Co je potenciometr: Konstrukce a jeho fungování

Potenciometr je elektrický přístroj používaný k měření EMF (elektromotorická síla) dané buňky, vnitřní odpor buňky. A také se používá k porovnání EMF různých buněk. Může také použít jako a proměnný odpor ve většině aplikací. Tyto potenciometry se používají v obrovských množstvích při výrobě elektronického zařízení, které poskytuje způsob seřízení elektronické obvody aby byly získány správné výstupy. Jejich nejzřejmější použití však musí být pro ovládání hlasitosti v rádiích a jiných elektronických zařízeních používaných pro zvuk.

Pin potenciometru

Níže je uveden pinový diagram potenciometru Trimpot. Tyto potenciometry jsou k dispozici v různých tvarech a zahrnují tři vodiče. Tyto komponenty lze snadno umístit na prkénko pro snadné vytváření prototypů. Tento potenciometr obsahuje knoflík a slouží ke změně jeho hodnoty změnou.

Kolík z potenciometru

Pin1 (pevný konec): Připojení tohoto pevného konce 1 lze provést k jednomu konci odporové dráhy

Pin2 (variabilní konec): Připojení tohoto variabilního konce lze provést připojením k stěrači tak, aby poskytovalo proměnlivé napětí

Pin3 (pevný konec): Připojení tohoto dalšího pevného konce lze provést připojením k dalšímu konci odporové dráhy

Jak vybrat potenciometr?

Potenciometr se také nazývá POT nebo proměnný rezistor. Používají se k zajištění variabilního odporu pouhou změnou knoflíku na potenciometru. Klasifikaci lze provést na základě dvou důležitých parametrů, jako je odpor (R-ohm) a výkon (P-Watts).

Potenciometr

Odpor potenciometru, jinak jeho hodnota rozhoduje hlavně o tom, jaký odpor dává proudu. Když je hodnota odporu vysoká, pak bude proudit menší hodnota proudu. Některé z potenciometrů jsou 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Klasifikace rezistorů závisí hlavně na tom, kolik proudu přes něj umožňuje protékat, což je známé jako jmenovitý výkon. Jmenovitý výkon potenciometru je 0,3 W, a proto jej lze jednoduše použít pro slaboproudé obvody.

Stále existuje několik druhů potenciometrů a jejich výběr závisí hlavně na určitých nezbytnostech, jako je následující.

• Potřeby struktury
• Charakteristiky změny odporu
• Vyberte druh potenciometru podle potřeb použití
• Vyberte parametry podle potřeb obvodu

Konstrukční a pracovní princip

Potenciometr se skládá z dlouhého odporového vodiče L vyrobeného z magnumu nebo z konstantanu a baterie známého EMF V. Toto napětí se nazývá napětí buňky řidiče . Připojte dva konce odporového vodiče L ke svorkám baterie, jak je znázorněno níže, předpokládejme, že se jedná o uspořádání primárního obvodu.

Jedna svorka jiné buňky (jejíž EMF E se má měřit) je na jednom konci primárního obvodu a další konec svorky buňky je připojen k jakémukoli bodu na odporovém vodiči přes galvanometr G. Nyní předpokládejme, že toto uspořádání je sekundární okruh. Uspořádání potenciometru, jak je znázorněno níže.

Konstrukce potenciometru

Základní pracovní princip je založen na skutečnosti, že pokles potenciálu přes jakoukoli část drátu je přímo úměrný délce drátu, za předpokladu, že drát má jednotnou plochu průřezu a protéká ním konstantní proud. 'Pokud mezi dvěma uzly není žádný potenciální rozdíl, bude proudit elektrický proud.'

Nyní je vodič potenciometru ve skutečnosti vodič s vysokým měrným odporem (uniform) s jednotnou plochou průřezu A. Celý vodič má tedy jednotný odpor. Nyní se tato svorka potenciometru připojila k článku s vysokým EMF V (zanedbáním jeho vnitřního odporu), který se nazývá budicí buňka nebo zdroj napětí. Nechť proud procházející potenciometrem je I a R je celkový odpor potenciometru.

Pak podle Ohmova zákona V = IR

Víme, že R = ῥL / A

V = I ῥL / A

Protože ῥ a A jsou vždy konstantní a proud I je udržován konstantní reostatem.

Takže L ῥ / A = K (konstantní)

V = KL. Nyní předpokládejme, že do obvodu je vložena buňka E s nižším EMF, než je buňka ovladače, jak je uvedeno výše. Řekněme, že má EMF E. Nyní v vodiči potenciometru řekněte, že na délce x se potenciometr stal E.

