Què és un potenciòmetre: construcció i funcionament

El potenciòmetre és un instrument elèctric que s’utilitza per mesurar CEM (força electromotriu) d’una determinada cèl·lula, la resistència interna d’una cèl·lula. I també s’utilitza per comparar els CEM de diferents cèl·lules. També es pot utilitzar com a resistència variable en la majoria d'aplicacions. Aquests potenciòmetres s'utilitzen en grans quantitats en la fabricació d'equips electrònics que proporcionen una forma d'ajust circuits electrònics de manera que s’obtenen les sortides correctes. Tot i que el seu ús més evident ha de ser per a controls de volum en ràdios i altres equips electrònics que s’utilitzen per a l’àudio.

Potenciómetre Pin Out

A continuació es mostra el diagrama de pins del potenciòmetre Trimpot. Aquests potenciòmetres estan disponibles en diferents formes i inclouen tres cables. Aquests components es poden col·locar fàcilment en una taula de treball per prototipar-los fàcilment. Aquest potenciòmetre inclou un botó sobre ell i s’utilitza per canviar el seu valor canviant-lo.

Fixa el potenciómetre

Pin1 (extrem fix): La connexió d’aquest extrem fix 1 es pot fer a un final del camí resistiu

Pin2 (extrem variable): La connexió d’aquest extrem variable es pot fer connectant-lo a l’eixugaparabrises de manera que proporciona voltatge variable

Pin3 (extrem fix): La connexió d’aquest altre extrem fix es pot fer connectant-lo a un altre acabat del camí resistiu

Com seleccionar un potenciòmetre?

El potenciòmetre també s’anomena POT o resistència variable. S’utilitzen per proporcionar una resistència variable només canviant el comandament del potenciòmetre. La classificació d'això es pot fer basant-se en dos paràmetres importants com la resistència (R-ohms) i la potència (P-Watts).

Potenciòmetre

La resistència del potenciòmetre en cas contrari, el seu valor determina principalment quanta resistència dóna al flux de corrent. Quan el valor de la resistència és elevat, flueix el menor valor de corrent. Alguns dels potenciòmetres són 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

La classificació de les resistències depèn principalment de la quantitat de corrent que permeti fluir-hi, cosa que es coneix com a potència nominal. La potència nominal d’un potenciòmetre és de 0,3 W i, per tant, es pot utilitzar simplement per a circuits de baixa intensitat.

Encara hi ha diversos tipus de potenciòmetres i la seva selecció depèn principalment de certes necessitats com la següent.

• Les necessitats de l'estructura
• Les característiques del canvi de resistència
• Trieu el tipus de potenciòmetre en funció de les necessitats d’ús
• Trieu els paràmetres en funció de les necessitats del circuit

Principi de construcció i funcionament

El potenciòmetre consisteix en un llarg cable resistiu L format per magnum o amb constantan i una bateria de CEM coneguda V. Aquest voltatge s’anomena tensió de la cel·la del conductor . Connecteu els dos extrems del cable resistiu L als terminals de la bateria, tal com es mostra a continuació, suposem que es tracta d’un circuit principal.

Un terminal d’una altra cèl·lula (l’EMF del qual s’ha de mesurar) es troba en un extrem del circuit primari i un altre extrem del terminal de la cèl·lula està connectat a qualsevol punt del fil resistiu a través d’un galvanòmetre G. Ara suposem que aquesta disposició és un circuit secundari. La disposició del potenciòmetre com es mostra a continuació.

Construcció de potenciòmetre

El principi bàsic de funcionament es basa en el fet que la caiguda del potencial a través de qualsevol porció del fil és directament proporcional a la longitud del fil, sempre que el fil tingui una àrea de secció transversal uniforme i el corrent constant que hi circuli. 'Quan no hi ha diferències de potencial entre dos nodes, hi haurà corrent elèctric'.

Ara, el cable del potenciòmetre és en realitat un cable amb alta resistivitat (ῥ) amb una àrea de secció transversal uniforme A. Així, al llarg del fil té una resistència uniforme. Ara aquest terminal de potenciòmetre connectat a la cèl·lula d'alta EMF V (descuidant la seva resistència interna) anomenada cèl·lula controladora o la font de tensió. Deixem que el corrent a través del potenciòmetre sigui I i R sigui la resistència total del potenciòmetre.

Llavors per la llei d'Ohms V = IR

Sabem que R = ῥL / A

Per tant, V = I ῥL / A

Com ῥ i A són sempre constants i el corrent I es manté constant per un reòstat.

Per tant, L ῥ / A = K (constant)

Per tant, V = KL. Ara suposem que una cel·la E de CEM inferior a la cel·la controladora es posa al circuit tal com es mostra més amunt. Digueu que té EMF E. Ara, al fil del potenciòmetre, digueu-ne la longitud x el potenciòmetre s'ha convertit en E.

