Čo je potenciometer: Konštrukcia a jeho fungovanie

Potenciometer je elektrický prístroj používaný na meranie EMF (elektromotorická sila) danej bunky, vnútorný odpor bunky. A tiež sa používa na porovnanie EMF rôznych buniek. Môže sa tiež použiť ako a premenný odpor vo väčšine aplikácií. Tieto potenciometre sa používajú v obrovských množstvách na výrobu elektronického zariadenia, ktoré poskytuje spôsob nastavenia elektronické obvody aby sa získali správne výstupy. Aj keď ich najzrejmejšie použitie musí byť pre ovládanie hlasitosti v rádiách a iných elektronických zariadeniach používaných na zvuk.

Potenciometer Pin Out

Schéma pinov potenciometra Trimpot je uvedená nižšie. Tieto potenciometre sú k dispozícii v rôznych tvaroch a obsahujú tri vodiče. Tieto komponenty je možné ľahko umiestniť na nepájivú dosku pre ľahké prototypovanie. Tento potenciometer obsahuje nad sebou gombík a slúži na zmenu jeho hodnoty jeho zmenou.

Pin z potenciometra

Pin1 (pevný koniec): Pripojenie tohto pevného konca 1 sa môže uskutočniť k jednému zakončeniu odporovej dráhy

Pin2 (variabilný koniec): Pripojenie tohto variabilného konca je možné vykonať pripojením na stierač tak, aby poskytovalo premenlivé napätie

Pin3 (pevný koniec): Pripojenie tohto iného pevného konca je možné uskutočniť jeho pripojením k inému zakončeniu odporovej dráhy

Ako zvoliť potenciometer?

Potenciometer sa tiež nazýva POT alebo premenný rezistor. Používajú sa na zabezpečenie variabilného odporu jednoduchou zmenou gombíka na potenciometri. Toto je možné klasifikovať na základe dvoch dôležitých parametrov, ako je odpor (R-ohm) a výkon (P-watt).

Potenciometer

Odpor potenciometra, inak jeho hodnota rozhoduje hlavne o tom, aký veľký odpor dáva prúdu. Ak je hodnota odporu vysoká, potom bude prúdiť menšia hodnota prúdu. Niektoré z potenciometrov sú 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Klasifikácia rezistorov závisí hlavne od toho, koľko prúdu cez neho umožňuje prúdiť, čo je známe ako výkon. Výkon potenciometra je 0,3 W, a preto ho možno jednoducho použiť pre slaboprúdové obvody.

Stále existuje niekoľko druhov potenciometrov a ich výber závisí hlavne od určitých nevyhnutností, ako je napríklad nasledujúca.

• Potreby štruktúry
• Charakteristiky zmeny odporu
• Vyberte si potenciometer podľa potreby použitia
• Vyberte parametre podľa potreby obvodu

Konštrukčný a pracovný princíp

Potenciometer sa skladá z dlhého odporového drôtu L vyrobeného z magnetu alebo s konštantanom a batérie známeho EMF V. Toto napätie sa nazýva napätie vodiča . Pripojte dva konce odporového vodiča L k svorkám batérie, ako je znázornené nižšie, predpokladajme, že ide o usporiadanie primárneho obvodu.

Jeden terminál iného článku (ktorého EMF E sa má merať) je na jednom konci primárneho obvodu a druhý koniec terminálu článku je pripojený k ľubovoľnému bodu na odporovom vodiči cez galvanometer G. Teraz predpokladajme, že toto usporiadanie je sekundárny okruh. Usporiadanie potenciometra, ako je uvedené nižšie.

Konštrukcia potenciometra

Základný princíp práce je založený na skutočnosti, že pokles potenciálu cez ktorúkoľvek časť drôtu je priamo úmerný dĺžke drôtu, ak má drôt jednotnú plochu prierezu a preteká ním konštantný prúd. 'Ak nie je žiadny potenciálny rozdiel medzi ľubovoľnými dvoma uzlami, bude prúdiť elektrický prúd.'

