Какво е потенциометър: строителство и неговата работа

Какво е потенциометър: строителство и неговата работа

Потенциометърът е електрически инструмент, използван за измерване на ЕМП (електродвижеща сила) на дадена клетка, вътрешното съпротивление на клетката. И също така се използва за сравняване на ЕМП на различни клетки. Може да се използва и като a променлив резистор в повечето приложения. Тези потенциометри се използват в огромни количества при производството на електронно оборудване, което осигурява начин за настройка електронни схеми така че да се получат правилните изходи. Въпреки че най-очевидното им използване трябва да бъде за контрол на силата на звука на радиостанции и друго електронно оборудване, използвано за аудио.



Потенциометър Pin Out

Диаграмата на щифтовете на потенциометъра Trimpot е показана по-долу. Тези потенциометри се предлагат в различни форми и включват три проводника. Тези компоненти могат лесно да се поставят върху макет за лесно прототипиране. Този потенциометър включва копче над него и се използва за промяна на стойността му чрез промяна.


Закачете от потенциометъра

Закачете от потенциометъра





Pin1 (фиксиран край): Свързването на този фиксиран край1 може да се осъществи с едно завършване на резистивната пътека

Pin2 (променлив край): Свързването на този променлив край може да се осъществи чрез свързването му към чистачката, така че да осигурява променливо напрежение



Pin3 (фиксиран край): Свързването на този друг фиксиран край може да се осъществи чрез свързването му с друго покритие на резистивната пътека

Как да избера потенциометър?

Потенциометърът се нарича още POT или променлив резистор. Те се използват за осигуряване на променливо съпротивление само чрез смяна на копчето на потенциометъра. Класификацията на това може да се направи въз основа на два важни параметъра като съпротивление (R-ома) и мощност (P-вата).


Потенциометър

Потенциометър

Съпротивлението на потенциометъра иначе неговата стойност главно решава колко съпротивление той дава на текущия поток. Когато стойността на резистора е висока, тогава ще изтече по-малката стойност на тока. Някои от потенциометрите са 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Класификацията на резисторите зависи главно от това колко ток позволява да протича през него, което е известно като мощност. Номиналната мощност на потенциометъра е 0,3 W и следователно може да се използва просто за слаботокови вериги.

Все още има няколко вида потенциометри и изборът им зависи главно от определени нужди като следните.

  • Необходимостта на структурата
  • Характеристиките на промяната на съпротивлението
  • Изберете вида на потенциометъра въз основа на необходимостта от употреба
  • Изберете параметрите въз основа на нуждите на веригата

Конструктивен и работен принцип

Потенциометърът се състои от дълъг резистивен проводник L, съставен от магнум или с константан, и батерия с известна ЕМП V. Това напрежение се нарича напрежение на драйверната клетка . Свържете двата края на резистивния проводник L към клемите на батерията, както е показано по-долу, нека приемем, че това е разположение на първичната верига.

Един терминал на друга клетка (чиято ЕМП E трябва да бъде измерена) е в единия край на първичната верига, а другият край на клемоотвода е свързан към всяка точка на резистивния проводник чрез галванометър G. Нека сега приемем, че това е вторична верига. Разположението на потенциометъра, както е показано по-долу.

Изграждане на потенциометър

Изграждане на потенциометър

Основният работен принцип на това се основава на факта, че падането на потенциала през която и да е част от проводника е право пропорционално на дължината на проводника, при условие че проводникът има еднаква площ на напречното сечение и постоянния ток, протичащ през него. „Когато няма потенциална разлика между всеки два възела, ще тече електрически ток“.

Сега проводникът на потенциометъра всъщност е проводник с високо съпротивление (ῥ) с равномерна площ на напречното сечение А. По този начин той има равномерно съпротивление в целия проводник. Сега този извод за потенциометър е свързан към клетката с висока EMF V (пренебрегвайки нейното вътрешно съпротивление), наречена драйверна клетка или източник на напрежение. Нека токът през потенциометъра е I и R е общото съпротивление на потенциометъра.

Тогава по закон на Ом V = IR

Знаем, че R = ῥL / A

По този начин V = I ῥL / A

Тъй като ῥ и A винаги са постоянни, а токът I се поддържа постоянен от реостат.

Така че L ῥ / A = K (константа)

По този начин V = KL. Сега да предположим, че клетка E с по-ниска EMF от клетката на драйвера е поставена във веригата, както е показано по-горе. Да кажем, че има EMF E. Сега в проводника на потенциометъра кажете по дължина x потенциометърът е станал E.

E = L ῥx / A = Kx

Когато тази клетка бъде поставена във веригата, както е показано по-горе на фигурата с джойк, свързан към съответната дължина (x), няма да има поток на ток през галванометъра, защото когато потенциалната разлика е равна на нула, през нея няма да тече ток .