E = L ῥx / A = Kx

Quan aquesta cel·la es col·loqui al circuit tal com es mostra a la figura anterior amb un jokey connectat a la longitud corresponent (x), no hi haurà flux de corrent a través del galvanòmetre perquè quan la diferència de potencial és igual a zero, no hi fluirà cap corrent .

Així doncs, el galvanòmetre G mostra la detecció de nuls. Llavors, la longitud (x) s’anomena longitud del punt nul. Ara coneixent la constant K i la longitud x. Podem trobar la desconeguda EMF.

E = L ῥx / A = Kx

En segon lloc, també es pot comparar la EMF de dues cel·les, deixem que la primera cel·la de la EMF E1 tingui un punt nul a una longitud = L1 i la segona cel·la de la EMF E2 mostri un punt nul a la longitud = L2

Aleshores,

E1 / E2 = L1 / L2

Per què es tria el potenciòmetre sobre voltímetre?

Quan fem servir voltímetre, el corrent flueix pel circuit i, a causa de la resistència interna de la cèl·lula, el potencial terminal sempre serà inferior al potencial real de la cèl·lula. En aquest circuit, quan la diferència de potencial està equilibrada (mitjançant una detecció de nul galvanòmetre), no circula corrent al circuit, de manera que el potencial terminal serà igual al potencial real de la cèl·lula. Per tant, podem entendre que el voltímetre mesura el potencial terminal d’una cèl·lula, però això mesura el potencial real de la cèl·lula. A continuació es mostren els símbols esquemàtics.

Símbols del potenciòmetre

Tipus de potenciòmetres

Un potenciòmetre també es coneix comunament com a pot. Aquests potenciòmetres tenen tres connexions terminals. Un terminal connectat a un contacte lliscant anomenat eixugaparabrises i els altres dos terminals està connectat a una pista de resistència fixa. El netejador es pot moure al llarg de la pista resistiva, ja sigui mitjançant un control de lliscament lineal o un contacte de “netejador” rotatiu. Tant els controls rotatius com lineals tenen el mateix funcionament bàsic.

La forma més comuna del potenciòmetre és el potenciòmetre rotatiu d’un sol gir. Aquest tipus de potenciòmetre s'utilitza sovint en el control de volum d'àudio (conicitat logarítmica), així com en moltes altres aplicacions. S’utilitzen diferents materials per construir potenciòmetres, inclosa la composició de carboni, el cermet, el plàstic conductor i la pel·lícula metàl·lica.

Potenciòmetres rotatius

Aquests són el tipus de potenciòmetres més comú, on el netejador es mou al llarg d’un recorregut circular. Aquests potenciòmetres s'utilitzen principalment per obtenir una alimentació de tensió variable a una fracció de circuits. El millor exemple d’aquest potenciòmetre rotatiu és el controlador de volum d’un transistor de ràdio on el comandament giratori controla l’alimentació de corrent cap a l’amplificador.

Aquest tipus de potenciòmetre inclou dos contactes terminals on es pot localitzar una resistència constant en un model semicircular. I també inclou un terminal al mig que s’alia a la resistència mitjançant un contacte lliscant que es connecta mitjançant un pom giratori. El contacte lliscant es pot girar girant el pom sobre la resistència semicircular. El voltatge d’aquest es pot obtenir entre els dos contactes de resistència i el lliscament. Aquests potenciòmetres s’utilitzen allà on calgui controlar el voltatge de nivell.

Potenciòmetres lineals

En aquest tipus de potenciòmetres, el netejador es mou al llarg d’un recorregut lineal. També conegut com slide slider, slider o fader. Aquest potenciòmetre és similar al rotatiu, però en aquest potenciòmetre el contacte lliscant simplement gira linealment sobre la resistència. La connexió dels dos terminals de la resistència està connectada a través de la font de tensió. Es pot moure un contacte lliscant a la resistència mitjançant un camí connectat a través de la resistència.

El terminal de la resistència està connectat a la corredissa que està connectada a un acabat de la sortida del circuit i un altre terminal està connectat a l’altre acabat de la sortida del circuit. Aquest tipus de potenciòmetre s'utilitza principalment per calcular la tensió en un circuit. S’utilitza per mesurar la resistència interna de la cèl·lula de la bateria i també s’utilitza en els sistemes de mescla de l’equalitzador de so i música.

Potenciòmetre mecànic

Hi ha diferents tipus de potenciòmetres disponibles al mercat, ja que s’utilitzen tipus mecànics per controlar manualment per canviar la resistència i la sortida del dispositiu. Tot i això, s’utilitza un potenciòmetre digital per canviar la seva resistència automàticament en funció de l’estat donat. Aquest tipus de potenciòmetre funciona amb precisió com un potenciòmetre i la seva resistència es pot canviar mitjançant comunicacions digitals com SPI, I2C en lloc de girar el comandament directament.