Teraz je drôt potenciometra vlastne drôt s vysokým odporom (ῥ) s rovnomernou prierezovou plochou A. Celý vodič má teda jednotný odpor. Teraz je táto svorka potenciometra pripojená k článku s vysokým EMF V (zanedbávajúc jeho vnútorný odpor), ktorý sa nazýva budiaci článok alebo zdroj napätia. Nech prúd cez potenciometer je I a R je celkový odpor potenciometra.

Potom podľa Ohmovho zákona V = IR

Vieme, že R = ῥL / A

Teda V = I ῥL / A

Pretože ῥ a A sú vždy konštantné a prúd I je udržiavaný konštantný reostatom.

Takže L ῥ / A = K (konštantná)

Teda V = KL. Teraz predpokladajme, že do obvodu je vložená bunka E s nižšou EMF, ako je bunka budiča, ako je to znázornené vyššie. Povedzme, že má EMF E. Teraz v drôte potenciometra povedzme, že na dĺžke x sa potenciometer zmenil na E.

E = L ῥx / A = Kx

Keď je tento článok vložený do obvodu, ako je znázornené na obrázku vyššie, s vtipom pripojeným k zodpovedajúcej dĺžke (x), nebude prúdiť prúd galvanometrom, pretože keď sa potenciálny rozdiel rovná nule, nebude ním pretekať žiadny prúd .

Galvanometer G teda ukazuje nulovú detekciu. Potom sa dĺžka (x) nazýva dĺžka nulového bodu. Teraz poznaním konštanty K a dĺžky x. Nájdeme neznámy EMF.

E = L ῥx / A = Kx

Po druhé, možno tiež porovnať EMF dvoch buniek, nech prvá bunka EMF E1 dostane nulový bod v dĺžke = L1 a druhá bunka EMF E2 vykazuje nulový bod v dĺžke = L2

Potom,

E1 / E2 = L1 / L2

Prečo je potenciometer zvolený nad voltmetrom?

Keď použijeme voltmetr, prúd preteká obvodom a z dôvodu vnútorného odporu článku bude vždy koncový potenciál menší ako skutočný potenciál článku. Keď je v tomto obvode vyrovnaný rozdiel potenciálov (pomocou nulovej detekcie Galvanometra), v obvode neprúdi žiadny prúd, takže koncový potenciál sa bude rovnať skutočnému potenciálu bunky. Takže môžeme pochopiť, že voltmetr meria terminálny potenciál bunky, ale toto meria skutočný potenciál bunky. Schematické symboly sú zobrazené nižšie.

Symboly potenciometra

Typy potenciometrov

Potenciometer je tiež bežne známy ako pot. Tieto potenciometre majú tri koncové pripojenia. Jedna svorka pripojená k posuvnému kontaktu nazývanému stierač a ďalšie dve svorky je pripojená k trati s pevným odporom. Stierač je možné posúvať pozdĺž odporovej dráhy buď pomocou lineárneho posuvného ovládača alebo pomocou otočného kontaktu „stierača“. Otočné aj lineárne ovládanie majú rovnakú základnú činnosť.

Najbežnejšou formou potenciometra je jednootáčkový otočný potenciometer. Tento typ potenciometra sa často používa pri regulácii hlasitosti zvuku (logaritmické zúženie), ako aj pri mnohých iných aplikáciách. Na konštrukciu potenciometrov sa používajú rôzne materiály, napríklad uhlíkové zloženie, cermet, vodivý plast a kovový film.

Rotačné potenciometre

Jedná sa o najbežnejší typ potenciometrov, kde sa stierač pohybuje po kruhovej dráhe. Tieto potenciometre sa používajú hlavne na získanie premenlivého napájacieho napätia pre zlomok obvodov. Najlepším príkladom tohto otočného potenciometra je regulátor hlasitosti rádiového tranzistora, kde otočný gombík riadi prívod prúdu k zosilňovaču.

