Ce este un potențiometru: construcție și funcționarea sa

Potențiometrul este un instrument electric folosit pentru măsurarea CEM (forță electromotivă) a unei celule date, rezistența internă a unei celule. Și, de asemenea, este folosit pentru a compara CEM ale diferitelor celule. Se poate folosi și ca rezistor variabil în majoritatea aplicațiilor. Aceste potențiometre sunt utilizate în cantități uriașe la fabricarea echipamentelor electronice care oferă o modalitate de reglare circuite electronice astfel încât să se obțină ieșirile corecte. Deși utilizarea lor cea mai evidentă trebuie să fie pentru controlul volumului la radiouri și alte echipamente electronice utilizate pentru audio.

Potentiometru Pin Out

Diagrama cu știfturi a potențiometrului Trimpot este prezentată mai jos. Aceste potențiometre sunt disponibile în diferite forme și includ trei conductoare. Aceste componente pot fi așezate cu ușurință pe o placă pentru o prototipare ușoară. Acest potențiometru include un buton peste el și este folosit pentru a-și schimba valoarea prin schimbarea acestuia.

Fixați din potențiometru

Pin1 (capăt fix): Conexiunea acestui capăt fix 1 se poate face la un finisaj al căii rezistive

Pin2 (capăt variabil): Conectarea acestui capăt variabil se poate face conectându-l la ștergător, astfel încât să ofere tensiune variabilă

Pin3 (capăt fix): Conectarea acestui alt capăt fix se poate face conectându-l la alt finisaj al căii rezistive

Cum se selectează un potențiometru?

Potențiometrul mai este numit POT sau rezistor variabil. Acestea sunt utilizate pentru a oferi o rezistență variabilă doar prin schimbarea butonului de pe potențiometru. Clasificarea acestui lucru se poate face pe baza a doi parametri importanți, cum ar fi rezistența (R-ohmi) și puterea (P-wați).

Potențiometru

Rezistența potențiometrului în caz contrar, valoarea sa decide în principal câtă rezistență dă fluxului curent. Când valoarea rezistenței este mare, atunci va curge valoarea mai mică a curentului. Unele dintre potențiometre sunt 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Clasificarea rezistențelor depinde în principal de cât de mult curent permite să circule prin el, ceea ce este cunoscut sub numele de putere nominală. Puterea nominală a unui potențiometru este de 0,3 W și, prin urmare, poate fi utilizată pur și simplu pentru circuite cu curent redus.

Există încă mai multe tipuri de potențiometre și selectarea lor depinde în principal de anumite necesități, cum ar fi următoarele.

• Necesitățile structurii
• Caracteristicile schimbării rezistenței
• Alegeți tipul de potențiometru pe baza necesităților de utilizare
• Alegeți parametrii în funcție de necesitățile circuitului

Principiul construcției și funcționării

Potențiometrul constă dintr-un fir rezistiv lung L format din magnum sau cu constantan și o baterie de EMF V. cunoscută. Această tensiune se numește tensiunea celulei conducătorului auto . Conectați cele două capete ale firului rezistiv L la bornele bateriei așa cum se arată mai jos, să presupunem că acesta este un aranjament principal al circuitului.

Un terminal al altei celule (al cărui EMF E urmează să fie măsurat) se află la un capăt al circuitului primar și un alt capăt al terminalului celulei este conectat la orice punct de pe firul rezistiv printr-un galvanometru G. Acum să presupunem că acest aranjament este un circuit secundar. Aranjamentul potențiometrului așa cum se arată mai jos.

Construcția potențiometrului

Principiul de bază al funcționării se bazează pe faptul că căderea potențialului pe orice porțiune a firului este direct proporțională cu lungimea firului, cu condiția ca firul să aibă o secțiune transversală uniformă și curentul constant care curge prin el. „Când nu există nicio diferență de potențial între oricare două noduri, va curge curent electric”.