Aquests potenciòmetres s’anomenen POT a causa de la seva estructura en forma de POT. Inclou tres terminals com i / p, o / p i GND juntament amb un pom al seu pinacle. Aquest comandament funciona com a control per controlar la resistència girant-la en les dues direccions, de la mateixa manera que en sentit antihorari.

El principal inconvenient dels potenciòmetres digitals és que simplement estan influenciats per diferents factors ambientals com la brutícia, la pols, la humitat, etc. Per superar aquests desavantatges, es van implementar potenciòmetres digitals (digiPOT). Aquests potenciòmetres poden funcionar en entorns com pols, brutícia, humitat sense alterar el seu funcionament.

Potenciòmetre digital

Els potenciòmetres digitals també s’anomenen digiPOT o resistències variables que s’utilitza per controlar senyals analògics mitjançant microcontroladors. Aquest tipus de potenciòmetres ofereixen una resistència o / p variable segons les entrades digitals. De vegades, també s’anomenen RDAC (convertidors digital-analògics resistius). El control d’aquest digipot es pot fer mitjançant senyals digitals més que mitjançant un moviment mecànic.

Cada pas de l’escala de resistències inclou un interruptor que es connecta al terminal o / p del potenciòmetre digital. La relació de la resistència al potenciòmetre es pot determinar a través del pas escollit sobre l'escala. Generalment, aquests passos s’indiquen amb un valor de bits, per exemple. Els 8 bits són iguals a 256 passos.

Aquest potenciòmetre utilitza protocols digitals com I²C d'una altra manera SPI Bus (Serial Peripheral Interface) per a la senyalització. La majoria d'aquests potenciòmetres utilitzen memòria simplement volàtil, de manera que no recordaven el seu lloc un cop apagats i el lloc final es pot emmagatzemar a través del FPGA o del microcontrolador al qual estan connectats.

Característiques

El característiques d’un potenciòmetre inclou el següent.

• És extremadament precís ja que treballa sobre la tècnica d’avaluació en lloc de la tècnica de la deflexió per determinar les tensions no identificades.
• Determina el punt d'equilibri, en cas contrari, nul que no necessita energia per a la dimensió.
• El funcionament del potenciòmetre està lliure de la resistència de la font ja que no hi ha flux de corrent al llarg del potenciòmetre, ja que està equilibrat.
• Les principals característiques d’aquest potenciòmetre són la resolució, la forma cònica, els codis de marcatge i la resistència de pujar / saltar

Sensibilitat del potenciòmetre

La sensibilitat del potenciòmetre es pot definir com la mínima variació de potencial que es calcula amb l'ajut d'un potenciòmetre. La seva sensibilitat depèn principalment del valor del gradient potencial (K). Quan el valor del gradient de potencial és baix, la diferència de potencial que pot calcular un potenciòmetre és més petita i la sensibilitat del potenciòmetre és més gran.

Per tant, per a una diferència potencial determinada, la sensibilitat del potenciòmetre pot augmentar mitjançant l’augment de la longitud del potenciòmetre. La sensibilitat del potenciòmetre també es pot augmentar pels motius següents.

• En augmentar la longitud del potenciòmetre
• En disminuir el flux de corrent dins del circuit a través d'un reòstat
• Ambdues tècniques ajudaran a reduir el valor del gradient potencial i augmentar la resistivitat.

Diferència entre potenciómetre i voltímetre

Les principals diferències entre potenciòmetre i voltímetre es discuteixen a la taula de comparació.

Reòstat vs Potenciòmetre

Les principals diferències entre reòstat i potenciòmetre es discuteixen a la taula de comparació.

Mesura de la tensió mitjançant potenciòmetre

La mesura de la tensió es pot fer mitjançant un potenciòmetre en un circuit. És un concepte molt senzill. Al circuit, s’ha d’ajustar el reòstat i es pot ajustar el flux de corrent a través de la resistència de manera que per a cada unitat de longitud de la resistència es pugui deixar caure una tensió exacta.

Ara hem de fixar un acabat de la branca al començament de la resistència, mentre que l’altre extrem es pot connectar al contacte lliscant de la resistència mitjançant un galvanòmetre. Per tant, ara hem de moure el contacte lliscant sobre la resistència fins que el galvanòmetre mostri cap deflexió. Una vegada que el galvanòmetre assoleix els seus estats zero, hem d’observar la lectura de la posició a l’escala de la resistència i, en funció d’aquesta, podem descobrir la tensió del circuit. Per a una millor comprensió, podem ajustar el voltatge per a cada unitat de longitud de la resistència.

Avantatges

El avantatges del potenciòmetre inclou el següent.

