Što je potenciometar: konstrukcija i njegov rad

Potenciometar je električni instrument koji se koristi za mjerenje EMF (elektromotorna sila) dane stanice, unutarnji otpor stanice. Također se koristi za usporedbu EMF-a različitih stanica. Može se koristiti i kao promjenjivi otpornik u većini aplikacija. Ti se potenciometri koriste u ogromnim količinama u proizvodnji elektroničke opreme koja pruža način podešavanja elektronički sklopovi tako da se dobiju ispravni izlazi. Iako se njihova najočitija uporaba mora koristiti za kontrolu glasnoće na radijima i drugoj elektroničkoj opremi koja se koristi za audio.

Priključak potenciometra

Pin dijagram Trimpot potenciometra prikazan je u nastavku. Ti su potenciometri dostupni u različitim oblicima i uključuju tri vodiča. Te se komponente mogu lako postaviti na ploču za jednostavno prototipiranje. Ovaj potenciometar uključuje gumb iznad i koristi se za promjenu njegove vrijednosti promjenom.

Prikvačite iz potenciometra

Pin1 (fiksni kraj): Spajanje ovog fiksnog kraja1 može se izvršiti s jednim završetkom otpornog puta

Pin2 (varijabilni kraj): Spajanje ovog promjenjivog kraja može se izvršiti spajanjem na brisač tako da daje promjenjivi napon

Pin3 (fiksni kraj): Povezivanje ovog drugog fiksnog kraja može se izvršiti povezivanjem s drugim završetkom otpornog puta

Kako odabrati potenciometar?

Potenciometar se naziva i POT ili promjenjivi otpor. Oni se koriste za pružanje promjenjivog otpora samo promjenom gumba na potenciometru. To se može klasificirati na temelju dva važna parametra kao što su Otpor (R-omi) i Nazivna snaga (P-W).

Potenciometar

Otpor potenciometra inače njegova vrijednost uglavnom odlučuje koliki otpor daje trenutnom protoku. Kada je vrijednost otpornika velika tada će teći manja vrijednost struje. Neki od potenciometara su 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Klasifikacija otpornika uglavnom ovisi o tome koliko struje dopušta da kroz njega teče, što je poznato kao nazivna snaga. Nazivna snaga potenciometra je 0,3 W i stoga se može koristiti jednostavno za slabe strujne krugove.

Postoji još nekoliko vrsta potenciometara, a njihov odabir uglavnom ovisi o određenim potrebama poput sljedeće.

• Potrebe strukture
• Karakteristike promjene otpora
• Odaberite vrstu potenciometra na temelju potreba korištenja
• Odaberite parametre na temelju potreba kruga

Načelo konstrukcije i rada

Potenciometar se sastoji od duge otporne žice L sastavljene od magnuma ili s konstantanom i baterije poznatog EMF V. Ovaj napon naziva se napon ćelije pogona . Spojite dva kraja otporne žice L na stezaljke akumulatora, kao što je prikazano dolje, pretpostavimo da je ovo primarni raspored kruga.

Jedan terminal druge ćelije (čiji se EMF E treba izmjeriti) nalazi se na jednom kraju primarnog kruga, a drugi kraj terminala ćelije povezan je s bilo kojom točkom na otpornoj žici kroz galvanometar G. Sada pretpostavimo da je ovaj raspored sekundarni krug. Raspored potenciometra prikazan dolje.

Izgradnja potenciometra

Osnovno načelo rada temelji se na činjenici da je pad potencijala preko bilo kojeg dijela žice izravno proporcionalan duljini žice, pod uvjetom da žica ima jednoliko područje poprečnog presjeka i konstantnu struju koja kroz nju teče. 'Kad između bilo koja dva čvora ne postoji potencijalna razlika, teći će električna struja'.

Sada je žica za potenciometar zapravo žica velikog otpora (ῥ) s jednoličnim poprečnim presjekom A. Dakle, u cijeloj žici ima jednoliki otpor. Sada je ovaj terminal potenciometra povezan sa ćelijom visokog EMF V (zanemarujući njezin unutarnji otpor) koja se naziva pogonska ćelija ili izvor napona. Neka struja kroz potenciometar iznosi I, a R je ukupni otpor potenciometra.

Tada prema Ohmovom zakonu V = IR

Znamo da je R = ῥL / A

Dakle, V = I ῥL / A

Kako su ῥ i A uvijek konstantni, a struju I reostatom održava konstantnom.