Tento druh potenciometra obsahuje dva koncové kontakty, kde je možné umiestniť konštantný odpor v polkruhovom modeli. A tiež obsahuje uprostred svorku, ktorá je spojená s odporom pomocou posuvného kontaktu, ktorý je spojený pomocou otočného gombíka. Kĺzavý kontakt sa dá otočiť otočením gombíka o polkruhový odpor. Napätie tohto napätia je možné získať medzi dvoma kontaktmi odporu a kĺzavými. Tieto potenciometre sa používajú všade tam, kde je potrebné regulovať úroveň napätia.

Lineárne potenciometre

U týchto typov potenciometrov sa stierač pohybuje po lineárnej dráhe. Známe tiež ako posúvač, posúvač alebo stlmovač. Tento potenciometer je podobný rotačnému typu, ale v tomto potenciometri sa posuvný kontakt jednoducho otáčal na rezistore lineárne. Pripojenie dvoch svoriek odporu je pripojené cez zdroj napätia. Kĺzavý kontakt na rezistore je možné posúvať pomocou dráhy, ktorá je pripojená cez rezistor.

Svorka rezistora je pripojená k posuvnému prvku, ktorý je pripojený k jednej koncovke výstupu obvodu a ďalšia svorka je pripojená k druhej koncovke výstupu obvodu. Tento druh potenciometra sa väčšinou používa na výpočet napätia v obvode. Používa sa na meranie vnútorného odporu článku batérie a tiež sa používa v mixovacích systémoch zvukového a hudobného ekvalizéra.

Mechanický potenciometer

Na trhu sú k dispozícii rôzne druhy potenciometrov, v ktorých sa používajú mechanické typy na manuálne riadenie na zmenu odporu aj výkonu prístroja. Digitálny potenciometer sa však používa na automatickú zmenu odporu na základe daného stavu. Tento typ potenciometra funguje presne ako potenciometer a jeho odpor je možné meniť skôr digitálnou komunikáciou ako SPI, I2C, a nie priamym otáčaním gombíka.

Tieto potenciometre sa nazývajú POT kvôli jeho štruktúre v tvare POT. Zahŕňa tri terminály ako i / p, o / p a GND spolu s gombíkom na jeho vrchole. Tento gombík funguje ako ovládací prvok na riadenie odporu otáčaním v dvoch smeroch ako v smere hodinových ručičiek, inak proti smeru hodinových ručičiek.

Hlavnou nevýhodou digitálnych potenciometrov je, že sú jednoducho ovplyvnené rôznymi faktormi prostredia, ako sú špina, prach, vlhkosť atď. Na prekonanie týchto nevýhod boli implementované digitálne potenciometre (digiPOT). Tieto potenciometre môžu pracovať v prostredí ako prach, špina, vlhkosť bez toho, aby zmenili svoju činnosť.

Digitálny potenciometer

Digitálne potenciometre sa tiež nazývajú digiPOT alebo variabilné odpory ktorý sa používa na riadenie analógových signálov pomocou mikrokontrolérov. Tieto typy potenciometrov poskytujú odpor o / p, ktorý je meniteľný v závislosti na digitálnych vstupoch. Niekedy sa tiež nazývajú RDAC (odporové digitálno-analógové prevodníky). Ovládanie tohto digipotu je možné vykonávať skôr digitálnymi signálmi ako mechanickým pohybom.

Každý krok na rezistorovom rebríku obsahuje jeden prepínač, ktorý je pripojený k o / p svorke digitálneho potenciometra. Pomer odporu v potenciometri je možné určiť zvoleným stupňom po rebríku. Všeobecne sú tieto kroky napríklad označené bitovou hodnotou. 8-bitové sa rovnajú 256 krokom.

