پتنتیومتر: تعریف، انواع و اصل کار

پوتنسیومتر چیست؟

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

پوتنسیومتر چگونه کار می‌کند؟

پوتنسیومتر یک المان الکترونیکی غیرفعال است. پوتنسیومترها با تغییر موقعیت یک تماس لغزشی در طول یک مقاومت یکنواخت کار می‌کنند. در پوتنسیومتر، ولتاژ ورودی کامل در طول کل مقاومت اعمال می‌شود و ولتاژ خروجی، کاهش ولتاژ بین تماس ثابت و تماس لغزشی است.

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

این مورد متفاوت از رئوسات است که در آن یک انتها ثابت و تماس لغزشی به مدار متصل می‌شود.

این یک ابزار بسیار پایه‌ای برای مقایسه EMF دو سلول و کالیبراسیون آمپرمتر، ولتمتر و وات‌متر است. اصل کار پوتنسیومتر بسیار ساده است. فرض کنید دو باتری را موازی به یک گالوانومتر متصل کرده‌ایم. ترمینال‌های منفی باتری‌ها با هم و ترمینال‌های مثبت آن‌ها نیز از طریق گالوانومتر به هم متصل شده‌اند.

در اینجا، اگر پتانسیل الکتریکی هر دو سلول دقیقاً یکسان باشد، جریان دور حلقه در مدار وجود ندارد و بنابراین گالوانومتر نشانه‌ای از انحراف نمی‌دهد. اصل کار پوتنسیومتر بر این پدیده استوار است.

حالا فرض کنید یک مدار دیگر که یک باتری از طریق یک سوئیچ و یک رئوسات به یک مقاومت متصل شده است.

مقاومت در طول کل طول مقاومت دارای مقاومت الکتریکی یکنواخت در هر واحد طول است. بنابراین، کاهش ولتاژ در هر واحد طول مقاومت در طول کل طول مقاومت یکسان است. فرض کنید با تنظیم رئوسات، v ولت کاهش ولتاژ در هر واحد طول مقاومت به دست می‌آید.

حالا، ترمینال مثبت یک سلول استاندارد به نقطه A روی مقاومت متصل می‌شود و ترمینال منفی آن با یک گالوانومتر متصل می‌شود. سمت دیگر گالوانومتر از طریق یک تماس لغزشی با مقاومت در تماس است. با تنظیم این تماس لغزشی، نقطه‌ای مانند B پیدا می‌شود که جریانی از طریق گالوانومتر عبور نمی‌کند و بنابراین هیچ انحرافی در گالوانومتر مشاهده نمی‌شود.

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

این چگونگی اندازه‌گیری ولتاژ بین دو نقطه (در اینجا بین A و B) توسط پوتنسیومتر بدون گرفتن هیچ جریانی از مدار است. این ویژگی پوتنسیومتر است که می‌تواند ولتاژ را به صورت دقیق‌ترین اندازه‌گیری کند.

نوع‌های پوتنسیومتر

دو نوع اصلی پوتنسیومتر وجود دارد:

• پوتنسیومتر چرخشی

• پوتنسیومتر خطی

اگرچه ویژگی‌های ساختاری این پوتنسیومترها متفاوت است، اما اصل کار هر دو نوع پوتنسیومتر یکسان است. توجه داشته باشید که این‌ها نوع‌های DC پوتنسیومتر هستند - نوع‌های AC پوتنسیومتر کمی متفاوت هستند.

پوتنسیومترهای چرخشی

پوتنسیومترهای چرخشی عموماً برای ایجاد ولتاژ قابل تنظیم به بخشی از مدارهای الکترونیکی و الکتریکی استفاده می‌شوند. کنترل‌کننده حجم یک رادیو ترانزیستور یک مثال معروف از پوتنسیومتر چرخشی است که دستگیره چرخشی پوتنسیومتر ولتاژ تامینی به تقویت‌کننده را کنترل می‌کند.

این نوع پوتنسیومتر دو تماس ترمینالی دارد که بین آن‌ها یک مقاومت یکنواخت در یک الگوی نیمه‌دایره‌ای قرار دارد. دستگاه همچنین یک ترمینال میانی دارد که از طریق یک تماس لغزشی که به دستگیره چرخشی متصل است به مقاومت متصل می‌شود. با چرخاندن دستگیره می‌توان تماس لغزشی را در مقاومت نیمه‌دایره‌ای حرکت داد. ولتاژ بین یک تماس ترمینالی مقاومت و تماس لغزشی گرفته می‌شود. پوتنسیومتر به اختصار POT نیز نامیده می‌شود. POT همچنین در شارژر باتری زیراستانسیون برای تنظیم ولتاژ شارژ باتری استفاده می‌شود. کاربردهای بسیاری از پوتنسیومتر چرخشی وجود دارد که کنترل ولتاژ صاف مورد نیاز است.

پوتنسیومترهای خطی

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

این نوع پوتنسیومتر عموماً برای اندازه‌گیری ولتاژ در 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، به طور معمول در برابرزن‌های موسیقی و سیستم‌های مخلوط‌کننده صدا استفاده می‌شود.

پوتنسیومترهای دیجیتال

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

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

با این حال، پوتنسیومترهای مکانیکی از برخی محدودیت‌های جدی رنج می‌برند که آن‌ها را برای کاربردهایی که دقت مورد نیاز است مناسب نمی‌کند. اندازه، آلودگی وایپر، سایش مکانیکی، تغییر مقاومت، حساسیت به ارتعاش، رطوبت و غیره از مهم‌ترین محدودیت‌های پوتنسیومتر مکانیکی هستند. بنابراین برای غلبه بر این محدودیت‌ها، پوتنسیومترهای دیجیتال در کاربردها بیشتر مرسوم هستند زیرا دقت بالاتری ارائه می‌دهند.

مدار پوتنسیومتر دیجیتال

مدار 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.

پاداش