Така че галванометърът G показва нулево откриване. Тогава дължината (x) се нарича дължина на нулевата точка. Сега като знаем константата K и дължината x. Можем да намерим непознатия EMF.

E = L ῥx / A = Kx

На второ място, EMF на две клетки също може да бъде сравнена, нека първата клетка на EMF E1 получи нулева точка на дължина = L1, а втората клетка на EMF E2 показва нулева точка на дължина = L2

Тогава,

E1 / E2 = L1 / L2

Защо потенциометърът е избран над волтметър?

Когато използваме волтметър, токът протича през веригата и поради вътрешното съпротивление на клетката, винаги терминалният потенциал ще бъде по-малък от действителния потенциал на клетката. В тази схема, когато потенциалната разлика е балансирана (използвайки нулево откриване на Галванометър), във веригата не тече ток, така че потенциалът на терминала ще бъде равен на действителния потенциал на клетката. Така че можем да разберем, че волтметърът измерва крайния потенциал на клетка, но това измерва действителния клетъчен потенциал. Схематичните символи на това са показани по-долу.

Символи на потенциометъра

Символи на потенциометъра

Видове потенциометри

Потенциометърът е известен също като пот. Тези потенциометри имат три терминални връзки. Единият терминал, свързан с плъзгащ се контакт, наречен чистачка, а другите два терминала са свързани към фиксирана резистентна пътека. Чистачката може да се движи по резистивната пътека или чрез използване на линейно плъзгащо управление или на въртящ се контакт на чистачките. Както ротационното, така и линейното управление имат една и съща основна операция.

Най-често срещаната форма на потенциометъра е еднооборотният ротационен потенциометър. Този тип потенциометър често се използва в контрола на силата на звука (логаритмичен конус), както и в много други приложения. За конструиране на потенциометри се използват различни материали, включително въглероден състав, металокерамика, проводима пластмаса и метален филм.

Ротационни потенциометри

Това са най-често срещаният тип потенциометри, при които чистачката се движи по кръгова пътека. Тези потенциометри се използват главно за получаване на променливо захранване на част от веригите. Най-добрият пример за този ротационен потенциометър е регулаторът на силата на звука на радио транзистора, където въртящото се копче контролира подаването на ток към усилвателя.

Този вид потенциометър включва два терминални контакта, където може да бъде разположено постоянно съпротивление в полукръгъл модел. Освен това включва терминал в средата, който е свързан със съпротивлението с помощта на плъзгащ се контакт, който е свързан чрез въртящ се копче. Плъзгащият контакт може да се завърти чрез завъртане на копчето над полукръговото съпротивление. Напрежението на това може да се получи между двата контакта на съпротивление и плъзгане. Тези потенциометри се използват навсякъде, където е необходим контрол на напрежението на нивото.

Линейни потенциометри

При тези типове потенциометри чистачките се движат по линейна пътека. Известен също като слайд пот, плъзгач или фейдър. Този потенциометър е подобен на ротационния тип, но в този потенциометър плъзгащият се контакт просто се завърта на резистора линейно. Свързването на двата терминала на резистора е свързано през източника на напрежение. Плъзгащ контакт на резистора може да бъде преместен с помощта на пътека, която е свързана през резистора.

Клемата на резистора е свързана към плъзгащия се, който е свързан към единия край на изхода на веригата, а друг терминал е свързан към другия край на изхода на веригата. Този вид потенциометър се използва най-вече за изчисляване на напрежението във верига. Използва се за измерване на вътрешното съпротивление на акумулаторната клетка и също така се използва в смесителните системи на звуков и музикален еквалайзер.

Механичен потенциометър

На пазара се предлагат различни видове потенциометри, тъй като механичните типове се използват за ръчно управление за промяна на съпротивлението, както и на изхода на устройството. Цифровият потенциометър обаче се използва за автоматично промяна на неговото съпротивление въз основа на даденото състояние. Този тип потенциометър работи точно като потенциометър и неговото съпротивление може да бъде променено чрез цифрова комуникация като SPI, I2C, вместо директно завъртане на копчето.

Тези потенциометри се наричат ​​POT поради неговата POT оформена структура. Той включва три терминала като i / p, o / p и GND, заедно с копче на върха му. Това копче работи като контрол, за да контролира съпротивлението, като го завърта в двете посоки като по посока на часовниковата стрелка, иначе обратно на часовниковата стрелка.

Основният недостатък на цифровите потенциометри е, че те просто се влияят от различни фактори на околната среда, като мръсотия, прах, влага и др. За да се преодолеят тези недостатъци, са внедрени цифрови потенциометри (digiPOT). Тези потенциометри могат да работят в среда като прах, мръсотия, влага, без да променят работата му.