Dakle L ῥ / A = K (konstanta)

Dakle, V = KL. Sada pretpostavimo da je ćelija E nižeg EMF-a od pogonske ćelije stavljena u krug kao što je gore prikazano. Recimo da ima EMF E. Sada u žici za potenciometar recimo po dužini x potenciometar je postao E.

E = L ῥx / A = Kx

Kad se ova ćelija stavi u strujni krug kao što je prikazano na gornjoj slici džojstikom povezanim na odgovarajuću duljinu (x), neće prolaziti struja kroz galvanometar, jer kad je razlika potencijala jednaka nuli, kroz nju neće teći struja .

Tako galvanometar G pokazuje nultu detekciju. Tada se duljina (x) naziva duljina nulte točke. Sada poznavanjem konstante K i duljine x. Možemo pronaći nepoznati EMF.

E = L ῥx / A = Kx

Drugo, EMF dviju stanica također se može usporediti, neka prva ćelija EMF E1 dobije nultu točku duljine = L1, a druga ćelija EMF E2 prikazuje nultu točku duljine = L2

Zatim,

E1 / E2 = L1 / L2

Zašto se potenciometar bira preko voltmetra?

Kada koristimo Voltmetar, struja struji kroz krug, a zbog unutarnjeg otpora stanice uvijek će terminalni potencijal biti manji od stvarnog potencijala stanice. U ovom krugu, kada je razlika potencijala uravnotežena (pomoću null-detekcije Galvanometra), u krugu ne struji, tako da će potencijalni terminal biti jednak stvarnom potencijalu stanice. Dakle, možemo razumjeti da Voltmetar mjeri terminalni potencijal stanice, ali ovo mjeri stvarni stanični potencijal. Shematski simboli ovoga prikazani su u nastavku.

Simboli potenciometra

Vrste potenciometara

Potenciometar je također poznat i kao lonac. Ovi potenciometri imaju tri priključna priključka. Jedan terminal povezan je s kliznim kontaktom koji se naziva brisač, a druga dva terminala povezana su s fiksnom tračnicom otpora. Brisač se može pomicati duž otporne staze bilo pomoću linearne klizne komande ili rotacijskog kontakta 'brisača'. I rotacijske i linearne komande imaju isti osnovni rad.

Najčešći oblik potenciometra je rotacijski potenciometar s jednim okretom. Ova vrsta potenciometra često se koristi u kontroli glasnoće zvuka (logaritamsko suženje), kao i u mnogim drugim aplikacijama. Za izradu potenciometara koriste se različiti materijali, uključujući sastav ugljika, kermet, provodnu plastiku i metalni film.

Rotacijski potenciometri

To su najčešći tip potenciometara, gdje se brisač kreće kružnom stazom. Ti se potenciometri uglavnom koriste za dobivanje promjenjivog napajanja na dijelovima krugova. Najbolji primjer ovog rotacijskog potenciometra je regulator jačine zvuka radio tranzistora gdje rotirajuća tipka kontrolira opskrbu strujom prema pojačalu.

Ova vrsta potenciometra uključuje dva terminalna kontakta na kojima se u polukružnom modelu može smjestiti postojani otpor. Također uključuje terminal u sredini koji je povezan s otporom pomoću kliznog kontakta koji je povezan rotirajućim gumbom. Klizni kontakt može se okretati okretanjem gumba preko polukružnog otpora. Napon se može dobiti među dva kontakta otpora i klizanja. Ovi se potenciometri koriste gdje god je potrebna regulacija napona razine.

Linearni potenciometri

Kod ovih vrsta potenciometara, brisač se kreće linearnim putem. Također poznat kao klizni lonac, klizač ili fader. Ovaj potenciometar sličan je rotacijskom, ali u ovom se potenciometru klizni kontakt jednostavno okreće na otporu linearno. Spajanje dva terminala otpornika povezano je preko izvora napona. Klizni kontakt na otporu može se pomicati putem koji je povezan kroz otpor.

Priključak otpornika povezan je s klizanjem koje je povezano s jednim završetkom izlaza kruga, a drugi je priključak s drugim završetkom izlaza sklopa. Ova vrsta potenciometra uglavnom se koristi za izračunavanje napona u krugu. Koristi se za mjerenje unutarnjeg otpora ćelije baterije, a koristi se i u sustavima za miješanje zvučnog i glazbenog ekvilajzera.

Mehanički potenciometar

Na tržištu su dostupne različite vrste potenciometara, jer se mehanički tipovi koriste za ručno upravljanje radi promjene otpora kao i izlaza uređaja. Međutim, digitalni potenciometar koristi se za automatsku promjenu otpora na temelju zadanog stanja. Ova vrsta potenciometra djeluje točno poput potenciometra i njegov se otpor može mijenjati digitalnom komunikacijom poput SPI, I2C, a ne izravnim okretanjem gumba.

