Что такое потенциометр: конструкция и принцип работы

Потенциометр - это электрический прибор, используемый для измерения ЭДС (электродвижущая сила) данной ячейки, внутреннее сопротивление ячейки. А также используется для сравнения ЭДС разных ячеек. Его также можно использовать как переменный резистор в большинстве приложений. Эти потенциометры используются в огромных количествах при производстве электронного оборудования, которое позволяет регулировать электронные схемы так что получаются правильные результаты. Хотя их наиболее очевидное использование должно быть для регуляторов громкости на радио и другом электронном оборудовании, используемом для звука.

Вывод потенциометра

Схема выводов потенциометра Trimpot показана ниже. Эти потенциометры доступны в различных формах и имеют три вывода. Эти компоненты можно легко разместить на макетной плате для облегчения создания прототипа. Этот потенциометр имеет ручку над ним, и он используется для изменения его значения путем его изменения.

Вывод из потенциометра

Контакт 1 (фиксированный конец): Соединение этого фиксированного конца1 может быть выполнено с одним концом резистивного пути.

Контакт 2 (переменный конец): Подключение этого регулируемого конца может быть выполнено путем подключения его к дворнику, чтобы он обеспечивал переменное напряжение.

Контакт 3 (фиксированный конец): Подключение этого другого фиксированного конца может быть выполнено путем подключения его к другому концу резистивного пути.

Как выбрать потенциометр?

Потенциометр также называют POT или переменным резистором. Они используются для обеспечения переменного сопротивления путем простого изменения ручки потенциометра. Классифицировать это можно на основе двух важных параметров, таких как сопротивление (R-Ом) и номинальная мощность (P-Вт).

Потенциометр

Сопротивление потенциометра в противном случае его значение в основном определяет, какое сопротивление он придает току. Когда значение резистора высокое, будет течь меньший ток. Некоторые потенциометры: 500 Ом, 1 кОм, 2 кОм, 5 кОм, 10 кОм, 22 кОм, 47 кОм, 50 кОм, 100 кОм, 220 кОм, 470 кОм, 500 кОм, 1M.

Классификация резисторов в основном зависит от того, какой ток они пропускают через них, что известно как номинальная мощность. Номинальная мощность потенциометра составляет 0,3 Вт, поэтому его можно использовать просто для слаботочных цепей.

По-прежнему существует несколько видов потенциометров, и их выбор в основном зависит от определенных потребностей, таких как следующие.

• Необходимость структуры
• Характеристики изменения сопротивления
• Выберите тип потенциометра в зависимости от необходимости использования
• Выбирайте параметры исходя из потребностей схемы

Конструкция и принцип работы

Потенциометр состоит из длинного резистивного провода L, изготовленного из магнума или константана, и батареи с известной ЭДС V. Это напряжение называется напряжение ячейки драйвера . Подключите два конца резистивного провода L к клеммам батареи, как показано ниже, предположим, что это схема первичной цепи.

Одна клемма другой ячейки (ЭДС которой должна быть измерена) находится на одном конце первичной цепи, а другой конец клеммы ячейки подключен к любой точке резистивного провода через гальванометр G. Теперь давайте предположим, что это расположение вторичный контур. Расположение потенциометра показано ниже.

Конструкция потенциометра

Основной принцип работы этого основан на том факте, что падение потенциала на любой части провода прямо пропорционально длине провода при условии, что провод имеет равномерную площадь поперечного сечения и постоянный ток, протекающий по нему. «Когда между любыми двумя узлами нет разницы потенциалов, будет течь электрический ток».

Теперь провод потенциометра на самом деле представляет собой провод с высоким удельным сопротивлением (with) с однородной площадью поперечного сечения A. Таким образом, по всей длине провода он имеет одинаковое сопротивление. Теперь этот вывод потенциометра подключен к ячейке с высоким ЭДС V (без учета ее внутреннего сопротивления), называемой ячейкой драйвера или источником напряжения. Пусть ток через потенциометр равен I, а R - полное сопротивление потенциометра.

Тогда по закону Ома V = IR

Мы знаем, что R = ῥL / A

Таким образом, V = I ῥL / A

As ῥ и A всегда постоянны, а ток I поддерживается постоянным с помощью реостата.