Цифров потенциометър

Цифровите потенциометри се наричат ​​още digiPOT или променливи резистори който се използва за управление на аналогови сигнали с помощта на микроконтролери. Този тип потенциометри дават съпротивление o / p, което е променливо в зависимост от цифровите входове. Понякога те също се наричат ​​RDAC (резистивни цифрово-аналогови преобразуватели). Управлението на този дигипот може да стане чрез цифрови сигнали, а не чрез механично движение.

Всяка стъпка на резисторната стълба включва един превключвател, който е свързан към клемата o / p на цифровия потенциометър. Съотношението на съпротивлението в потенциометъра може да се определи чрез избраната стъпка над стълбата. Обикновено тези стъпки например са посочени с битова стойност. 8-битовите са равни на 256 стъпки.

Този потенциометър използва цифрови протоколи като I²C, иначе SPI Bus (сериен периферен интерфейс) за сигнализация. Повечето от тези потенциометри използват просто нестабилна памет, така че да не запомнят мястото си, след като бъдат изключени и последното им място може да бъде съхранено чрез FPGA или микроконтролера, към който са свързани.

Характеристики

The характеристики на потенциометър включват следното.

  • Той е изключително точен, тъй като работи върху техниката за оценка, а не върху техниката на отклонение, за да се определят неидентифицираните напрежения.
  • Той определя точката на баланс, иначе нула, която не се нуждае от мощност за измерението.
  • Работещият потенциометър е свободен от съпротивлението на източника, тъй като няма поток от ток през потенциометъра, тъй като е балансиран.
  • Основните характеристики на този потенциометър са разделителна способност, конус, кодовете за маркиране и съпротивление при включване / отскачане

Чувствителност на потенциометъра

Чувствителността на потенциометъра може да се определи като най-малката вариация на потенциала, която се изчислява с помощта на потенциометър. Неговата чувствителност зависи главно от стойността на потенциалния градиент (K). Когато стойността на потенциалния градиент е ниска, потенциалната разлика, която потенциометърът може да изчисли, е по-малка и тогава чувствителността на потенциометъра е по-голяма.

Така че, за дадено потенциално различие, чувствителността на потенциометъра може да се увеличи чрез увеличаване на дължината на потенциометъра. Чувствителността на потенциометъра може да се увеличи и по следните причини.

  • Чрез увеличаване на дължината на потенциометъра
  • Чрез намаляване на потока на тока във веригата през реостат
  • И двете техники ще помогнат за намаляване на стойността на потенциалния градиент и увеличаване на съпротивлението.

Разлика между потенциометър и волтметър

Основните разлики между потенциометъра и волтметъра са разгледани в таблицата за сравнение.

Потенциометър

Волтметър

Съпротивлението на потенциометъра е високо и безкрайноСъпротивлението на волтметъра е високо и ограничено
Потенциометърът не изтегля тока от източника на emfВолтметърът изтегля малко ток от източника на ЕМП
Потенциалното несъответствие може да се изчисли, когато е еквивалентно на определената потенциална разликаПотенциалната разлика може да се измери, когато е по-малка от определената потенциална разлика
Чувствителността му е високаЧувствителността му е ниска
Той просто измерва emf, в противен случай потенциалната разликаТова е гъвкаво устройство
Зависи от техниката на нулево отклонениеЗависи от техниката на отклонение
Използва се за измерване на emfИзползва се за измерване на напрежението на клемите на веригата

Реостат срещу потенциометър

Основните разлики между реостат и потенциометър са обсъдени в таблицата за сравнение.

Реостат Потенциометър
Той има два терминалаТой има три терминала
Той има само един завойТой има единичен и многооборот
Той е свързан последователно чрез товараТой е свързан паралелно през товара
Той контролира токаТой контролира напрежението
Той е просто линеенТя е линейна и логаритмична
Материалите, използвани за направата на реостата, са въглероден диск и метална лентаМатериалите, използвани за направата на потенциометъра, са графит
Използва се за приложения с висока мощностИзползва се за приложения с ниска мощност

Измерване на напрежението с потенциометър

Измерването на напрежението може да се извърши с помощта на потенциометър във верига е много проста концепция. Във веригата реостатът трябва да се регулира и токовият поток през резистора да се регулира, така че за всяка единична дължина на резистора да може да падне точно напрежение.

Сега трябва да фиксираме единия край на клона към началото на резистора, докато другият край може да бъде свързан към плъзгащия се контакт на резистора с помощта на галванометър. И така, сега трябва да преместим плъзгащия се контакт върху резистора, докато галванометърът покаже нулево отклонение. След като галванометърът достигне нулевите си състояния, трябва да отбележим отчитането на положението на резисторната скала и въз основа на това можем да открием напрежението във веригата. За по-добро разбиране можем да регулираме напрежението за всяка единична дължина на резистора.