Ti se potenciometri nazivaju POT zbog svoje strukture u obliku POT. Sadrži tri terminala poput i / p, o / p i GND, zajedno s gumbom na vrhu. Ova tipka djeluje poput kontrole za kontrolu otpora okretanjem u dva smjera kao u smjeru kazaljke na satu, inače u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Glavni nedostatak digitalnih potenciometara je taj što na njih jednostavno utječu različiti čimbenici okoliša poput prljavštine, prašine, vlage itd. Kako bi se prevladali ovi nedostaci, implementirani su digitalni potenciometri (digiPOT). Ovi potenciometri mogu raditi u okruženjima poput prašine, prljavštine i vlage, a da pritom ne mijenjaju svoj rad.

Digitalni potenciometar

Digitalni potenciometri nazivaju se i digiPOT ili promjenjivi otpornici koja se koristi za upravljanje analognim signalima pomoću mikrokontrolera. Ove vrste potenciometra daju o / p otpor koji je promjenjiv ovisno o digitalnim ulazima. Ponekad se to nazivaju i RDAC (otporni digitalno-analogni pretvarači). Upravljanje ovim digipotom može se izvršiti digitalnim signalima, a ne mehaničkim pokretima.

Svaki korak na ljestvici otpora uključuje po jedan prekidač koji je povezan na o / p terminal digitalnog potenciometra. Omjer otpora u potenciometru može se odrediti odabranim korakom preko ljestvice. Općenito su ovi koraci, na primjer, naznačeni bitnom vrijednošću. 8-bitni su jednaki 256 koraka.

Ovaj potenciometar koristi digitalne protokole poput I²C, inače SPI sabirnicu (serijsko periferno sučelje) za signalizaciju. Većina ovih potenciometara koristi jednostavno hlapljivu memoriju, tako da se nisu sjetili svog mjesta nakon što se isključe, a konačno mjesto može se pohraniti putem FPGA-e ili mikrokontrolera na koji su povezani.

Karakteristike

The karakteristike potenciometra uključuju sljedeće.

• Izuzetno je precizan jer djeluje na tehniku ​​procjene, a ne na tehniku ​​otklona za određivanje neidentificiranih napona.
• Određuje točku ravnoteže u suprotnom nulu kojoj nije potrebna snaga za dimenziju.
• Potenciometar koji radi nije oslobođen otpora izvora, jer kroz njega nema protoka struje jer je uravnotežen.
• Glavne karakteristike ovog potenciometra su razlučivost, suženje, kodovi označavanja i otpor uskoka / isključenja

Osjetljivost potenciometra

Osjetljivost potenciometra može se definirati kao najmanja varijacija potencijala koja se izračunava uz pomoć potenciometra. Njegova osjetljivost uglavnom ovisi o vrijednosti potencijalnog gradijenta (K). Kad je vrijednost gradijenta potencijala mala, razlika potencijala koju potenciometar može izračunati manja je, a tada je osjetljivost potenciometra veća.

Dakle, za datu potencijalnu različitost, osjetljivost potenciometra može se povećati povećanjem duljine potenciometra. Osjetljivost potenciometra također se može povećati iz sljedećih razloga.

• Povećavanjem duljine potenciometra
• Smanjenjem protoka struje unutar kruga kroz reostat
• Obje tehnike pomoći će u smanjenju vrijednosti gradijenta potencijala i povećanju otpora.

Razlika između potenciometra i voltmetra

Glavne razlike između potenciometra i voltmetra razmatrane su u usporednoj tablici.

Reostat protiv potenciometra

Glavne razlike između reostata i potenciometra razmatrane su u usporednoj tablici.

Mjerenje napona potenciometrom

Mjerenje napona može se izvršiti pomoću potenciometra u krugu vrlo je jednostavan koncept. U krugu se mora podesiti reostat i prilagoditi protok struje kroz otpornik tako da za svaku jedinicu duljine otpora može pasti točan napon.

Sada moramo jedan kraj grane učvrstiti na početku otpora, dok se drugi kraj galvanometrom može spojiti prema kliznom kontaktu otpora. Dakle, sada moramo pomicati klizni kontakt preko otpora dok galvanometar ne pokaže nula otklona. Jednom kada galvanometar dosegne nula stanja, moramo primijetiti očitanje položaja na ljestvici otpora i na temelju toga možemo otkriti napon u krugu. Radi boljeg razumijevanja možemo podesiti napon za svaku jedinicu duljine otpora.