Итак, L ῥ / A = K (постоянная)

Таким образом, V = KL. Теперь предположим, что ячейка E с более низкой ЭДС, чем ячейка драйвера, включена в схему, как показано выше. Скажем, у него есть ЭДС E. Теперь в проводе потенциометра, скажем, на длине x, потенциометр стал E.

E = L ῥx / A = Kx

Когда эта ячейка будет включена в схему, как показано на рисунке выше, с соединителем, подключенным к соответствующей длине (x), через гальванометр не будет протекать ток, потому что, когда разность потенциалов равна нулю, ток не будет проходить через него .

Таким образом, гальванометр G показывает нулевое обнаружение. Тогда длина (x) называется длиной нулевой точки. Теперь зная константу K и длину x. Мы можем найти неизвестную ЭДС.

E = L ῥx / A = Kx

Во-вторых, EMF двух ячеек также может сравниваться, пусть первая ячейка EMF E1 имеет нулевую точку на длине = L1, а вторая ячейка EMF E2 показывает нулевую точку на длине = L2.

Потом,

E1 / E2 = L1 / L2

Почему выбирается потенциометр, превышающий вольтметр?

Когда мы используем вольтметр, ток течет по цепи, и из-за внутреннего сопротивления ячейки всегда потенциал клемм будет меньше фактического потенциала ячейки. В этой схеме, когда разность потенциалов уравновешена (с использованием обнаружения нуля гальванометра), в цепи не течет ток, поэтому потенциал на клеммах будет равен фактическому потенциалу ячейки. Итак, мы можем понять, что вольтметр измеряет конечный потенциал ячейки, но он измеряет фактический потенциал ячейки. Схематические обозначения этого показаны ниже.

Символы потенциометров

Типы потенциометров

Потенциометр также широко известен как горшок. Эти потенциометры имеют три клеммных соединения. Одна клемма подключена к скользящему контакту, называемому стеклоочистителем, а две другие клеммы подключены к дорожке с фиксированным сопротивлением. Стеклоочиститель может перемещаться по резистивной дорожке либо с помощью линейного скользящего регулятора, либо с помощью поворотного контакта 'дворника'. Как поворотные, так и линейные регуляторы работают одинаково.

Наиболее распространенной формой потенциометра является поворотный потенциометр на один оборот. Этот тип потенциометра часто используется для регулировки громкости звука (логарифмический конус), а также во многих других приложениях. Для изготовления потенциометров используются различные материалы, в том числе углеродный состав, металлокерамика, проводящий пластик и металлическая пленка.

Поворотные потенциометры

Это наиболее распространенный тип потенциометров, в которых стеклоочиститель движется по круговой траектории. Эти потенциометры в основном используются для подачи переменного напряжения на часть цепей. Лучшим примером этого поворотного потенциометра является контроллер громкости радиотранзистора, в котором вращающаяся ручка регулирует подачу тока на усилитель.

Этот тип потенциометра включает в себя два клеммных контакта, на которых можно расположить постоянное сопротивление в полукруглой модели. А также он включает в себя клемму посередине, которая связана с сопротивлением с помощью скользящего контакта, который подключается через вращающуюся ручку. Скользящий контакт можно повернуть, повернув ручку над полукруглым сопротивлением. Напряжение этого может быть получено между двумя контактами сопротивления и скольжения. Эти потенциометры используются везде, где требуется контроль уровня напряжения.

Линейные потенциометры

В этих типах потенциометров стеклоочиститель движется по линейной траектории. Также известен как слайдер, слайдер или фейдер. Этот потенциометр аналогичен поворотному типу, но в этом потенциометре скользящий контакт просто линейно вращается на резисторе. Две клеммы резистора подключаются к источнику напряжения. Скользящий контакт на резисторе можно перемещать, используя путь, подключенный через резистор.

Вывод резистора подключен к скользящему элементу, который подсоединен к одному концу выхода схемы, а другой вывод подсоединен к другому концу вывода схемы. Этот вид потенциометра в основном используется для расчета напряжения в цепи. Он используется для измерения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи, а также используется в системах микширования звука и музыкального эквалайзера.

