전압분배기: 정의, 유형, 그리고 작동 원리
포텐티오미터란?
포텐티오미터(또는 포트 또는 포트미터라고도 함)는 수동으로 저항을 조절하여 전류 흐름을 제어하는 3단자 가변저항입니다. 포텐티오미터는 조정 가능한 전압 분배기로 작용합니다.
포텐티오미터의 작동 원리
포텐티오미터는 수동 전자 부품입니다. 포텐티오미터는 슬라이딩 접촉부를 일정한 저항 위에서 이동시켜 작동합니다. 포텐티오미터에서는 전체 입력 전압이 저항의 전체 길이에 걸쳐 적용되고, 출력 전압은 고정 접점과 슬라이딩 접점 사이의 전압 강하로 나타납니다.
포텐티오미터는 입력 소스의 두 단자가 저항의 끝에 고정되어 있습니다. 출력 전압을 조정하기 위해 슬라이딩 접점이 저항을 따라 이동됩니다.
이는 한쪽 끝이 고정되고 슬라이딩 단자가 회로에 연결되는 변조기에 비해 다릅니다.
이는 두 개의 셀의 EMF를 비교하고 아미미터, 볼트미터, 와트미터를 교정하는 데 사용되는 매우 기본적인 기기입니다. 포텐티오미터의 기본 작동 원리는 매우 간단합니다. 두 배터리를 갈바노미터를 통해 병렬로 연결한다고 가정해보겠습니다. 음극 단자는 함께 연결되고 양극 단자는 갈바노미터를 통해 연결됩니다.
여기서 두 배터리 셀의 전기 잠재력이 정확히 동일하면 회로 내에는 순환 전류가 없으므로 갈바노미터는 영점 표시를 합니다. 포텐티오미터의 작동 원리는 이러한 현상에 의존합니다.
이제 스위치와 변조기를 통해 저항에 배터리가 연결된 다른 회로를 생각해봅시다.
저항은 그 길이 전체에 걸쳐 일정한 전기 저항을 가지고 있습니다. 따라서 저항의 단위 길이당 전압 강하는 일정합니다. 이제 변조기를 조정하여 저항의 단위 길이당 v볼트의 전압 강하를 얻습니다.
이제 표준 셀의 양극 단자가 저항의 A점에 연결되고 같은 셀의 음극 단자는 갈바노미터에 연결됩니다. 갈바노미터의 다른 끝은 슬라이딩 접점으로 저항에 연결됩니다. 슬라이딩 접점을 조정하여 갈바노미터에 전류가 없는 B점을 찾습니다.
즉, 표준 셀의 EMF는 저항의 A와 B 사이에 나타나는 전압과 균형을 이룹니다. 이제 A와 B 사이의 거리가 L이라고 하면 표준 셀의 EMF E = Lv 볼트로 쓸 수 있습니다.
이렇게 포텐티오미터는 회로에서 어떤 전류 성분도 취하지 않고 두 점(A와 B) 사이의 전압을 측정합니다. 이것이 포텐티오미터의 특징이며 가장 정확하게 전압을 측정할 수 있습니다.
포텐티오미터 유형
포텐티오미터의 주요 유형은 다음과 같습니다:
회전식 포텐티오미터
선형 포텐티오미터
이들 포텐티오미터의 기본 구조적 특징은 다릅니다만, 두 유형 모두의 작동 원리는 동일합니다. 참고로 이들은 DC 포텐티오미터의 유형이며 AC 포텐티오미터의 유형은 약간 다릅니다.
회전식 포텐티오미터
회전식 포텐티오미터는 주로 전자 및 전기 회로의 일부에 조정 가능한 공급 전압을 얻기 위해 사용됩니다. 라디오 트랜지스터의 볼륨 컨트롤러는 회전식 포텐티오미터의 대표적인 예입니다. 여기서 포텐티오미터의 회전 노브가 증폭기에 공급되는 전압을 제어합니다.
이 유형의 포텐티오미터는 두 개의 단자 접점 사이에 반원형 패턴으로 일정한 저항이 배치되어 있습니다. 장치에는 또한 회전 노브에 연결된 슬라이딩 접점과 연결된 중앙 단자가 있습니다. 노브를 회전하여 반원형 저항 위의 슬라이딩 접점을 이동할 수 있습니다. 전압은 저항 끝 접점과 슬라이딩 접점 사이에서 측정됩니다. 포텐티오미터는 짧게 POT이라고도 합니다. POT은 서브스테이션 배터리 충전기에서 배터리 충전 전압을 조정하는 데에도 사용됩니다. 평활한 전압 제어가 필요한 많은 다른 용도에서도 회전식 포텐티오미터가 사용됩니다.
