Potenciometr: Definice, typy a princip fungování

Co je potenciometr?

Potenciometr (také známý jako pot nebo potmetr) je definován jako třípolový proměnný odpor, ve kterém se odpor ručně mění pro ovládání toku elektrického proudu. Potenciometr funguje jako nastavitelný dělič napětí.

Jak funguje potenciometr?

Potenciometr je pasivní elektronický komponent. Potenciometry fungují změnou polohy klouzavého kontaktu na uniformním odporniku. V potenciometru je celé vstupní napětí aplikováno na celou délku odporníku a výstupní napětí je napěťový spád mezi pevným a klouzavým kontaktem, jak je ukázáno níže.

Potenciometr má dva terminály vstupního zdroje připojené k koncům odporníku. Pro nastavení výstupního napětí se klouzavý kontakt posouvá po odporníku na straně výstupu.

Je to jiné než u reostatu, kde je jeden konec pevný a klouzavý terminál je připojen k obvodu, jak je ukázáno níže.

Jedná se o velmi základný přístroj používaný pro srovnání emf dvou článků a pro kalibraci ampermetru, voltmeteru a wattmetru. Základní princip fungování potenciometru je docela jednoduchý. Předpokládejme, že jsme připojili dva baterie paralelně přes galvanometr. Negativní terminály baterií jsou spojeny dohromady a pozitivní terminály baterií jsou také spojeny dohromady přes galvanometr, jak je ukázáno na obrázku níže.

Zde, pokud je elektrické napětí obou bateriových článků přesně stejné, v obvodu není žádný cirkulující proud a tedy galvanometr ukazuje nulovou deflexi. Princip fungování potenciometru závisí na tomto jevu.

Nyní si představme jiný obvod, kde je baterie připojena přes odporník přes spínač a reostat, jak je ukázáno na obrázku níže.

Odporník má rovnoměrný elektrický odpor na jednotku délky po celé své délce. Proto je napěťový spád na jednotku délky odporníku stejný po celé jeho délce. Předpokládejme, že nastavením reostatu získáme napěťový spád v voltách na jednotku délky odporníku.

Nyní je kladný terminál standardního článku připojen k bodu A na odporníku a záporný terminál stejného článku je spojen s galvanometrem. Druhý konec galvanometru je v kontaktu s odporníkem přes klouzavý kontakt, jak je ukázáno na obrázku nahoře. Nastavením tohoto klouzavého konce se najde bod, jako B, kde není žádný proud přes galvanometr, a tedy žádná deflexe v galvanometru.

To znamená, že emf standardního článku je vyrovnána napětím, které se objevuje v odporníku mezi body A a B. Pokud je vzdálenost mezi body A a B L, pak můžeme napsat emf standardního článku E = Lv volt.

Takhle potenciometr měří napětí mezi dvěma body (zde mezi A a B) bez odebírání žádné součásti proudu z obvodu. Toto je speciálnost potenciometru, může měřit napětí nejpřesněji.

Druhy potenciometrů

Existují dva hlavní druhy potenciometrů:

• Rotací potenciometr

• Lineární potenciometr

I když základní konstrukční rysy těchto potenciometrů se liší, princip fungování obou typů potenciometrů je stejný.

Poznámka: Tyto jsou typy DC potenciometrů – typy AC potenciometrů jsou mírně odlišné.

Rotací potenciometry

Rotací potenciometry se používají hlavně pro získání nastavitelného zásobovacího napětí do části elektronických a elektrických obvodů. Regulátor hlasitosti rádia je populární příklad rotací potenciometru, kde otáčkové kolečko potenciometru ovládá zásobování zesilovače.

Tento typ potenciometru má dva terminálové kontakty, mezi kterými je umístěn rovnoměrný odpor v polokruhovém vzoru. Zařízení také má střední terminál, který je připojen k odporníku přes klouzavý kontakt připojený k otáčkovému kolečku. Otočením kolečka lze posunout klouzavý kontakt na polokruhovém odporníku. Napětí se bere mezi koncovým kontaktem odporníku a klouzavým kontaktem. Potenciometr je také nazýván POT zkráceně. POT se také používá v nabíječkách baterií v podstanicích pro nastavení nabíjecího napětí baterie. Existuje mnoho dalších použití rotacího potenciometru, kde je potřeba hladkého řízení napětí.

Lineární potenciometry

Lineární potenciometr je v podstatě stejný, ale jediný rozdíl je ten, že zde místo otáčení se klouzavý kontakt pohybuje po odporníku lineárně. Zde jsou oba konce rovného odporníku připojeny k zdrojovému napětí. Klouzavý kontakt lze posunout po odporníku prostřednictvím dráhy připojené k odporníku. Terminál připojený k klouzavému kontaktu je připojen k jednomu konci výstupního obvodu a jeden z terminálů odporníku je připojen k druhému konci výstupního obvodu.

Tento typ potenciometru se používá hlavně k měření napětí na větvi obvodu, k měření vnitřního odporu bateriového článku, k porovnání bateriového článku se standardním článkem a v každodenním životě se běžně používá v equalizéru hudby a systémech mixování zvuku.

Digitální potenciometry

Digitální potenciometry jsou třípolové zařízení, s dvěma pevnými koncovými terminály a jedním terminálem klouzavého kontaktu, který se používá k měnění výstupního napětí.

Digitální potenciometry mají různé aplikace, včetně kalibrace systému, nastavení offsetového napětí, ladění filtrů, řízení jasu obrazovky a řízení hlasitosti zvuku.

Nicméně mechanické potenciometry trpí několika vážnými nevýhodami, které je nedělají vhodnými pro aplikace, kde je požadována přesnost. Velikost, kontaminace klouzavého kontaktu, mechanický opotřebení, drift odporu, citlivost na vibrace, vlhkost atd. jsou některé z hlavních nevýhod mechanického potenciometru. Proto, aby se překonaly tyto nevýhody, jsou digitální potenciometry v aplikacích běžnější, protože poskytují vyšší přesnost.

Obvod digitálního potenciometru

Obvod digitálního potenciometru se skládá ze dvou částí, první je odporníkový prvek spolu s elektronickými spínači a druhá je řídící obvod klouzavého kontaktu. Obrázek níže ukazuje obě části postupně.

První část je pole odporníků a každý uzel je připojen k běžnému bodu W, s výjimkou koncových bodů A a B, přes dvousměrový elektronický spínač. Terminál W je terminál klouzavého kontaktu. Každý ze spínačů je navržen pomocí CMOS technologie a pouze jeden ze