E = L ῥx / A = Kx

Když je tento článek vložen do obvodu, jak je znázorněno na obrázku výše, s vtipem připojeným k odpovídající délce (x), nebude proudit galvanometrem žádný proud, protože když je potenciální rozdíl roven nule, neprotéká ním žádný proud .

Galvanometr G tedy ukazuje nulovou detekci. Pak se délka (x) nazývá délka nulového bodu. Nyní poznáme konstantu K a délku x. Můžeme najít neznámý EMF.

E = L ῥx / A = Kx

Za druhé lze také porovnat EMF dvou buněk, ať první buňka EMF E1 dostane nulový bod v délce = L1 a druhá buňka EMF E2 vykazuje nulový bod v délce = L2

Pak,

E1 / E2 = L1 / L2

Proč je potenciometr volen přes voltmetr?

Když použijeme voltmetr, protéká proud obvodem a z důvodu vnitřního odporu článku bude vždy koncový potenciál menší než skutečný potenciál článku. V tomto obvodu, když je rozdíl potenciálů vyvážen (pomocí nulové detekce Galvanometru), v obvodu neproudí žádný proud, takže koncový potenciál bude roven skutečnému potenciálu článku. Takže můžeme pochopit, že voltmetr měří koncový potenciál buňky, ale to měří skutečný potenciál buňky. Schematické symboly jsou uvedeny níže.

Symboly potenciometru

Druhy potenciometrů

Potenciometr je také běžně známý jako pot. Tyto potenciometry mají tři koncová připojení. Jedna svorka připojená k posuvnému kontaktu nazývanému stěrač a další dvě svorky je připojena k pevné odporové dráze. Stěrač lze pohybovat podél odporové dráhy buď pomocí lineárního posuvného ovladače nebo otočného kontaktu „stěrače“. Otočné i lineární ovládání mají stejnou základní funkci.

Nejběžnější formou potenciometru je jednootáčkový otočný potenciometr. Tento typ potenciometru se často používá v ovládání hlasitosti zvuku (logaritmický kužel) a v mnoha dalších aplikacích. K výrobě potenciometrů se používají různé materiály, včetně složení uhlíku, cermetu, vodivého plastu a kovového filmu.

Rotační potenciometry

Jedná se o nejběžnější typ potenciometrů, kde se stěrač pohybuje po kruhové dráze. Tyto potenciometry se používají hlavně k získání proměnlivého napájecího napětí pro zlomek obvodů. Nejlepším příkladem tohoto otočného potenciometru je regulátor hlasitosti rádiového tranzistoru, kde otočný knoflík ovládá dodávku proudu směrem k zesilovači.

Tento druh potenciometru zahrnuje dva koncové kontakty, kde lze v polokruhovém modelu umístit konzistentní odpor. A také obsahuje svorku uprostřed, která je spojena s odporem pomocí posuvného kontaktu, který je připojen pomocí otočného knoflíku. Klouzavý kontakt lze otočit otočením knoflíku přes půlkruhový odpor. Napětí tohoto lze získat mezi dvěma kontakty odporu a posuvným. Tyto potenciometry se používají všude tam, kde je nutné ovládání úrovně napětí.

Lineární potenciometry

U těchto typů potenciometrů se stěrač pohybuje po lineární dráze. Také známý jako slide pot, slider nebo fader. Tento potenciometr je podobný rotačnímu typu, ale v tomto potenciometru se posuvný kontakt jednoduše otáčel na rezistoru lineárně. Připojení dvou svorek odporu je připojeno přes zdroj napětí. Klouzavý kontakt na rezistoru lze posunout pomocí cesty, která je připojena přes rezistor.

Svorka rezistoru je připojena k posuvné části, která je připojena k jednomu konci výstupu obvodu a další svorka je připojena k druhému konci výstupu obvodu. Tento druh potenciometru se většinou používá k výpočtu napětí v obvodu. Používá se k měření vnitřního odporu článku baterie a také se používá v mixážních systémech zvukového a hudebního ekvalizéru.

Mechanický potenciometr

Na trhu jsou k dispozici různé druhy potenciometrů, v nichž se používají mechanické typy pro ruční ovládání ke změně odporu i výkonu zařízení. Digitální potenciometr se však používá k automatické změně odporu na základě daného stavu. Tento typ potenciometru funguje přesně jako potenciometr a jeho odpor lze změnit pomocí digitální komunikace, jako je SPI, I2C, namísto přímého otáčení knoflíku.