Tento potenciometer využíva na signalizáciu digitálne protokoly, ako napríklad I²C, inak SPI Bus (sériové periférne rozhranie). Väčšina z týchto potenciometrov využíva jednoducho volatilnú pamäť, aby si nepamätali svoje miesto, keď sú vypnuté a ich konečné miesto je možné uložiť pomocou FPGA alebo mikrokontroléra, ku ktorému sú pripojené.

Charakteristiky

The charakteristiky potenciometra zahrňte nasledujúce.

• Je mimoriadne presný, pretože pri určovaní neidentifikovaných napätí pracuje skôr na technike vyhodnotenia než na technike vychýlenia.
• Určuje rovnovážny bod, inak nulový, ktorý nepotrebuje energiu pre dimenziu.
• Pracovný potenciometer je bez odporu zdroja, pretože v celom potenciometri nie je prúd, pretože je vyvážený.
• Hlavnými charakteristikami tohto potenciometra sú rozlíšenie, zúženie, značkovacie kódy a odpor pri zapínaní a vypínaní

Citlivosť potenciometra

Citlivosť potenciometra môže byť definovaná ako najmenšia potenciálna zmena, ktorá sa počíta pomocou potenciometra. Jeho citlivosť závisí hlavne od hodnoty potenciálneho gradientu (K). Ak je hodnota potenciálneho gradientu nízka, je potenciálny rozdiel, ktorý potenciometer dokáže vypočítať, menší a potom je citlivosť potenciometra väčšia.

Takže pre danú potenciálnu nepodobnosť sa citlivosť potenciometra môže zvyšovať zvyšovaním dĺžky potenciometra. Citlivosť potenciometra je možné zvýšiť aj z nasledujúcich dôvodov.

• Zväčšením dĺžky potenciometra
• Znížením prietoku prúdu v obvode cez reostat
• Obidve techniky pomôžu znížiť hodnotu potenciálneho gradientu a zvýšiť odpor.

Rozdiel medzi potenciometrom a voltmetrom

Hlavné rozdiely medzi potenciometrom a voltmetrom sú popísané v porovnávacej tabuľke.

Reostat vs potenciometer

Hlavné rozdiely medzi reostatom a potenciometrom sú popísané v porovnávacej tabuľke.

Meranie napätia potenciometrom

Meranie napätia je možné vykonať pomocou potenciometra v obvode, čo je veľmi jednoduchý koncept. V obvode musí byť nastavený reostat a tok prúdu cez rezistor môže byť nastavený tak, aby pre každú jednotku dĺžky rezistora bolo možné poklesnúť presné napätie.

Teraz musíme pripevniť jeden koniec vetvy k začiatku rezistora, zatiaľ čo druhý koniec je možné pomocou galvanometra spojiť s posuvným kontaktom rezistora. Takže teraz musíme presunúť posuvný kontakt cez rezistor, kým galvanometer nezobrazí nulové vychýlenie. Akonáhle galvanometer dosiahne svoje nulové stavy, musíme si všimnúť odčítanie polohy na stupnici odporu a na základe toho môžeme zistiť napätie v obvode. Pre lepšie pochopenie môžeme upraviť napätie pre každú jednotku dĺžky rezistora.

Výhody

The výhody potenciometra zahrňte nasledujúce.

• Nie je šanca na získanie chýb, pretože používa metódu nulového odrazu.
• Štandardizáciu je možné vykonať priamym použitím normálnej bunky
• Používa sa na meranie malých emf kvôli veľmi citlivým
• Na základe požiadavky možno dĺžku potenciometra zvýšiť, aby sa získala presnosť.
• Ak sa v obvode na meranie použije potenciometer, nečerpá žiadny prúd.
• Používa sa na meranie vnútorného odporu bunky a na porovnanie e.m.f. dvoch článkov, ale použitím voltmetra to nie je možné.

Nevýhody

The nevýhody potenciometra zahrňte nasledujúce.

