medio. Luego se acercará más al otro extremo, reduciendo finalmente la resistencia a 0. Por cierto, esto le brinda una manera fácil de medir el valor real de Rpot.

Si devuelves a Rpar a la imagen, verás que todo lo que hace es subir un lado de la curva, sesgando un poco.

Espero que esto te proporcione suficientes indicaciones para llegar a una ecuación.

    
respondido por el Maple
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No permita que el hecho de que haya un potenciómetro en el circuito lo confunda. En cualquier configuración, puede reemplazar el potenciómetro con dos resistencias fijas. Una vez que haya hecho eso, tendrá que resolver una red de 4 resistencias simple.

Resuelva esto en la mayor cantidad de configuraciones de potes que desee para obtener un gráfico de voltaje en función de la posición del pot.

Con un poco de matemáticas adicionales que definen las dos resistencias con las que está modelando el potenciómetro, puede escribir la ecuación de forma cerrada de la tensión de salida en función de la posición del potenciómetro.

    
respondido por el Olin Lathrop

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