Potencjometr: Definicja Typy i Zasada Działania

Co to jest potencjometr?

Potencjometr (znany również jako pot lub potmeter) definiuje się jako trójterminalowy zmienny opornik, w którym opór jest ręcznie zmieniany, aby kontrolować przepływ prądu elektrycznego. Potencjometr działa jako regulowany podzielnik napięcia.

Jak działa potencjometr?

Potencjometr to pasywny element elektroniczny. Potencjometry działają poprzez zmianę położenia kontaktu ślizgowego na jednolitym oporze. W potencjometrze całe wejściowe napięcie jest zastosowane do całej długości opornika, a wyjściowe napięcie to spadek napięcia między stałem i ślizgowym kontaktem, jak pokazano poniżej.

Potencjometr ma dwa terminale źródła wejściowego zamocowane na końcach opornika. Aby dostosować napięcie wyjściowe, kontakt ślizgowy przesuwa się wzdłuż opornika na stronie wyjściowej.

To różni się od reostatu, gdzie jeden koniec jest stały, a terminal ślizgowy jest podłączony do obwodu, jak pokazano poniżej.

Jest to bardzo podstawowy instrument używany do porównywania napięć EMF dwóch baterii oraz do kalibracji amperometrów, woltometrów i watomierzy. Podstawowe zasady działania potencjometru są dość proste. Przypuśćmy, że połączyliśmy dwie baterie równolegle przez galwanometr. Ujemne terminale baterii są połączone razem, a dodatnie terminale baterii są również połączone razem przez galwanometr, jak pokazano na poniższym rysunku.

Jeśli napięcia elektryczne obu komórek baterii są dokładnie takie same, nie ma prądu krążącego w obwodzie, a galwanometr nie pokazuje żadnej deflekcji. Zasada działania potencjometru opiera się na tym zjawisku.

Teraz pomyślmy o innym obwodzie, gdzie bateria jest podłączona do opornika przez przełącznik i reostat, jak pokazano na poniższym rysunku.

Opornik ma jednorodny opór elektryczny na jednostkę długości w całej swojej długości. Stąd, spadek napięcia na jednostkę długości opornika jest taki sam w całej jego długości. Przypuśćmy, że poprzez dostosowanie reostatu uzyskujemy v voltów spadku napięcia na jednostkę długości opornika.

Teraz, dodatni terminal standardowej komórki jest podłączony do punktu A na oporniku, a ujemny terminal tej samej komórki jest podłączony z galwanometrem. Drugi koniec galwanometru jest w kontakcie z opornikiem za pomocą kontaktu ślizgowego, jak pokazano na powyższym rysunku. Dostosowując ten końcówkę ślizgową, znajdujemy punkt B, w którym nie ma prądu przez galwanometr, a więc nie ma deflekcji w galwanometrze.

Oznacza to, że napięcie EMF standardowej komórki jest dokładnie zbilansowane przez napięcie pojawiające się w oporniku między punktami A i B. Jeśli odległość między punktami A i B wynosi L, możemy zapisać napięcie EMF standardowej komórki E = Lv volt.

Tak potencjometr mierzy napięcie między dwoma punktami (tutaj między A i B) bez pobierania żadnego składnika prądu z obwodu. To jest specjalność potencjometru, może on najdokładniej mierzyć napięcie.

Typy potencjometrów

Istnieją dwa główne typy potencjometrów:

• Potencjometr obrotowy

• Potencjometr liniowy

Mimo że podstawowe cechy konstrukcyjne tych potencjometrów się różnią, zasada działania obu typów potencjometrów jest taka sama.

Pamiętaj, że są to typy potencjometrów DC – typy potencjometrów AC są nieco inne.

Potencjometry obrotowe

Potencjometry obrotowe są głównie używane do uzyskiwania regulowanego napięcia zasilającego części obwodów elektronicznych i elektrycznych. Regulator głośności radia tranzystorowego jest popularnym przykładem potencjometru obrotowego, gdzie obracający się pokrętł potencjometru kontroluje zasilanie wzmacniacza.