• Používanie potenciometra nie je vhodné
• Prierez drôtu potenciometra by mal byť konzistentný, aby to nebolo možné prakticky.
• Počas experimentu by teplota drôtu mala byť stabilná, čo je však vzhľadom na prietok prúdu ťažké.
• Hlavnou nevýhodou je to, že na presunutie ich stieracích alebo posuvných kontaktov je potrebná obrovská sila. Dochádza k erózii v dôsledku pohybu stierača. Takže to znižuje životnosť prevodníka
• Šírka pásma je obmedzená.

Bunka budiča potenciometra

Potenciometer sa používa na meranie napätia vyhodnotením meracieho napätia na odpore potenciometra pomocou napätia. Pre činnosť potenciometra by teda mal existovať zdroj napätia, ktorý je spojený s obvodom potenciometra. Potenciometer môže byť ovládaný zdrojom napätia, ktorý poskytuje bunka, ktorá sa nazýva budiaca bunka.

Tento článok sa používa na dodávanie prúdu cez odpor potenciometra. Odpor a aktuálny produkt potenciometra poskytnú úplné napätie prístroja. Toto napätie je možné upraviť tak, aby sa zmenila citlivosť potenciometra. Spravidla sa to dá dosiahnuť reguláciou prúdu v celom odpore. Reostat je spojený s bunkou budiča v sérii.

Prietok prúdu celým odporom je možné riadiť pomocou reostatu, ktorý je sériovo spojený s budiacou bunkou. Napätie bunky budiča musí byť v porovnaní s nameraným napätím lepšie.

Aplikácie potenciometrov

Medzi aplikácie potenciometra patrí nasledujúce.

Potenciometer ako delič napätia

Potenciometer sa dá pracovať ako delič napätia na získanie manuálne nastaviteľného výstupného napätia na posúvači z pevného vstupného napätia privádzaného cez dva konce potenciometra. Teraz možno namerať napätie záťaže na RL ako

Obvod deliča napätia

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

Ovládanie zvuku

Posuvné potenciometre, jedno z najbežnejších použití moderných nízkoenergetických potenciometrov, sú ako zvukové ovládacie zariadenia. Posuvné potenciometre (potenciometre) aj rotačné potenciometre (gombíky) sa pravidelne používajú na tlmenie frekvencií, úpravu hlasitosti a na rôzne charakteristiky zvukových signálov.

Televízia

Na reguláciu jasu, kontrastu a farebnej odozvy obrazu sa použili potenciometre. Na nastavenie „vertikálneho zadržania“ sa často používal potenciometer, ktorý ovplyvňoval synchronizáciu medzi prijatým obrazovým signálom a interným obvodom zametania prijímača ( multivibrátor ).

Prevodníky

Jednou z najbežnejších aplikácií je meranie posunu. Na meranie posunutia pohyblivého telesa je pripojený posuvný prvok umiestnený na potenciometri. Pri pohybe tela sa príslušne mení aj poloha posúvača, takže sa mení odpor medzi pevným bodom a posúvačom. Z tohto dôvodu sa mení aj napätie v týchto bodoch.

Zmena odporu alebo napätia je úmerná zmene posunu tela. Zmena napätia teda naznačuje posunutie telesa. To sa dá použiť na meranie translačného aj rotačného posunu. Pretože tieto potenciometre pracujú na princípe odporu, nazývajú sa tiež odporové potenciometre. Napríklad rotácia hriadeľa môže predstavovať uhol a pomer delenia napätia je možné upraviť proporcionálne k kosínusu uhla.

Toto je teda všetko o prehľad toho, čo je potenciometer , pinout, jeho konštrukcia, rôzne typy, spôsob výberu, vlastnosti, rozdiely, výhody, nevýhody a ich použitie. Dúfame, že ste týmto informáciám lepšie porozumeli. Ďalej akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu resp elektrické a elektronické projekty , prosím, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Je tu pre vás otázka, aká je funkcia otočného potenciometra?