Механический потенциометр

На рынке доступны различные виды потенциометров, в которых механические типы используются для ручного управления для изменения сопротивления, а также выхода устройства. Однако цифровой потенциометр используется для автоматического изменения его сопротивления в зависимости от заданного состояния. Этот тип потенциометра работает точно как потенциометр, и его сопротивление можно изменить с помощью цифровой связи, такой как SPI, I2C, вместо того, чтобы поворачивать ручку напрямую.

Эти потенциометры называются POT из-за их конструкции в форме POT. Он включает в себя три терминала, такие как i / p, o / p и GND, а также ручку на его вершине. Эта ручка работает как элемент управления для управления сопротивлением, вращая ее в двух направлениях, например, по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Основным недостатком цифровых потенциометров является то, что на них просто влияют различные факторы окружающей среды, такие как грязь, пыль, влажность и т. Д. Для преодоления этих недостатков были реализованы цифровые потенциометры (digiPOT). Эти потенциометры могут работать в таких средах, как пыль, грязь, влажность, не изменяя своей работы.

Цифровой потенциометр

Цифровые потенциометры также называются digiPOT или переменные резисторы который используется для управления аналоговыми сигналами с помощью микроконтроллеров. Потенциометры этих типов обеспечивают сопротивление размыкания / размыкания, которое можно изменять в зависимости от цифровых входов. Иногда их также называют RDAC (резистивные цифро-аналоговые преобразователи). Управление этим цифровым устройством может осуществляться с помощью цифровых сигналов, а не с помощью механического движения.

Каждая ступенька резисторной лестницы включает в себя один переключатель, который подключен к клемме o / p цифрового потенциометра. Соотношение сопротивлений в потенциометре можно определить через выбранную ступеньку по лестнице. Обычно эти шаги обозначаются, например, битовым значением. 8 бит равны 256 шагам.

Этот потенциометр использует цифровые протоколы, такие как I²C или шину SPI (последовательный периферийный интерфейс) для передачи сигналов. В большинстве этих потенциометров используется просто энергозависимая память, поэтому они не запоминают свое место после отключения питания, и их последнее место может быть сохранено через FPGA или микроконтроллер, к которому они подключены.

Характеристики

В характеристики потенциометра включая следующее.

• Он чрезвычайно точен, поскольку он работает с методом оценки, а не с методом отклонения для определения неустановленных напряжений.
• Он определяет точку баланса, в противном случае нулевую, что не требует мощности для измерения.
• Потенциометр работает без сопротивления источника, так как через потенциометр не протекает ток, поскольку он сбалансирован.
• Основными характеристиками этого потенциометра являются разрешение, конусность, коды маркировки и сопротивление скачку / скачку.

Чувствительность потенциометра

Чувствительность потенциометра можно определить как наименьшее изменение потенциала, которое рассчитывается с помощью потенциометра. Его чувствительность в основном зависит от значения градиента потенциала (K). Когда значение градиента потенциала низкое, разность потенциалов, которую может вычислить потенциометр, меньше, и тогда чувствительность потенциометра больше.

Таким образом, при заданном различии потенциалов чувствительность потенциометра может увеличиваться за счет увеличения длины потенциометра. Чувствительность потенциометра также можно увеличить по следующим причинам.

• Увеличивая длину потенциометра
• За счет уменьшения протекания тока в цепи через реостат.
• Оба метода помогут уменьшить значение градиента потенциала и увеличить удельное сопротивление.

Разница между потенциометром и вольтметром

Основные различия между потенциометром и вольтметром обсуждаются в сравнительной таблице.

Реостат против потенциометра

Основные различия между реостатом и потенциометром обсуждаются в сравнительной таблице.

Измерение напряжения потенциометром

Измерение напряжения может быть выполнено с помощью потенциометра в цепи - это очень простая концепция. В схеме должен быть отрегулирован реостат, и ток через резистор может быть отрегулирован так, чтобы для каждой единицы длины резистора могло падать точное напряжение.

Теперь нам нужно прикрепить один конец ответвления к началу резистора, а другой конец можно подключить к скользящему контакту резистора с помощью гальванометра. Итак, теперь мы должны перемещать скользящий контакт по резистору, пока гальванометр не покажет нулевое отклонение. Как только гальванометр достигает своего нулевого состояния, мы должны записать показание положения на шкале резистора и на основе этого мы можем определить напряжение в цепи. Для лучшего понимания мы можем отрегулировать напряжение для каждой единицы длины резистора.