• No hi ha possibilitat d’obtenir errors perquè utilitza el mètode de reflexió zero.
• L'estandardització es pot fer utilitzant directament una cel·la normal
• S’utilitza per mesurar emf petits a causa de la seva alta sensibilitat
• Segons el requisit, es pot augmentar la longitud del potenciòmetre per obtenir precisió.
• Quan s’utilitza el potenciòmetre al circuit per mesurar-lo, no treu cap corrent.
• S’utilitza per mesurar la resistència interna d’una cèl·lula i també compara l’e.m.f. de dues cel·les però mitjançant l’ús d’un voltímetre no és possible.

Desavantatges

El desavantatges del potenciòmetre inclou el següent.

• L’ús del potenciòmetre no és convenient
• L’àrea de secció transversal del cable del potenciòmetre ha de ser coherent de manera que no sigui possible pràcticament.
• Mentre es fa un experiment, la temperatura del fil ha de ser estable, però això és difícil a causa del flux actual.
• El principal inconvenient d'això és que necessita una força enorme per moure els seus contactes netejadors o lliscadors. Hi ha erosió a causa del moviment del netejador. Per tant, disminueix la vida del transductor
• L’ample de banda és limitat.

Cèl·lula controladora del potenciòmetre

El potenciòmetre s’utilitza per mesurar la tensió avaluant la tensió de mesura a través de la resistència del potenciòmetre amb la tensió. Per tant, per al funcionament del potenciòmetre, hi hauria d’haver una font de tensió que s’alia al circuit d’un potenciòmetre. Un potenciòmetre pot funcionar mitjançant la font de tensió que proporciona la cel·la, coneguda com a cel·la controladora.

Aquesta cel·la s’utilitza per subministrar el corrent durant tota la resistència del potenciòmetre. La resistència i el producte actual del potenciòmetre proporcionaran una tensió completa del dispositiu. Per tant, aquest voltatge es pot ajustar per canviar la sensibilitat del potenciòmetre. Normalment, això es pot fer regulant el corrent al llarg de la resistència. Un reòstat està connectat amb la cel·la controladora en sèrie.

El flux de corrent al llarg de la resistència es pot controlar mitjançant un reòstat que es connecta en sèrie amb la cel·la de control. Per tant, la tensió de la cel·la del conductor ha de ser millor en comparació amb la tensió mesurada.

Aplicacions dels potenciòmetres

Les aplicacions del potenciòmetre inclouen les següents.

Potenciòmetre com a divisor de tensió

El potenciòmetre es pot treballar com un divisor de tensió per obtenir una tensió de sortida ajustable manualment al control lliscant a partir d’una tensió d’entrada fixa aplicada als dos extrems del potenciòmetre. Ara la tensió de càrrega a través de RL es pot mesurar com

Circuit divisor de tensió

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

Audio Control

Els potenciòmetres lliscants, un dels usos més habituals dels potenciòmetres moderns de baixa potència, són els dispositius de control d’àudio. Tant els pots corredissos (faders) com els potenciòmetres rotatius (pomos) s'utilitzen regularment per atenuar la freqüència, ajustar la intensitat i per a diferents característiques dels senyals d'àudio.

Televisió

Es van utilitzar potenciòmetres per controlar la brillantor, el contrast i la resposta del color de la imatge. Sovint s’utilitzava un potenciòmetre per ajustar la “retenció vertical”, que afectava la sincronització entre el senyal d’imatge rebuda i el circuit d’escombratge intern del receptor ( un vibrador múltiple ).

Transductors

Una de les aplicacions més habituals és mesurar el desplaçament. Per mesurar el desplaçament del cos, que és mòbil, es connecta a l’element lliscant situat al potenciòmetre. A mesura que el cos es mou, la posició del control lliscant també canvia en conseqüència, de manera que canvia la resistència entre el punt fix i el control lliscant. A causa d'això, la tensió a través d'aquests punts també canvia.

El canvi de resistència o de tensió és proporcional al canvi de desplaçament del cos. Així, el canvi de tensió indica el desplaçament del cos. Es pot utilitzar per a la mesura del desplaçament de translació i de rotació. Atès que aquests potenciòmetres funcionen sobre el principi de resistència, també s’anomenen potenciòmetres resistius. Per exemple, la rotació de l'eix pot representar un angle i la relació de divisió de tensió es pot fer proporcional al cosinus de l'angle.

Per tant, tot es tracta una visió general del que és un potenciòmetre , pinout, la seva construcció, diferents tipus, com seleccionar, característiques, diferències, avantatges, desavantatges i les seves aplicacions. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquesta informació. A més, qualsevol consulta sobre aquest concepte o projectes elèctrics i electrònics Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris a continuació. Aquí teniu una pregunta: Quina és la funció d’un potenciòmetre rotatiu?