선형 포텐티오미터
선형 포텐티오미터는 기본적으로 동일하지만 유일한 차이점은 회전 동작 대신 슬라이딩 접점이 저항 위에서 선형으로 이동한다는 것입니다. 여기서 직선 저항의 두 끝이 소스 전압에 연결됩니다. 슬라이딩 접점은 저항을 따라 첨부된 트랙을 통해 저항 위에서 이동할 수 있습니다. 슬라이딩 접점에 연결된 단자는 출력 회로의 한 끝에 연결되고 저항의 한 단자는 출력 회로의 다른 끝에 연결됩니다.
이 유형의 포텐티오미터는 주로 회로의 지점 간 전압을 측정하고, 배터리 셀의 내부 저항을 측정하며, 배터리 셀을 표준 셀과 비교하는 데 사용됩니다. 일상 생활에서 음악 및 사운드 믹싱 시스템의 이퀄라이저에서 일반적으로 사용됩니다.
디지털 포텐티오미터
디지털 포텐티오미터는 세 개의 단자를 가지며, 두 개의 고정된 끝 단자와 하나의 워퍼 단자가 있으며, 이를 사용하여 출력 전압을 변경합니다.
디지털 포텐티오미터는 다양한 응용 분야가 있으며, 시스템 교정, 오프셋 전압 조정, 필터 튜닝, 화면 밝기 제어, 사운드 볼륨 제어 등에 사용됩니다.
그러나 기계식 포텐티오미터는 정밀성이 요구되는 응용 분야에서 몇 가지 심각한 단점이 있습니다. 크기, 워퍼 오염, 기계적 마모, 저항 드리프트, 진동, 습도 등의 영향 등이 기계식 포텐티오미터의 주요 단점입니다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 디지털 포텐티오미터는 더 높은 정확성을 제공하므로 더 널리 사용됩니다.
디지털 포텐티오미터 회로
디지털 포텐티오미터의 회로는 두 부분으로 구성되며, 첫 번째는 저항 요소와 전자 스위치, 두 번째는 워퍼의 제어 회로입니다. 아래 그림은 각 부분을 보여줍니다.
첫 번째 부분은 저항 배열로, 각 노드는 공통점 W에 연결되며, 단말 A와 B를 제외하고는 CMOS 기술로 설계된 양방향 전자 스위치를 통해 연결됩니다. W 단자는 워퍼 단자입니다. 포텐티오미터 작동 중 언제든 모든 스위치 중 하나만 ON 상태입니다.
ON 상태인 스위치는 포텐티오미터 저항을 결정하고, 스위치의 수는 장치의 해상도를 결정합니다. 이제 어느 스위치를 ON 상태로 만들지는 제어 회로에 의해 제어됩니다. 제어 회로는 SPI, I2C, 상/하 방향 또는 푸시 버튼이나 디지털 인코더를 통해 디지털로 작성할 수 있는 RDAC 레지스터를 포함합니다. 위의 도표는 푸시 버튼 제어 디지털 포텐티오미터를 보여줍니다. 하나의 버튼은 "UP" 또는 저항을 증가시키는 것이고, 다른 버튼은 "DOWN" 즉, 저항을 감소시키는 것입니다.
일반적으로 디지털 포텐티오미터가 꺼져 있을 때 워퍼 위치는 중앙 스위치에 있습니다. 전원이 켜진 후 필요에 따라 적절한 푸시 버튼 작업으로 저항을 증가하거나 감소시킬 수 있습니다. 또한 고급 디지털 포텐티오미터는 워퍼의 마지막 위치를 저장할 수 있는 내장 메모리를 가지고 있습니다. 이제 이 메모리는 응용 프로그램에 따라 불발성 타입이나 영구적 타입일 수 있습니다.
예를 들어, 장치의 볼륨 제어의 경우, 장치가 다시 켜져도 마지막으로 설정한 볼륨을 기억하도록 하는 것이 좋습니다. 따라서 EEPROM과 같은 영구적 메모리가 적합합니다. 반면에 시스템이 계속해서 출력을 재교정하고 이전 값을 복원할 필요가 없는 경우에는 불발성 메모리가 사용됩니다.
디지털 포텐티오미터의 장점
디지털 포텐티오미터의 장점은 다음과 같습니다:
