Перед Вами два переменных резистора, оба сопротивлением 10 кОм, но на одном в маркировке присутствует буква А, а во втором буква B. Чем же они отличаются?
Для ответа на этот вопрос, воспользуемся Arduino и построим график изменения сопротивления в зависимости от угла поворота ручки.
Скетч очень простой, измеряем значение напряжение на аналоговом входе, отправляем их в последовательный порт компьютера через равные промежутки времени. И по возможности равномерно вращаем ручку потенциометра.
Для резистора с маркировкой B10K в плоттере получается следующая картинка.
На графике: сначала ручка поворачивалась по часовой стрелке, потом против часовой стрелки 2 раза. Сопротивление данного резистора меняется равномерно при повороте ручки на один и тот же угол, поэтому на графике мы видим прямые линии, а сама характеристика называется линейной. Переменный резистор с такой характеристикой подойдет например для регулятора напряжения, или управления валом сервопривода (на какой угол повернули ручку на такой же угол повернулся и вал).
Проделаем тоже самое для потенциометра с маркировкой A10K.
Резисторы с такой характеристикой часто применяются в аудиоаппаратуре в качестве регуляторов громкости.
Почему резистор с линейной характеристикой не подходит для регулировки звука?
Наше ухо улавливает звуки столь сильно отличающиеся по мощности, благодаря некоторой системе автоматической регулировки чувствительности: по мере того как сила звука нарастает, чувствительность слуха уменьшается. Иными словами улавливая слабые звуки, наш слух в состоянии почувствовать разницу звуковой мощности на какие-то три десятые доли ватта, а улавливая очень громкие звуки, ухо замечают различие в громкости если она изменилась на несколько ватт. (во всех случаях речь идёт не о ваттах вообще, а о силе звука, то есть в ваттах на квадратный метр). Экспериментальные исследования показали что зависимость ощущения громкости от силы звука подчиняются логарифмическому закону.
Логарифм (десятичный) какого-либо числа - это есть показатель степени, в которую нужно возвести 10, чтобы получить данное число.
- lg100 = 2
- lg1000000 = 6
Логарифм, попросту говоря, цифра забравшаяся на место показателя степени, с огромной силой влияет на результат. Так например, если увеличить логарифм всего на 2 единицы, скажем с 2 до 4, то само число увеличится в 100 раз, а именно со 100 до 10000.
- lg100 = 2
- lg10000 = 4
Зависимость логарифма от самого числа, в котором он он относится, называется логарифмической зависимостью. Именно на неё и похожи зависимость ощущения громкости от силы звука, похоже и по форме , и по существу:
сильное изменение силы звука приводит к сравнительно небольшому изменению ощущение громкости. Это зависимость характерна кстати не только для слуха на других "приёмников" живой природы, получила название закона Вебера - Фехнера, по имени открывших её учёных математика и физиолога.
Для проверки закона Вебера - Фехнера на практике совсем не обязательно собирать регулятор громкости. Можно подключить к Arduino светодиод и поуправлять его яркостью.
Программа будет состоять из одной строчки:
Легко убедиться, что переменный резистор с обратно-логарифмической характеристикой подходит для этих целей гораздо лучше. (в данном случае глазу кажется, что происходит более плавное изменение яркости свечения, хотя построенные в первой части этой статьи графики утверждают обратное).
При подборе потенциометра для своих самоделок обязательно учитывайте его характеристику.
Полный список всех статей канала доступен по этой ссылке:
Всем удачи.