Acum firul potențiometrului este de fapt un fir cu rezistivitate ridicată (ῥ) cu o secțiune transversală uniformă A. Astfel, pe tot firul are o rezistență uniformă. Acum, acest terminal potențiometru conectat la celula cu EMF V ridicat (neglijând rezistența sa internă) numită celulă driver sau sursa de tensiune. Să curentul prin potențiometru este I și R este rezistența totală a potențiometrului.

Apoi prin legea lui Ohms V = IR

Știm că R = ῥL / A

Astfel, V = I ῥL / A

Deoarece ῥ și A sunt întotdeauna constante, iar curentul I este menținut constant de un reostat.

Deci L ῥ / A = K (constantă)

Astfel, V = KL. Acum, să presupunem că o celulă E cu EMF mai mică decât celula driver este introdusă în circuit așa cum se arată mai sus. Spuneți că are EMF E. Acum, în firul potențiometrului, spuneți lungimea x potențiometrul a devenit E.

E = L ῥx / A = Kx

Când această celulă va fi introdusă în circuit așa cum se arată în figura de mai sus, cu un joc conectat la lungimea corespunzătoare (x), nu va exista flux de curent prin galvanometru, deoarece atunci când diferența de potențial este egală cu zero, nu va curge curent prin ea .

Deci galvanometrul G prezintă detectarea nulului. Atunci lungimea (x) se numește lungimea punctului nul. Acum, cunoscând constanta K și lungimea x. Putem găsi CEM necunoscut.

E = L ῥx / A = Kx

În al doilea rând, EMF din două celule poate fi, de asemenea, comparat, lăsând prima celulă a EMF E1 să aibă un punct nul la o lungime = L1 și a doua celulă a EMF E2 să arate un punct nul la lungime = L2

Atunci,

E1 / E2 = L1 / L2

De ce este ales potențiometrul peste voltmetru?

Când folosim voltmetrul, curentul circulă prin circuit și, din cauza rezistenței interne a celulei, întotdeauna potențialul terminal va fi mai mic decât potențialul real al celulei. În acest circuit, când diferența de potențial este echilibrată (folosind o detectare a nulului Galvanometru), nu circulă curent în circuit, astfel încât potențialul terminal va fi egal cu potențialul real al celulei. Deci, putem înțelege că voltmetrul măsoară potențialul terminal al unei celule, dar aceasta măsoară potențialul real al celulei. Simbolurile schematice ale acestuia sunt prezentate mai jos.

Simboluri potențiometru

Tipuri de potențiometre

Un potențiometru este, de asemenea, cunoscut sub numele de oală. Acești potențiometri au trei conexiuni terminale. Un terminal conectat la un contact glisant numit ștergător și celelalte două terminale este conectat la o pistă de rezistență fixă. Ștergătorul poate fi deplasat de-a lungul pistei rezistive fie prin utilizarea unui control liniar de glisare sau a unui contact „ștergător” rotativ. Atât comenzile rotative, cât și cele liniare au aceeași funcționare de bază.

Cea mai comună formă a potențiometrului este potențiometrul rotativ cu o singură rotație. Acest tip de potențiometru este adesea utilizat în controlul volumului audio (conicitate logaritmică), precum și în multe alte aplicații. Diferite materiale sunt utilizate pentru a construi potențiometre, inclusiv compoziția carbonului, cermet, plastic conductiv și film metalic.

Potențiometre rotative

Acestea sunt cel mai comun tip de potențiometre, în care ștergătorul se deplasează de-a lungul unei căi circulare. Aceste potențiometre sunt utilizate în principal pentru a obține o sursă de tensiune modificabilă la o fracțiune de circuite. Cel mai bun exemplu al acestui potențiometru rotativ este controlerul de volum al unui tranzistor radio în care butonul rotativ controlează alimentarea cu curent către amplificator.