Предимства

The предимства на потенциометъра включват следното.

  • Няма шанс да получите грешки, тъй като използва метода на нулево отражение.
  • Стандартизацията може да се извърши чрез директно използване на нормална клетка
  • Използва се за измерване на малки ЕМП поради силно чувствителни
  • Въз основа на изискването, дължината на потенциометъра може да се увеличи, за да се получи точност.
  • Когато потенциометърът се използва във веригата за измерване, тогава той не тече никакъв ток.
  • Използва се за измерване на вътрешното съпротивление на клетката, както и сравнява e.m.f. от две клетки, но с помощта на волтметър не е възможно.

Недостатъци

The недостатъци на потенциометъра включват следното.

  • Използването на потенциометъра не е удобно
  • Площта на напречното сечение на проводника на потенциометъра трябва да бъде постоянна, така че практически да не е възможно.
  • Докато правите експеримент, температурата на проводника трябва да е стабилна, но това е трудно поради текущия поток.
  • Основният недостатък на това е, че се нуждае от огромна сила, за да премести техните чистачки или плъзгащи се контакти. Има ерозия поради движението на чистачката. Така че намалява живота на преобразувателя
  • Пропускателната способност е ограничена.

Потенциометър Драйвер клетка

Потенциометърът се използва за измерване на напрежението чрез измерване на напрежението на измерване в съпротивлението на потенциометъра с напрежение. Така че за работата на потенциометъра трябва да има източник на напрежение, който е свързан през веригата на потенциометъра. Потенциометърът може да се управлява от източника на напрежение, който се осигурява от клетката, известен като задвижваща клетка.

Тази клетка се използва за подаване на ток през цялото съпротивление на потенциометъра. Съпротивлението и текущият продукт на потенциометъра ще осигурят пълно напрежение на устройството. И така, това напрежение може да се регулира, за да се промени чувствителността на потенциометъра. Обикновено това може да стане чрез регулиране на тока през цялото съпротивление. Реостат е свързан последователно с драйверната клетка.

Потокът на ток през съпротивлението може да се контролира с помощта на реостат, който е свързан последователно с задвижващата клетка. Така че напрежението на драйверната клетка трябва да е по-добро в сравнение с измереното напрежение.

Приложения на потенциометри

Приложенията на потенциометъра включват следното.

Потенциометър като разделител на напрежението

Потенциометърът може да се работи като делител на напрежението за получаване на ръчно регулируемо изходно напрежение на плъзгача от фиксирано входно напрежение, приложено през двата края на потенциометъра. Сега напрежението на товара в RL може да бъде измерено като

Верига на делителя на напрежението

Верига на делителя на напрежението

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

Аудио контрол

Плъзгащите потенциометри, една от най-често използваните съвременни потенциометри с ниска мощност, са устройствата за управление на звука. Както плъзгащите се гърнета (фейдъри), така и въртящите се потенциометри (копчета) се използват редовно за затихване на честотата, регулиране на силата на звука и за различни характеристики на аудио сигналите.

Телевизия

Потенциометрите бяха използвани за контрол на яркостта на картината, контраста и цветовата реакция. Често се използва потенциометър за регулиране на „вертикално задържане“, което влияе на синхронизацията между получения сигнал на картината и вътрешната верига на разчистване на приемника ( мулти-вибратор ).

Датчици

Едно от най-често срещаните приложения е измерването на денивелация. За измерване на изместването на тялото, което е подвижно, е свързано с плъзгащия се елемент, разположен на потенциометъра. Докато тялото се движи, позицията на плъзгача също се променя съответно, така че съпротивлението между неподвижната точка и плъзгача се променя. Поради това напрежението в тези точки също се променя.

Промяната в съпротивлението или напрежението е пропорционална на промяната в изместването на тялото. По този начин промяната на напрежението показва изместването на тялото. Това може да се използва за измерване на транслационно, както и ротационно изместване. Тъй като тези потенциометри работят на принципа на съпротивлението, те също се наричат ​​резистивни потенциометри. Например, въртенето на вала може да представлява ъгъл и коефициентът на разделяне на напрежението може да бъде пропорционален на косинуса на ъгъла.

По този начин става въпрос за всичко преглед на това, което е потенциометър , pinout, неговата конструкция, различни видове, как да изберем, характеристики, разлики, предимства, недостатъци и приложенията му. Надяваме се, че сте разбрали по-добре тази информация. Освен това, всякакви въпроси относно тази концепция или проекти за електричество и електроника , моля, дайте вашите ценни предложения, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас: Каква е функцията на ротационен потенциометър?