Prednosti

The prednosti potenciometra uključuju sljedeće.

• Nema šanse za pogreške jer se koristi metoda nulte refleksije.
• Standardizacija se može izvršiti izravnom uporabom normalne stanice
• Koristi se za mjerenje malih emf zbog visoko osjetljivih
• Na temelju zahtjeva, duljina potenciometra može se povećati kako bi se dobila točnost.
• Kada se potenciometar koristi u krugu za mjerenje, tada ne povlači nikakvu struju.
• Koristi se za mjerenje unutarnjeg otpora stanice, kao i za usporedbu e.m.f. dvije ćelije, ali pomoću voltmetra to nije moguće.

Mane

The nedostaci potenciometra uključuju sljedeće.

• Upotreba potenciometra nije prikladna
• Područje presjeka žice potenciometra mora biti dosljedno, tako da to praktički nije moguće.
• Tijekom eksperimenta temperatura žice trebala bi biti stabilna, ali to je teško zbog trenutnog protoka.
• Glavni nedostatak toga je što mu je potrebna silna sila za pomicanje brisača ili kliznih kontakata. Dolazi do erozije zbog kretanja brisača. Tako smanjuje život pretvarača
• Propusnost je ograničena.

Pogonska ćelija potenciometra

Potenciometar se koristi za mjerenje napona procjenom mjernog napona na otporu potenciometra s naponom. Dakle, za rad potenciometra trebao bi postojati izvor napona koji je povezan preko kruga potenciometra. Potenciometrom se može upravljati s izvorom napona koji pruža stanica poznata kao pogonska ćelija.

Ova ćelija služi za isporuku struje kroz otpor potenciometra. Otpor i trenutni proizvod potenciometra pružit će potpuni napon uređaja. Dakle, ovaj se napon može prilagoditi kako bi se promijenila osjetljivost potenciometra. Obično se to može učiniti reguliranjem struje tijekom cijelog otpora. Reostat je serijski povezan sa pogonskom ćelijom.

Protok struje kroz otpor može se kontrolirati pomoću reostata koji je serijski povezan s pogonskom ćelijom. Dakle, napon ćelije pogona mora biti bolji u usporedbi s izmjerenim naponom.

Primjena potenciometara

Primjene potenciometra uključuju sljedeće.

Potenciometar kao razdjelnik napona

Potenciometar se može raditi kao razdjelnik napona za dobivanje ručno podesivog izlaznog napona na klizaču iz fiksnog ulaznog napona primijenjenog na dva kraja potenciometra. Sada se napon opterećenja na RL može mjeriti kao

Krug djelitelja napona

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

Audio kontrola

Klizni potenciometri, jedna od najčešćih primjena modernih potenciometara male snage, su kao uređaji za upravljanje zvukom. I klizni lonci (faderi) i rotacijski potenciometri (gumbi) redovito se koriste za prigušivanje frekvencije, podešavanje glasnoće i za različite karakteristike audio signala.

Televizija

Potenciometri su korišteni za kontrolu svjetline slike, kontrasta i odziva boje. Potenciometar se često koristio za podešavanje 'vertikalnog zadržavanja', što je utjecalo na sinkronizaciju između primljenog slikovnog signala i unutarnjeg kruga prolaza prijemnika ( multi-vibrator ).

Pretvarači

Jedna od najčešćih primjena je mjerenje pomaka. Za mjerenje pomaka tijelo koje je pomično povezano je s kliznim elementom smještenim na potenciometru. Kako se tijelo pomiče, položaj klizača se također mijenja u skladu s tim, pa se otpor između fiksne točke i klizača mijenja. Zbog toga se napon na tim točkama također mijenja.

Promjena otpora ili napona proporcionalna je promjeni pomicanja tijela. Tako promjena napona ukazuje na pomak tijela. To se može koristiti za mjerenje translacijskog i rotacijskog pomaka. Budući da ti potenciometri rade na principu otpora, nazivaju se i otporni potenciometri. Na primjer, okretanje osovine može predstavljati kut, a omjer podjele napona može se učiniti proporcionalnim kosinusu kuta.

Dakle, ovdje se radi o svemu pregled onoga što je potenciometar , pinout, njegova konstrukcija, različite vrste, način odabira, karakteristike, razlike, prednosti, nedostaci i njegove primjene. Nadamo se da ste bolje razumjeli ove informacije. Nadalje, bilo kakva pitanja u vezi s ovim konceptom ili električni i elektronički projekti , dajte svoje vrijedne prijedloge komentirajući ih u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas: Koja je funkcija rotacijskog potenciometra?