Acest tip de potențiometru include două contacte terminale unde o rezistență consistentă poate fi localizată într-un model semicircular. Și, de asemenea, include un terminal în mijloc care este aliat la rezistență utilizând un contact glisant care este conectat printr-un buton rotativ. Contactul glisant poate fi rotit rotind butonul peste rezistența semicirculară. Tensiunea acestuia poate fi obținută printre cele două contacte de rezistență și alunecare. Aceste potențiometre sunt utilizate oriunde este necesar controlul tensiunii de nivel.

Potențiometre liniare

În aceste tipuri de potențiometre, ștergătorul se deplasează de-a lungul unei căi liniare. De asemenea, cunoscut sub numele de slide slide, glisor sau fader. Acest potențiometru este similar cu cel rotativ, dar în acest potențiometru, contactul glisant pur și simplu s-a rotit liniar pe rezistor. Conexiunea celor două terminale ale rezistorului este conectată la sursa de tensiune. Un contact glisant pe rezistor poate fi mutat folosind o cale care este conectată prin rezistor.

Terminalul rezistorului este conectat la culisarea care este conectată la un finisaj al ieșirii circuitului și un alt terminal este conectat la celălalt finisaj al ieșirii circuitului. Acest tip de potențiometru este utilizat mai ales pentru a calcula tensiunea într-un circuit. Este folosit pentru a măsura rezistența internă a celulei bateriei și, de asemenea, este utilizat în sistemele de amestecare a egalizatorului de sunet și muzică.

Potențiometru mecanic

Există diferite tipuri de potențiometre disponibile pe piață, deoarece tipurile mecanice sunt utilizate pentru controlul manual pentru a schimba rezistența, precum și ieșirea dispozitivului. Cu toate acestea, un potențiometru digital este utilizat pentru a-și schimba rezistența în mod automat pe baza stării date. Acest tip de potențiometru funcționează cu precizie ca un potențiometru și rezistența acestuia poate fi schimbată prin comunicare digitală, cum ar fi SPI, I2C, mai degrabă decât prin rotirea directă a butonului.

Acești potențiometri sunt numiți POT datorită structurii sale în formă de POT. Include trei terminale precum i / p, o / p și GND, împreună cu un buton pe vârful său. Acest buton funcționează ca un control pentru a controla rezistența rotind-o în cele două direcții, ca în sensul acelor de ceasornic, altfel în sens invers acelor de ceasornic.

Principalul dezavantaj al potențiometrelor digitale este că acestea sunt pur și simplu influențate de diferiți factori de mediu, cum ar fi murdăria, praful, umezeala etc. Pentru a depăși aceste dezavantaje, au fost implementate potențiometrele digitale (digiPOT). Aceste potențiometre pot funcționa în medii precum praf, murdărie, umiditate fără a-i modifica funcționarea.

Potențiometru digital

Potențiometrele digitale sunt, de asemenea, numite digiPOT sau rezistențe variabile care este folosit pentru a controla semnalele analogice folosind microcontrolere. Aceste tipuri de potențiometre oferă o rezistență o / p care poate fi modificată în funcție de intrările digitale. Uneori, acestea sunt numite și RDAC-uri (convertoare rezistive digital-analog). Controlul acestui digipot se poate face prin semnale digitale mai degrabă decât prin mișcare mecanică.

Fiecare pas de pe scara rezistorului include un comutator care este conectat la terminalul o / p al potențiometrului digital. Raportul rezistenței în potențiometru poate fi determinat prin pasul ales peste scară. În general, acești pași sunt indicați cu o valoare de biți, de exemplu. 8 biți sunt egali cu 256 de pași.

Acest potențiometru folosește protocoale digitale precum I²C altfel SPI Bus (Serial Peripheral Interface) pentru semnalizare. Cele mai multe dintre aceste potențiometre utilizează memorie pur și simplu volatilă, astfel încât să nu-și amintească locul lor odată ce au fost oprite și locul lor final poate fi stocat prin FPGA sau microcontrolerul la care sunt conectate.

Caracteristici

caracteristicile unui potențiometru include următoarele.