Ten typ potencjometru ma dwa terminale kontaktowe między którymi umieszczony jest jednolity opór w układzie półokrągłym. Urządzenie ma również środkowy terminal, który jest połączony z oporem przez kontakt ślizgowy przyłączony do pokrętła obrotowego. Obracając pokrętło można przesunąć kontakt ślizgowy na oporze półokrągłym. Napięcie jest pobierane między końcem oporu i kontaktem ślizgowym. Potencjometr jest również nazywany POT. POT jest również używany w ładowarkach akumulatorów w podstacjach do dostosowania napięcia ładowania akumulatora. Istnieje wiele innych zastosowań potencjometrów obrotowych, gdzie wymagana jest płynna kontrola napięcia.

Potencjometry liniowe

Potencjometr liniowy jest podstawowo taki sam, ale jedyna różnica polega na tym, że zamiast ruchu obrotowego, kontakt ślizgowy przesuwa się liniowo na oporze. Tutaj dwa końce prostego opornika są podłączone do napięcia zasilającego. Kontakt ślizgowy może być przesuwany na oporze poprzez ścieżkę zamontowaną wzdłuż opornika. Terminal połączony z kontaktem ślizgowym jest podłączony do jednego końca obwodu wyjściowego, a jeden z terminali opornika jest podłączony do drugiego końca obwodu wyjściowego.

Ten typ potencjometru jest głównie używany do pomiaru napięcia w gałęzi obwodu, do pomiaru wewnętrznego oporu komórki baterii, do porównywania komórki baterii ze standardową komórką i w naszym codziennym życiu, jest powszechnie używany w equalizerach muzyki i systemach mieszania dźwięków.

Potencjometry cyfrowe

Potencjometry cyfrowe to urządzenia trójterminalowe, z dwoma stałymi końcowymi terminalami i jednym terminaliem wiperem, który służy do zmieniania napięcia wyjściowego.

Potencjometry cyfrowe mają różne zastosowania, w tym kalibrowanie systemu, dostosowywanie napięcia offsetowego, strojenie filtrów, kontrola jasności ekranu i kontrola głośności dźwięku.

Jednak potencjometry mechaniczne cierpią na poważne wady, które sprawiają, że są one nieodpowiednie dla zastosowań, w których wymagana jest precyzja. Wielkość, zanieczyszczenie wipera, zużycie mechaniczne, dryf oporu, wrażliwość na drgania, wilgotność itp. to niektóre z głównych wad potencjometrów mechanicznych. Aby te ograniczenia przezwyciężyć, potencjometry cyfrowe są bardziej powszechne w zastosowaniach, ponieważ zapewniają wyższą dokładność.

Układ potencjometru cyfrowego

Układ potencjometru cyfrowego składa się z dwóch części: pierwsza to element oporny wraz z elektronicznymi przekaźnikami, a druga to układ sterujący wiperem. Poniższy rysunek pokazuje obie części odpowiednio.

Pierwsza część to tablica oporników, a każdy węzeł jest połączony z wspólnym punktem W, z wyjątkiem końców A i B, za pośrednictwem dwustronnego elektronicznego przekaźnika. Terminal W to terminal wiper. Każdy z przekaźników jest zaprojektowany przy użyciu technologii CMOS, a tylko jeden z wszystkich przekaźników jest w stanie ON w dowolnym momencie pracy potencjometru.

Przekaźnik, który jest w stanie ON, określa opór potencjometru, a liczba przekaźników określa rozdzielczość urządzenia. Który przekaźnik ma być włączony, jest kontrolowany przez układ sterujący. Układ sterujący składa się z rejestru RDAC, który można programować cyfrowo za pomocą interfejsów takich jak SPI, I2C, up/down lub manualnie za pomocą przycisków lub kodera cyfrowego. Rysunek powyżej przedstawia potencjometr cyfrowy sterowany przyciskami. Jeden przycisk służy do "UP" lub zwiększenia oporu, a drugi do "DOWN", czyli zmniejszenia oporu.

Ogólnie, pozycja wiper