پوتنسیومتر: تعریف، انواع و اصل کار

چه چیزی پوتنسیومتر است؟

پوتنسیومتر (که به آن پوت یا پوت‌متر نیز می‌گویند) یک مقاومت متغیر سه ترمینالی است که در آن مقاومت دستی برای کنترل جریان جریان الکتریکی تنظیم می‌شود. پوتنسیومتر به عنوان یک تقسیم‌کننده ولتاژ قابل تنظیم عمل می‌کند.

پوتنسیومتر چگونه کار می‌کند؟

پوتنسیومتر یک مولفه الکترونیکی غیرفعال است. پوتنسیومترها با تغییر موقعیت یک تماس لیز برابر روی مقاومت یکنواخت کار می‌کنند. در پوتنسیومتر، ولتاژ ورودی کامل روی طول کل مقاومت اعمال می‌شود و ولتاژ خروجی، ولتاژ پرتی که بین تماس ثابت و لیز متحرک اتفاق می‌افتد، می‌باشد.

پوتنسیومتر دو ترمینال منبع ورودی را به انتهای مقاومت متصل می‌کند. برای تنظیم ولتاژ خروجی، تماس لیز روی مقاومت در سمت خروجی حرکت می‌کند.

این مورد متفاوت از رئوسات است که در آن یک انتها ثابت و ترمینال لیز به مدار متصل می‌شود، همانطور که در زیر نشان داده شده است.

این یک ابزار بسیار پایه‌ای برای مقایسه EMF دو سلول و برای کالیبراسیون آمتر، ولتمتر و وات‌متر است. اصل کار پوتنسیومتر بسیار ساده است. فرض کنید ما دو باتری را موازی از طریق یک گالوانومتر متصل کرده‌ایم. ترمینال‌های منفی باتری‌ها به هم متصل شده‌اند و ترمینال‌های مثبت باتری‌ها نیز از طریق یک گالوانومتر به هم متصل شده‌اند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

در اینجا، اگر پتانسیل الکتریکی هر دو سلول دقیقاً یکسان باشد، جریان مداومی در مدار وجود نخواهد داشت و بنابراین گالوانومتر نشانه‌ای از انحراف نخواهد داشت. اصل کار پوتنسیومتر به این پدیده بستگی دارد.

حالا بیایید درباره یک مدار دیگر فکر کنیم که در آن یک باتری از طریق یک سوئیچ و یک رئوسات به یک مقاومت متصل شده است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

مقاومت دارای مقاومت الکتریکی یکنواخت در واحد طول در طول کل طول خود است. بنابراین، کاهش ولتاژ در واحد طول مقاومت در طول کل طول آن یکنواخت است. فرض کنید با تنظیم رئوسات، v ولت کاهش ولتاژ در واحد طول مقاومت بدست می‌آید.

حالا، ترمینال مثبت یک سلول استاندارد به نقطه A روی مقاومت متصل شده و ترمینال منفی آن با یک گالوانومتر متصل شده است. سمت دیگر گالوانومتر از طریق یک تماس لیز با مقاومت در تماس است، همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است. با تنظیم این تماس لیز، نقطه‌ای مانند B پیدا می‌شود که در آن جریانی از طریق گالوانومتر عبور نمی‌کند و بنابراین هیچ انحرافی در گالوانومتر وجود ندارد.

این بدان معناست که EMF سلول استاندارد توسط ولتاژ ظاهر شده در مقاومت بین نقاط A و B متعادل می‌شود. حالا اگر فاصله بین نقاط A و B L باشد، می‌توانیم EMF سلول استاندارد E = Lv ولت بنویسیم.

به این ترتیب پوتنسیومتر ولتاژ بین دو نقطه (در اینجا بین A و B) را بدون گرفتن هیچ مؤلفه جریانی از مدار اندازه‌گیری می‌کند. این ویژگی پوتنسیومتر است که می‌تواند ولتاژ را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کند.

نوع‌های پوتنسیومتر

دو نوع اصلی پوتنسیومتر وجود دارد:

• پوتنسیومتر دورانی

• پوتنسیومتر خطی

هرچند ویژگی‌های ساختاری اساسی این پوتنسیومترها متفاوت است، اما اصل کار هر دو نوع پوتنسیومتر یکسان است.

