使用基于阻力的计算器进行模拟

下次你需要计算几个数字时，不要急着拿起数字计算器。相反，你可以收集一些可变电阻器（也称为电位器），并将它们连接到模拟数学装置中。通过旋转电位器的旋钮并用数字万用表测量产生的电压或电阻，你可以执行简单的乘法和加法，而无需使用微处理器。

材料：

• 数字万用表
• 三个 1K 欧姆线性电位器
• 10K 欧姆线性电位器
• LM7810稳压器
• 0.33µF电解电容
• 0.1µF电解电容
• SPST 开/关拨动开关
• 四个 25/32 x 15/32 英寸旋钮
• 红色接线柱
• 黑色接线柱
• 香蕉对香蕉电缆
• 两节 9 伏电池
• 两个 9 伏电池盒
• 5.5 x 8.66 英寸项目盒
• 一卷 22 号规格的连接线

工具：

• 钢丝钳
• 烙铁
• 螺丝刀
• 电钻
• 5/16 英寸钻头

指示：

1. 按照我们的原理图，使用 7810 稳压器构建 10 伏电源。
2. 将一个电池座的黑线焊接到另一个电池座的红线上，将两个 9 伏电池座串联在一起。
3. 为电位器和接线柱钻孔；您可以使用我们的原理图的钻孔模板作为指导。
4. 将连接电池盒后剩余的红线焊接到开关上的红色 (+) 接线柱上。
5. 将剩余的黑线焊接到开关上的黑色 (-) 接线柱上。
6. 将两个 1K 欧姆线性电位器串联焊接，创建一个可帮助您执行简单加法的电路。
7. 将一个 1K 欧姆线性电位器和 10K 欧姆线性电位器焊接在一起作为分压器，构成乘法电路。
8. 根据我们的原理图将电源连接到分压器电位器。使用接线柱将黑色 (-) 和红色 (+) 线连接在一起。
9. 将串联电位器和分压器电位器连接到相应的万用表输入端。分压器用于乘法，将通过接线柱和香蕉对香蕉电缆连接到万用表。串联电位器用于加法，焊接到万用表的两个探头上。剪掉探头并将剩余的每根电线焊接到串联电位器的一端，以此来准备探头。
10. 将电位器和电源放置在项目盒内。
11. 将旋钮固定到每个电位器的轴上。
12. 顺时针标记每个加法电路旋钮的范围，从 1 到 10。接下来，顺时针标记乘法电路旋钮的范围，从 1 到 0。（请参阅上图以获取指导。）
13. 将万用表的欧姆表调至 2,000 欧姆进行加法运算，并使用串联电位器的旋钮计算总和。对于乘法运算，使用万用表的电压表（设置为 20 直流伏特）并测量分压器电位器旋钮的乘积。

手术：

万用表有两种模式。欧姆表显示串联电位器的和，电压表显示分压电位器的乘积。

添加：

将万用表的红色探针线连接到万用表的 VΩmA (+) 输入端，将黑色探针线连接到万用表的 COM (-) 输入端，以设置万用表的加法计算。打开万用表并将其选择器拨盘设置为欧姆表功能，设置范围为 2,000 欧姆。旋转加法电位器上的每个旋钮，并在万用表显示屏上观察总和。

乘法：

将红色香蕉对香蕉电缆连接到万用表的 VΩmA (+) 输入端，将黑色香蕉对香蕉电缆连接到万用表的 COM (-) 输入端，以设置万用表的乘法功能。将每根电缆的另一端插入匹配颜色的接线柱。打开万用表，将其选择拨盘移至电压表功能，并将范围设置为 20 伏。打开 SPST 开关。（注意：此开关通过分压器电位器发送 10 伏直流电。）转动每个乘法电位器，并在万用表显示屏上查看乘积。

笔记：

模拟计算器的乘法功能有两个值得注意的特点：

乘积为小数。这是因为电位器充当分压器。例如，第一个电位器将参考电压（即 10 伏特直流电）除以二，这相当于将参考电压乘以 0.5。同样，第二个电位器将第一个乘积乘以 0.5。因此，如果将每个电位器都放在中间位置，万用表将显示乘积 2.50，即 ((10 * 0.5) * 0.5) = 2.50。

模拟计算器乘法功能的第二个特点是存在明显的计算器错误。你能发现它吗？随着两节 9 伏电池开始失去电量，所得乘积将低于您的预期。例如，当两个电位器都设置为 1 时，预期的万用表显示将为 10 伏。然而，随着电池老化，当两个电位器都设置为 1 时，万用表可能会显示 9.55 伏。因此，我们的计算结果为：((9.55 * .5) * .5) = 2.39。

本文原载于《大众科学》杂志2014年8月号。