Потенциометр: определение типы и принцип работы

Что такое потенциометр?

Потенциометр (также известный как потенциометр или потенциометр) определяется как трехконтактный переменный резистор, в котором сопротивление изменяется вручную для управления потоком электрического тока. Потенциометр действует как регулируемый делитель напряжения.

Как работает потенциометр?

Потенциометр является пассивным электронным компонентом. Потенциометры работают, изменяя положение скользящего контакта по равномерному сопротивлению. В потенциометре все входное напряжение подается на всю длину резистора, а выходное напряжение — это падение напряжения между фиксированным и скользящим контактами, как показано ниже.

У потенциометра два терминала источника питания подключены к концам резистора. Для регулировки выходного напряжения скользящий контакт перемещается вдоль резистора на выходной стороне.

Это отличается от реостата, где один конец фиксирован, а скользящий контакт подключен к цепи, как показано ниже.

Это очень простой прибор, используемый для сравнения ЭДС двух элементов и для калибровки амперметра, вольтметра и ваттметра. Основной принцип работы потенциометра довольно прост. Предположим, что мы подключили два аккумулятора параллельно через гальванометр. Отрицательные клеммы аккумуляторов соединены вместе, а положительные клеммы также соединены вместе через гальванометр, как показано на рисунке ниже.

Здесь, если электрический потенциал обоих элементов точно одинаков, нет циркулирующего тока в цепи, и, следовательно, гальванометр не показывает отклонений. Принцип работы потенциометра зависит от этого явления.

Теперь давайте подумаем о другой схеме, где аккумулятор подключен к резистору через выключатель и реостат, как показано на рисунке ниже.

Резистор имеет равномерное электрическое сопротивление на единицу длины по всей своей длине. Следовательно, падение напряжения на единицу длины резистора одинаково по всей его длине. Предположим, что, регулируя реостат, мы получаем падение напряжения v вольт на единицу длины резистора.

Теперь положительный терминал стандартного элемента подключен к точке A на резисторе, а отрицательный терминал того же элемента подключен к гальванометру. Другой конец гальванометра находится в контакте с резистором через скользящий контакт, как показано на рисунке выше. Регулируя этот скользящий конец, можно найти точку, например B, где нет тока через гальванометр, следовательно, нет отклонения гальванометра.

Это означает, что ЭДС стандартного элемента уравновешивается напряжением, возникающим на резисторе между точками A и B. Теперь, если расстояние между точками A и B равно L, то мы можем записать ЭДС стандартного элемента E = Lv вольт.

Таким образом, потенциометр измеряет напряжение между двумя точками (здесь между A и B) без забора тока из цепи. Это особенность потенциометра, он может наиболее точно измерять напряжение.

Типы потенциометров

Существует два основных типа потенциометров:

• Вращающийся потенциометр

• Линейный потенциометр

Хотя конструктивные особенности этих потенциометров различаются, принцип их работы одинаков.

Примечание: это типы постоянного тока (DC) потенциометров — типы переменного тока (AC) потенциометров немного отличаются.

Вращающиеся потенциометры

Вращающиеся потенциометры используются в основном для получения регулируемого напряжения питания части электронных и электрических цепей. Управление громкостью радиоприемника — популярный пример вращающегося потенциометра, где вращающаяся ручка потенциометра управляет питанием усилителя.

Этот тип потенциометра имеет два контактных терминала, между которыми размещено равномерное сопротивление в полукруговой форме. Устройство также имеет средний терминал, который соединен с сопротивлением через скользящий контакт, прикрепленный к вращающейся ручке. Поворачивая ручку, можно переместить скользящий контакт по полукруговому сопротивлению. Напряжение берется между одним из концов сопротивления и скользящим контактом. Потенциометр также называют POT. POT используется в зарядных устройствах подстанций для регулировки зарядного напряжения аккумулятора. Есть много других применений вращающихся потенциометров, где требуется плавное управление напряжением.

Линейные потенциометры

Линейный потенциометр в основном тот же, но единственное различие заключается в том, что здесь вместо вращательного движения скользящий контакт перемещается по резистору линейно. Здесь два конца прямого резистора подключены к источнику напряжения. Скользящий контакт может скользить по резистору по дорожке, прикрепленной к резистору. Терминал, подключенный к скользящему контакту, подключен к одному концу выходной цепи, а один из терминалов резистора подключен к другому концу выходной цепи.

Этот тип потенциометра в основном используется для измерения напряжения на ветви цепи, для измерения внутреннего сопротивления аккумулятора, для сравнения аккумулятора со стандартным элементом, а также в повседневной жизни, он широко используется в эквалайзере музыки и системах звукового микширования.

Цифровые потенциометры

Цифровые потенциометры — это трехконтактные устройства, имеющие два фиксированных концевых терминала и один терминал с движком, который используется для изменения выходного напряжения.

Цифровые потенциометры имеют различные применения, включая калибровку системы, корректировку смещения напряжения, настройку фильтров, управление яркостью экрана и управление громкостью звука.

Однако механические потенциометры страдают от некоторых серьезных недостатков, которые делают их непригодными для применения, где требуется высокая точность. Размер, загрязнение движка, механический износ, дрейф сопротивления, чувствительность к вибрации, влажности и т.д. — это некоторые из основных недостатков механического потенциометра. Поэтому, чтобы преодолеть эти недостатки, цифровые потенциометры более распространены в приложениях, так как они обеспечивают более высокую точность.

Цифровая схема потенциометра

Схема цифрового потенциометра состоит из двух частей: первая — резистивный элемент вместе с электронными переключателями, вторая — схема управления движком. На рисунке ниже показаны обе части соответственно.

Первая часть — это массив резисторов, и каждая узловая точка соединена с общей точкой W, за исключением концов A и B, через двухпозиционный электронный переключатель. Терминал W — это терминал движка. Каждый из переключателей выполнен с использованием технологии CMOS, и только один из всех переключателей находится в состоянии "ВКЛ" в любое время работы потенциометра.

Переключатель, который находится в состоянии "ВКЛ", определяет сопротивление потенциометра, а количество переключателей определяет разрешение устройства. Теперь, какой переключатель должен быть включен, контролируется схемой управления. Схема управления состоит из регистра RDAC, который можно программировать цифровым способом с помощью