• Este extrem de precis, deoarece funcționează mai degrabă pe tehnica de evaluare decât pe tehnica de deviere pentru a determina tensiunile neidentificate.
• Determină punctul de echilibru altfel nul, care nu are nevoie de putere pentru dimensiune.
• Funcționarea potențiometrului este liberă de rezistența sursei, deoarece nu există curent de curent pe tot potențiometrul, deoarece este echilibrat.
• Principalele caracteristici ale acestui potențiometru sunt rezoluția, conicitatea, codurile de marcare și rezistența hop on / hop off

Sensibilitatea potențiometrului

Sensibilitatea potențiometrului poate fi definită ca cea mai mică variație de potențial care se calculează cu ajutorul unui potențiometru. Sensibilitatea sa depinde în principal de valoarea gradientului potențial (K). Când valoarea gradientului potențial este mică, diferența de potențial pe care o poate calcula un potențiometru este mai mică, iar apoi sensibilitatea potențiometrului este mai mare.

Deci, pentru o anumită diferență potențială, sensibilitatea potențiometrului poate crește prin creșterea lungimii potențiometrului. Sensibilitatea potențiometrului poate fi, de asemenea, mărită din următoarele motive.

• Prin mărirea lungimii potențiometrului
• Prin scăderea fluxului de curent în circuit printr-un reostat
• Ambele tehnici vor ajuta la reducerea valorii gradientului potențial și la creșterea rezistivității.

Diferența dintre potențiometru și voltmetru

Principalele diferențe dintre potențiometru și voltmetru sunt discutate în tabelul de comparație.

Reostat vs Potențiometru

Principalele diferențe dintre reostat și potențiometru sunt discutate în tabelul de comparație.

Măsurarea tensiunii cu potențiometru

Măsurarea tensiunii se poate face folosind un potențiometru într-un circuit. Este un concept foarte simplu. În circuit, reostatul trebuie reglat și fluxul de curent prin rezistor poate fi reglat astfel încât pentru fiecare unitate de lungime a rezistorului, să poată fi scăzută o tensiune exactă.

Acum trebuie să fixăm un finisaj al ramurii la rezistor începând, în timp ce celălalt capăt poate fi conectat la contactul glisant al rezistorului folosind un galvanometru. Deci, acum trebuie să deplasăm contactul glisant peste rezistor până când galvanometrul afișează deviația zero. Odată ce galvanometrul atinge stările zero, atunci trebuie să notăm citirea poziției pe scara rezistorului și pe baza căreia putem descoperi tensiunea din circuit. Pentru o mai bună înțelegere, putem regla tensiunea pentru fiecare unitate de lungime a rezistorului.

Avantaje

avantajele potențiometrului include următoarele.

• Nu există nicio șansă de a obține erori, deoarece folosește metoda de reflexie zero.
• Standardizarea se poate face folosind direct o celulă normală
• Se folosește pentru a măsura emf-urile mici datorită faptului că sunt foarte sensibile
• Pe baza cerinței, lungimea potențiometrului poate fi mărită pentru a obține precizie.
• Când potențiometrul este utilizat în circuit pentru măsurare, atunci acesta nu atrage niciun curent.
• Se utilizează pentru a măsura rezistența interioară a unei celule, precum și pentru a compara e.m.f. a două celule, dar prin utilizarea unui voltmetru, nu este posibil.

Dezavantaje

dezavantajele potențiometrului include următoarele.

• Utilizarea potențiometrului nu este convenabilă
• Aria secțiunii transversale a firului potențiometrului trebuie să fie consistentă, astfel încât să nu fie posibilă practic.
• În timp ce faceți un experiment, temperatura firului trebuie să fie stabilă, dar acest lucru este greu din cauza fluxului curent.
• Principalul dezavantaj al acestui lucru este că are nevoie de o forță uriașă pentru a-și muta ștergătorul sau contactele glisante. Există eroziune din cauza mișcării ștergătorului. Deci scade viața traductorului
• Lățimea de bandă este limitată.