Tyto potenciometry se díky své struktuře ve tvaru POT nazývají POT. Zahrnuje tři terminály jako i / p, o / p a GND spolu s knoflíkem na jeho vrcholu. Tento knoflík funguje jako ovládání k ovládání odporu jeho otáčením ve dvou směrech jako ve směru hodinových ručiček, jinak proti směru hodinových ručiček.

Hlavní nevýhodou digitálních potenciometrů je, že jsou jednoduše ovlivňovány různými faktory prostředí, jako je špína, prach, vlhkost atd. K překonání těchto nevýhod byly implementovány digitální potenciometry (digiPOT). Tyto potenciometry mohou pracovat v prostředích, jako je prach, špína, vlhkost, aniž by se změnil jejich provoz.

Digitální potenciometr

Digitální potenciometry se také nazývají digiPOT nebo proměnné odpory který se používá k ovládání analogových signálů pomocí mikrokontrolérů. Tyto typy potenciometrů poskytují odpor o / p, který je měnitelný v závislosti na digitálních vstupech. Někdy se jim také říká RDAC (odporové digitálně-analogové převaděče). Ovládání tohoto digipotu lze provádět spíše digitálními signály než mechanickým pohybem.

Každý krok na rezistorovém žebříku obsahuje jeden spínač, který je připojen ke svorce o / p digitálního potenciometru. Poměr odporu v potenciometru lze určit zvoleným krokem po žebříku. Obecně jsou tyto kroky například označeny bitovou hodnotou. 8 bitů se rovná 256 krokům.

Tento potenciometr využívá pro signalizaci digitální protokoly, jako je I²C, jinak SPI Bus (sériové periferní rozhraní). Většina z těchto potenciometrů využívá jednoduše volatilní paměť, takže si nepamatují své místo, jakmile jsou vypnuty, a jejich konečné místo může být uloženo prostřednictvím FPGA nebo mikrokontroléru, ke kterému jsou připojeny.

Vlastnosti

The charakteristiky potenciometru zahrnout následující.

• Je extrémně přesný, protože při určování neidentifikovaných napětí pracuje spíše na technice hodnocení než na metodě vychýlení.
• Určuje rovnovážný bod, jinak nulový, který nepotřebuje energii pro dimenzi.
• Pracující potenciometr je bez odporu zdroje, protože potenciometrem nevychází žádný proud, protože je vyvážený.
• Hlavními charakteristikami tohoto potenciometru jsou rozlišení, zúžení, značkovací kódy a odpor při zapínání / vypínání

Citlivost potenciometru

Citlivost potenciometru lze definovat jako nejmenší potenciální odchylku, která se vypočítá pomocí potenciometru. Jeho citlivost závisí hlavně na hodnotě potenciálního gradientu (K). Když je hodnota potenciálního gradientu nízká, je potenciální rozdíl, který může potenciometr vypočítat, menší a pak je citlivost potenciometru větší.

Takže pro danou potenciální odlišnost se může citlivost potenciometru zvyšovat zvětšením délky potenciometru. Citlivost potenciometru lze také zvýšit z následujících důvodů.

• Zvětšením délky potenciometru
• Snížením toku proudu v okruhu přes reostat
• Obě techniky pomohou snížit hodnotu potenciálního gradientu a zvýšit odpor.

Rozdíl mezi potenciometrem a voltmetrem

Hlavní rozdíly mezi potenciometrem a voltmetrem jsou popsány ve srovnávací tabulce.

Rheostat vs potenciometr

Hlavní rozdíly mezi reostatem a potenciometrem jsou popsány ve srovnávací tabulce.

Měření napětí potenciometrem

Měření napětí lze provádět pomocí potenciometru v obvodu, což je velmi jednoduchý koncept. V obvodu musí být nastaven reostat a tok proudu přes rezistor může být nastaven tak, aby pro každou jednotku délky rezistoru mohlo být sníženo přesné napětí.

Nyní musíme zafixovat jeden konec větve na začátek rezistoru, zatímco druhý konec lze pomocí galvanometru připojit k posuvnému kontaktu rezistoru. Takže nyní musíme přesunout posuvný kontakt přes odpor, dokud galvanometr nezobrazí nulovou výchylku. Jakmile galvanometr dosáhne svých nulových stavů, musíme si všimnout odečtu polohy na stupnici odporu a na základě toho můžeme zjistit napětí v obvodu. Pro lepší pochopení můžeme upravit napětí pro každou jednotku délky rezistoru.