Преимущества

В преимущества потенциометра включая следующее.

• Нет никаких шансов получить ошибки, потому что он использует метод нулевого отражения.
• Стандартизация может быть выполнена напрямую с помощью обычной ячейки.
• Он используется для измерения малых ЭДС из-за высокой чувствительности
• В зависимости от требований, длина потенциометра может быть увеличена для получения точности.
• Когда потенциометр используется в цепи для измерения, он не потребляет ток.
• Он используется для измерения внутреннего сопротивления ячейки, а также для сравнения ЭДС. двух ячеек, но с помощью вольтметра это невозможно.

Недостатки

В недостатки потенциометра включая следующее.

• Использование потенциометра неудобно
• Площадь поперечного сечения провода потенциометра должна быть одинаковой, так что это практически невозможно.
• Во время эксперимента температура проволоки должна быть стабильной, но это сложно из-за протекания тока.
• Главный недостаток этого в том, что для перемещения их дворников или скользящих контактов требуется огромное усилие. Возникает эрозия из-за движения дворника. Таким образом сокращается срок службы преобразователя.
• Пропускная способность ограничена.

Ячейка драйвера потенциометра

Потенциометр используется для измерения напряжения путем оценки измеренного напряжения на сопротивлении потенциометра с напряжением. Таким образом, для работы потенциометра должен быть источник напряжения, подключенный к цепи потенциометра. Потенциометр может работать от источника напряжения, который обеспечивается ячейкой, известной как ячейка драйвера.

Эта ячейка используется для подачи тока через сопротивление потенциометра. Сопротивление и текущее произведение потенциометра обеспечат полное напряжение устройства. Таким образом, это напряжение можно отрегулировать, чтобы изменить чувствительность потенциометра. Обычно это можно сделать, регулируя ток по всему сопротивлению. Реостат последовательно соединен с ячейкой драйвера.

Протекание тока через сопротивление можно контролировать с помощью реостата, который последовательно соединен с ячейкой драйвера. Таким образом, напряжение ячейки драйвера должно быть лучше по сравнению с измеренным напряжением.

Применение потенциометров

Области применения потенциометра включают следующее.

Потенциометр как делитель напряжения

Потенциометр может работать как делитель напряжения для получения регулируемого вручную выходного напряжения на ползунке из фиксированного входного напряжения, приложенного к двум концам потенциометра. Теперь напряжение нагрузки на RL можно измерить как

Схема делителя напряжения

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

Управление звуком

Скользящие потенциометры, одно из наиболее распространенных применений современных маломощных потенциометров, - это устройства управления звуком. Как скользящие потенциометры (фейдеры), так и поворотные потенциометры (ручки) регулярно используются для ослабления частоты, регулировки громкости и различных характеристик аудиосигналов.

Телевидение

Потенциометры использовались для управления яркостью, контрастностью и цветовым откликом изображения. Потенциометр часто использовался для регулировки «вертикального удержания», что влияло на синхронизацию между принимаемым сигналом изображения и внутренней схемой развертки приемника ( мультивибратор ).

Преобразователи

Одно из наиболее распространенных приложений - измерение смещения. Для измерения смещения корпус, который подвижен, подключен к скользящему элементу, расположенному на потенциометре. По мере движения тела положение ползунка также изменяется соответственно, поэтому изменяется сопротивление между фиксированной точкой и ползунком. Из-за этого изменяется и напряжение на этих точках.

Изменение сопротивления или напряжения пропорционально изменению смещения тела. Таким образом, изменение напряжения указывает на смещение тела. Его можно использовать для измерения поступательного и вращательного смещения. Поскольку эти потенциометры работают по принципу сопротивления, их также называют резистивными потенциометрами. Например, вращение вала может представлять угол, а коэффициент деления напряжения может быть сделан пропорциональным косинусу угла.

Таким образом, это все о обзор того, что такое потенциометр , распиновка, конструкция, разные типы, как выбрать, характеристики, отличия, достоинства, недостатки и применение. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту информацию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или электротехнические и электронные проекты , пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос: какова функция поворотного потенциометра?