Változóellenállás: Definíció, típusok és működési elv

Mi a potenciometernak?

A potenciometer (más néven pot vagy potmeter) egy 3-kimenetű változó ellenállás, amelyben a ellenállás kézzel változtatható, hogy szabályozza az elektromos áram folyását. A potenciometer mint egy beállítható feszültségosztó működik.

Hogyan működik a potenciometer?

A potenciometer egy passzív elektronikus alkatrész. A potenciometer működése úgy történik, hogy a csúszó kapcsolat helyének megváltoztatásával egyenletes ellenálláson keresztül változtatja a feszültséget. A potenciometerben a teljes bemeneti feszültség a teljes ellenállás hosszán van alkalmazva, és a kimeneti feszültség a rögzített és csúszó kapcsolat közötti feszültségcsökkenés, ahogy az alább látható.

A potenciometer bemeneti forrásának két végpontja rögzítve van az ellenállás végéhez. A kimeneti feszültség beállításához a csúszó kapcsolatot az ellenállás mentén kell elmozgatni a kimeneti oldalon.

Ez eltér a rezisztortól, ahol a rezisztor egyik végpontja rögzített, a csúszó kapcsolat pedig a körbe van kötve, ahogy az alábbi ábrán látható.

Ez egy nagyon alapvető eszköz, amelyet használnak két elem emf-jének összehasonlítására, valamint ammeter, voltmeter és watt-méter kalibrálására. A potenciometer alapvető működési elve nagyon egyszerű. Tegyük fel, hogy két elemet párhuzamosan kötünk össze egy galvanométerrel. Az elemek negatív termináljai együtt vannak csatlakoztatva, a pozitív termináljai pedig ismét egy galvanométerrel, ahogy az alábbi ábrán látható.

Ha mindkét elem elektromos potenciálja pontosan megegyezik, nincs cirkuláló áram a körben, és a galvanométer null deflexiót mutat. A potenciometer működési elve ezen jelenségre épül.

Most gondoljunk egy másik körre, ahol egy elem csatlakoztatva van egy ellenállásra kapcsolóval és egy rezisztorral, ahogy az alábbi ábrán látható.

Az ellenállás egyenletes elektromos ellenállást tartalmaz egységnyi hosszon a teljes hosszúságán. Ezért az ellenállás egységnyi hosszának feszültségcsökkenése egyenletes a teljes hosszúságon. Tegyük fel, hogy a rezisztor beállításával v feszültségcsökkenést értünk el egységnyi hosszban az ellenállásban.

Most, a szabványos elem pozitív terminálja csatlakoztatva van az A pontba az ellenállásban, a negatív terminálja pedig a galvanométerrel. A galvanométer másik vége az ellenállás egy csúszó kapcsolattal van érintkezésben, ahogy az fentiekben látható. A csúszó vég beállításával található olyan B pont, ahol nincs áram a galvanométern keresztül, tehát nincs deflexió a galvanométerben.

Ez azt jelenti, hogy a szabványos elem elektromos erőssége pontosan egyenlő azzal a feszültséggel, ami az ellenállásban jelenik meg az A és B pontok között. Ha az A és B pontok közötti távolság L, akkor írhatjuk, hogy a szabványos elem elektromos erőse E = Lv volt.

Így méri a potenciometer a két pont közötti feszültséget (itt A és B között) anélkül, hogy bármilyen áramkomponenst vonna ki a körből. Ez a potenciometer speciális tulajdonsága, amely lehetővé teszi a legpontosabb feszültségmérést.

Potenciometer típusai

Két fő típusú potenciometer létezik:

• Forgó potenciometer

• Lineáris potenciometer

Bár ezek a potenciometer konstrukciói részleteiben eltérnek, a működési elvük ugyanaz. Megjegyzendő, hogy ezek DC potenciometer típusai – az AC potenciometer típusai kissé eltérőek.

Forgó potenciometerek

A forgó potenciometerek főleg olyan alkalmazásokban használódnak, ahol beállítható ellátófeszültségre van szükség elektronikus és villamos körökben. Például a rádió transzisztor hangerő-szabályzójának forgó gombja egy forgó potenciometer, amely szabályozza a hangerősítő ellátását.

Ez a potenciometer típus két végkontaktust tartalmaz, amelyek között egy egyenletes ellenállás elhelyezkedik félkör alakban. A készüléknek van egy középső kontaktpontja, amely az ellenálláshoz csatlakozik egy csúszó kapcsolaton keresztül, amely egy forgó gombbal van összekötve. A gomb forgatásával a csúszó kapcsolat mozog az ellenállás félkör alakján. A feszültséget a végkontaktus és a csúszó kapcsolat között veszik fel. A potenciometert gyakran POT rövidítéssel is emlegetik. A POT-ot például a települési akkumulátor töltőkben használják a töltési feszültség szabályozására. Sok más alkalmazásban is használják a forgó potenciometert, ahol sima feszültség-szabályozás szükséges.

Lineáris potenciometerek

A lineáris potenciometer alapvetően ugyanaz, csak itt a csúszó kapcsolat nem forgó, hanem lineáris mozgással halad az ellenállás mentén. Itt a derékszögű ellenállás két végpontja csatlakoztatva van a forrásfeszültségre. A csúszó kapcsolat egy csíkon haladhat az ellenállás mellett. A csúszó kapcsolattal összekötött terminál csatlakoztatva van a kimeneti kör egyik végéhez, az ellenállás egyik végpontja pedig a kimeneti kör másik végéhez.

Ez a potenciometer típus főleg olyan alkalmazásokban használódnak, ahol feszültséget mérnek egy ágban, belső ellenállást mérnek egy elemnél, elemeket hasonlítkanak szabványos elemmel, és a mindennapi életben gyakran használják zene- és hangkeverő rendszereknél.

Digitális potenciometerek

A digitális potenciometer három kimenetű eszköz, két rögzített végterminál és egy csúszó terminál, amely a kimeneti feszültség változtatására szolgál.

A digitális potenciometerek számos alkalmazása van, beleértve a rendszer kalibrálását, a holtzóna feszültség beállítását, a szűrők finomhangolását, a képernyő fényerő beállítását és a hang hangerő beállítását.

A mechanikus potenciometerek azonban súlyos hátrányokkal küzdenek, amelyek miatt nem alkalmasak arra, ha szükség van nagy pontosságra. A méret, a csúszó szennyezése, a mechanikai súrlódás, az ellenállás driftje, a rezgések, a páratartalom érzékenysége stb. a mechanikus potenciometer főbb hátrányai. Ezért a digitális potenciometerek gyakrabban használódnak alkalmazásokban, mivel magasabb pontosságot biztosítanak.

Digitális potenciometer áramkör

A digitális potenciometer áramkör két részből áll: első, az ellenálló elem és az elektronikus kapcsolók, másod, a csúszó vezérlő áramkör. A lenti ábra mindkét részt mutatja.