Výhody

The výhody potenciometru zahrnout následující.

• Neexistuje žádná šance na získání chyb, protože používá metodu nulového odrazu.
• Standardizaci lze provést přímo pomocí normální buňky
• Používá se k měření malých emf kvůli vysoce citlivým
• Na základě požadavku lze délku potenciometru zvětšit, aby se dosáhlo přesnosti.
• Pokud se v obvodu používá potenciometr k měření, nečerpá žádný proud.
• Používá se k měření vnitřního odporu buňky a k porovnání e.m.f. dvou článků, ale použitím voltmetru to není možné.

Nevýhody

The nevýhody potenciometru zahrnout následující.

• Použití potenciometru není vhodné
• Plocha průřezu drátu potenciometru by měla být stejná, aby to nebylo možné prakticky.
• Během experimentu by měla být teplota drátu stabilní, ale vzhledem k průtoku proudu je to těžké.
• Hlavní nevýhodou je to, že k pohybu jejich stěračů nebo posuvných kontaktů je zapotřebí obrovské síly. Kvůli pohybu stěrače dochází k erozi. Takže to snižuje životnost měniče
• Šířka pásma je omezená.

Buňka ovladače potenciometru

Potenciometr se používá k měření napětí vyhodnocením měřicího napětí na odporu potenciometru s napětím. Pro provoz potenciometru by tedy měl existovat zdroj napětí, který je spojen napříč obvodem potenciometru. Potenciometr může být ovládán zdrojem napětí, který je poskytován buňkou, známou jako budicí buňka.

Tato buňka se používá k dodávání proudu v celém odporu potenciometru. Odpor a aktuální produkt potenciometru zajistí úplné napětí zařízení. Toto napětí lze tedy upravit tak, aby se změnila citlivost potenciometru. Obvykle to lze provést regulací proudu v celém odporu. Reostat je připojen k buňce ovladače v sérii.

Tok proudu v celém odporu lze regulovat pomocí reostatu, který je sériově spojen s budicí jednotkou. Napětí buňky ovladače tedy musí být ve srovnání s naměřeným napětím lepší.

Aplikace potenciometrů

Mezi aplikace potenciometru patří následující.

Potenciometr jako dělič napětí

Potenciometr může být zpracován jako dělič napětí k získání ručně nastavitelného výstupního napětí na posuvníku z pevného vstupního napětí přivedeného přes dva konce potenciometru. Nyní lze měřit napětí zátěže napříč RL jako

Obvod děliče napětí

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

Ovládání zvuku

Posuvné potenciometry, jedno z nejběžnějších použití moderních nízkoenergetických potenciometrů, jsou jako zařízení pro ovládání zvuku. Posuvné hrnce (fadery) a rotační potenciometry (knoflíky) se pravidelně používají k útlumu frekvence, úpravě hlasitosti a pro různé charakteristiky zvukových signálů.

Televize

Potenciometry byly použity k ovládání jasu, kontrastu a barevné odezvy obrazu. Potenciometr se často používal k nastavení „vertikálního zadržení“, což ovlivnilo synchronizaci mezi přijímaným obrazovým signálem a vnitřním obvodem zametání přijímače ( multi-vibrátor ).

Převodníky

Jednou z nejběžnějších aplikací je měření posunutí. K měření posunutí tělesa, které je pohyblivé, je připojen posuvný prvek umístěný na potenciometru. Jak se tělo pohybuje, odpovídajícím způsobem se mění také poloha posuvníku, takže se mění odpor mezi pevným bodem a posuvníkem. Díky tomu se také mění napětí v těchto bodech.

Změna odporu nebo napětí je úměrná změně posunutí tělesa. Změna napětí tedy naznačuje posunutí těla. To lze použít k měření translačního i rotačního posunutí. Protože tyto potenciometry pracují na principu odporu, nazývají se také odporové potenciometry. Například rotace hřídele může představovat úhel a poměr dělení napětí může být úměrný kosinu úhlu.

O toto tedy jde přehled toho, co je potenciometr , pinout, jeho konstrukce, různé typy, způsoby výběru, vlastnosti, rozdíly, výhody, nevýhody a jeho aplikace. Doufáme, že jste těmto informacím lépe porozuměli. Kromě toho jakékoli dotazy týkající se tohoto konceptu nebo elektrické a elektronické projekty , uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka, jaká je funkce otočného potenciometru?