Celula driverului potențiometrului

Potențiometrul este utilizat pentru a măsura tensiunea prin evaluarea tensiunii de măsurare pe rezistența potențiometrului cu tensiunea. Deci, pentru funcționarea potențiometrului, ar trebui să existe o sursă de tensiune care să fie aliată pe circuitul unui potențiometru. Un potențiometru poate fi acționat de sursa de tensiune care este furnizată de celulă, cunoscută sub numele de celulă driver.

Această celulă este utilizată pentru a furniza curentul pe toată rezistența potențiometrului. Rezistența și produsul actual al potențiometrului vor oferi o tensiune completă a dispozitivului. Deci, această tensiune poate fi ajustată pentru a modifica sensibilitatea potențiometrului. De obicei, acest lucru se poate face prin reglarea curentului pe toată rezistența. Un reostat este conectat cu celula driverului în serie.

Fluxul de curent pe toată rezistența poate fi controlat folosind un reostat care este conectat în serie cu celula driverului. Deci, tensiunea celulei șoferului trebuie să fie mai bună în comparație cu tensiunea măsurată.

Aplicațiile potențiometrelor

Aplicațiile potențiometrului includ următoarele.

Potențiometru ca divizor de tensiune

Potențiometrul poate fi lucrat ca un divizor de tensiune pentru a obține o tensiune de ieșire reglabilă manual la glisor dintr-o tensiune de intrare fixă ​​aplicată peste cele două capete ale potențiometrului. Acum, tensiunea de sarcină în RL poate fi măsurată ca

Circuitul divizorului de tensiune

VL = R2RL. VS / (R1RL + R2RL + R1R2)

Control audio

Potențiometrele glisante, una dintre cele mai frecvente utilizări pentru potențiometrele moderne de mică putere sunt ca dispozitive de control audio. Atât ghivecele glisante (fadere), cât și potențiometrele rotative (butoane) sunt utilizate în mod regulat pentru atenuarea frecvenței, reglarea volumului și pentru diferite caracteristici ale semnalelor audio.

Televiziune

Potențiometrele au fost folosite pentru a controla luminozitatea imaginii, contrastul și răspunsul culorilor. Un potențiometru a fost adesea folosit pentru a regla „menținerea verticală”, ceea ce a afectat sincronizarea dintre semnalul de imagine recepționat și circuitul de baleiaj intern al receptorului ( un multi-vibrator ).

Traductoare

Una dintre cele mai frecvente aplicații este măsurarea deplasării. Pentru a măsura deplasarea corpului, care este mobil, este conectat la elementul glisant situat pe potențiometru. Pe măsură ce corpul se mișcă, poziția glisorului se schimbă, de asemenea, în consecință, astfel încât rezistența dintre punctul fix și glisor să se schimbe. Datorită acestui fapt, tensiunea peste aceste puncte se schimbă, de asemenea.

Schimbarea rezistenței sau a tensiunii este proporțională cu schimbarea deplasării corpului. Astfel, schimbarea tensiunii indică deplasarea corpului. Aceasta poate fi utilizată pentru măsurarea deplasării translaționale și rotaționale. Deoarece aceste potențiometre funcționează pe principiul rezistenței, ele sunt numite și potențiometre rezistive. De exemplu, rotația arborelui poate reprezenta un unghi, iar raportul de diviziune a tensiunii poate fi proporțional cu cosinusul unghiului.

Astfel, totul este vorba o prezentare generală a ceea ce este un potențiometru , pinout, construcția sa, diferite tipuri, cum să selectați, caracteristici, diferențe, avantaje, dezavantaje și aplicațiile sale. Sperăm că ați înțeles mai bine aceste informații. În plus, orice întrebări referitoare la acest concept sau proiecte electrice și electronice , vă rugăm să oferiți sugestiile dvs. valoroase comentând în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția unui potențiometru rotativ?