توجه داشته باشید که این نوع‌ها پوتنسیومترهای DC هستند - نوع‌های پوتنسیومترهای AC کمی متفاوت هستند.

پوتنسیومترهای دورانی

پوتنسیومترهای دورانی عمدتاً برای ایجاد ولتاژ قابل تنظیم به بخشی از مدارهای الکترونیکی و الکتریکی استفاده می‌شوند. کنترل‌کننده حجم یک رادیو ترانزیستور یک مثال مشهور از پوتنسیومتر دورانی است که در آن دستگیره دورانی پوتنسیومتر ولتاژ تامین به تقویت‌کننده را کنترل می‌کند.

این نوع پوتنسیومتر دو تماس ترمینال دارد که بین آن‌ها یک مقاومت یکنواخت در یک الگوی نیم‌دایره‌ای قرار دارد. دستگاه همچنین یک ترمینال میانی دارد که از طریق یک تماس لیز به مقاومت متصل است که به یک دستگیره دورانی متصل شده است. با چرخاندن دستگیره می‌توان تماس لیز را روی مقاومت نیم‌دایره‌ای حرکت داد. ولتاژ بین یک ترمینال انتهایی و تماس لیز گرفته می‌شود. پوتنسیومتر همچنین به صورت POT (کوتاه‌شده Potentiometer) نامیده می‌شود. POT همچنین در شارژر باتری‌های زیرایستگاه برای تنظیم ولتاژ شارژ باتری استفاده می‌شود. کاربردهای بسیار بیشتری برای پوتنسیومتر دورانی وجود دارد که در آن‌ها کنترل ولتاژ صاف مورد نیاز است.

پوتنسیومترهای خطی

پوتنسیومتر خطی اساساً همان است، فقط تفاوت آن این است که در اینجا به جای حرکت دورانی تماس لیز روی مقاومت خطی حرکت می‌کند. در اینجا دو انتها یک مقاومت مستقیم به ولتاژ منبع متصل شده‌اند. یک تماس لیز می‌تواند روی مقاومت از طریق یک مسیر که با مقاومت متصل شده حرکت کند. ترمینال متصل به تماس لیز به یک سمت مدار خروجی متصل شده و یکی از ترمینال‌های مقاومت به سمت دیگر مدار خروجی متصل شده است.

این نوع پوتنسیومتر عمدتاً برای اندازه‌گیری ولتاژ روی یک شاخه از مدار، برای اندازه‌گیری مقاومت داخلی یک سلول باتری، برای مقایسه یک سلول باتری با یک سلول استاندارد و در زندگی روزمره ما، معمولاً در مساوی‌کننده موسیقی و سیستم‌های مخلوط‌کننده صدا استفاده می‌شود.

پوتنسیومترهای دیجیتال

پوتنسیومترهای دیجیتال دستگاه‌های سه ترمینالی هستند، دو ترمینال ثابت و یک ترمینال وایپر که برای تغییر ولتاژ خروجی استفاده می‌شود.

پوتنسیومترهای دیجیتال کاربردهای مختلفی دارند، از جمله کالیبراسیون سیستم، تنظیم ولتاژ خطا، تنظیم فیلترها، کنترل روشنایی صفحه نمایش و کنترل حجم صدا.

با این حال پوتنسیومترهای مکانیکی از برخی از معایب جدی رنج می‌برند که آن‌ها را برای کاربردهایی که دقت مورد نیاز است مناسب نمی‌کند. اندازه، آلودگی وایپر، سایش مکانیکی، تغییر مقاومت، حساسیت به لرزش، رطوبت و غیره از مهم‌ترین معایب یک پوتنسیومتر مکانیکی هستند. بنابراین برای رفع این معایب، پوتنسیومترهای دیجیتال در کاربردها بیشتر رایج هستند زیرا دقت بیشتری ارائه می‌دهند.

مدار پوتنسیومتر دیجیتال

مدار یک پوتنسیومتر دیجیتال شامل دو بخش است: ابتدا مقاومت‌های الکترونیکی همراه با سوئیچ‌های الکترونیکی و دوم مدار کنترل وایپر. شکل زیر هر دو بخش را به ترتیب نشان می‌دهد.