Mi az a potenciométer: Építés és működése

A potenciométer egy elektromos műszer, amelyet a méréshez használnak EMF (elektromotoros erő) egy adott sejt, a sejt belső ellenállása. Ezenkívül használják a különböző sejtek EMF-jeinek összehasonlítására. Használhatja a-ként is változtatható ellenállás az alkalmazások többségében. Ezeket a potenciométereket hatalmas mennyiségben használják olyan elektronikai berendezések gyártásához, amelyek lehetőséget nyújtanak a beállításra elektronikus áramkörök hogy a megfelelő kimeneteket kapjuk. Bár legkézenfekvőbb alkalmazásuknak a rádiók és a hanghoz használt egyéb elektronikus berendezések hangerejének szabályozására kell szolgálnia.

Potenciométer csap ki

A Trimpot potenciométer csapdiagramja az alábbiakban látható. Ezek a potenciométerek különböző formákban kaphatók, és három vezetéket tartalmaznak. Ezek az alkatrészek egyszerűen elhelyezhetők a kenyérlapon az egyszerű prototípus-készítés érdekében. Ez a potenciométer tartalmaz egy gombot rajta, és arra szolgál, hogy megváltoztassa az értékét.

Csavarja ki a potenciométert

Pin1 (Fix End): Ennek a rögzített végnek a csatlakoztatása az ellenállási út egyik végéhez történhet

Pin2 (változó vég): Ennek a változó végnek a csatlakoztatása úgy történhet, hogy az ablaktörlőhöz csatlakoztatja, így változó feszültséget biztosít

Pin3 (Fix End): Ennek a másik rögzített végnek a csatlakoztatása úgy valósítható meg, hogy összekapcsoljuk az ellenállási út másik végével

Hogyan válasszuk ki a potenciométert?

A potenciométert POT-nak vagy változó ellenállásnak is nevezik. Ezeket változó ellenállás biztosítására használják, csak a potenciométer gombjának megváltoztatásával. Ennek osztályozása két fontos paraméter alapján történhet, például az Ellenállás (R-ohm) és a Teljesítmény-névleges érték (P-Watt) alapján.

Potenciométer

A potenciométer ellenállása egyébként értéke főleg eldönti, hogy mekkora ellenállást ad az áram áramlásának. Ha az ellenállás értéke magas, akkor az áram kisebb értéke fog áramlani. A potenciométerek egy része 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Az ellenállások osztályozása elsősorban attól függ, hogy mekkora áramot enged átfolyni rajta, ami névleges teljesítmény néven ismert. A potenciométer teljesítménye 0,3 W, ezért egyszerűen használható alacsony áramú áramkörökhöz.

Még mindig többféle potenciométer létezik, és kiválasztásuk főleg bizonyos szükségletektől függ, például az alábbiaktól.

• A Struktúra szükségszerűségei
• Az ellenállásváltozás jellemzői
• Válassza ki a potenciométer fajtáját a használat szükségletei alapján
• Válassza ki a paramétereket az áramkör szükségletei alapján

Építési és működési elv

A potenciométer egy hosszú rezisztív L huzalból áll, amely magnumból vagy konstansból áll, és egy ismert EMF V elemből. Ezt a feszültséget ún. vezető cella feszültsége . Csatlakoztassa az L rezisztív vezeték két végét az akkumulátor pólusaihoz az alábbiak szerint: tegyük fel, hogy ez egy elsődleges áramköri elrendezés.

Egy másik cella egyik terminálja (amelynek EMF E értékét meg kell mérni) az elsődleges áramkör egyik végén található, és a cella terminál másik vége egy G galvanométeren keresztül az ellenálló vezeték bármely pontjához csatlakozik. Tegyük fel, hogy ez az elrendezés egy másodlagos áramkör. A potenciométer elrendezése az alábbiak szerint.

Potenciométer felépítése

Ennek alapvető működési elve azon a tényen alapul, hogy a potenciál esése a huzal bármely részén egyenesen arányos a huzal hosszával, feltéve, hogy a huzal keresztmetszete egyenletes és a rajta átfolyó állandó áram van. 'Ha nincs két potenciálkülönbség bármely két csomópont között, elektromos áram folyik'.

Most a potenciométer huzalja valójában nagy ellenállású (ῥ) huzal, egyenletes A keresztmetszetű területtel. Így az egész huzalon egyenletes az ellenállása. Ez a potenciométer terminál a magas EMF V cellához csatlakozik (figyelmen kívül hagyva belső ellenállását), amelyet meghajtó cellának vagy feszültségforrásnak hívnak. Legyen az áram a potenciométeren I, és R a potenciométer teljes ellenállása.

Ezután Ohm törvény szerint V = IR

Tudjuk, hogy R = ῥL / A

Így V = I ῥL / A

Mivel ῥ és A mindig állandóak, és az I áramot egy reosztát tartja állandóan.

Tehát L ῥ / A = K (állandó)

Így V = KL. Most tegyük fel, hogy a meghajtó cellájánál alacsonyabb EMF cellát helyezünk az áramkörbe, a fentiek szerint. Tegyük fel, hogy EMF E-je van. Most mondjuk a potenciométer vezetékében, mondjuk x hosszban, a potenciométer E lett.

E = Lxx / A = Kx

Ha ezt a cellát a fenti ábra szerint bekötjük az áramkörbe, a megfelelő hosszúsághoz (x) csatlakoztatva egy viccet, akkor a galvanométeren nem áramlik áram, mert ha a potenciálkülönbség nulla, akkor áram nem áramlik át rajta .

Tehát a G galvanométer nulldetektálást mutat. Ezután az (x) hosszúságot a nullpont hosszának nevezzük. Most a K állandó és az x hossz ismeretében. Megtalálhatjuk az ismeretlen EMF-et.

E = Lxx / A = Kx

Másodszor, két cella EMF-jét is össze lehet hasonlítani, hagyja, hogy az EMF E1 első cellája nullpontot adjon hosszúságban = L1, az EMF E2 második cellája pedig nullpontot mutasson = L2

Azután,

E1 / E2 = L1 / L2

Miért választják a potenciométert túlfeszültségmérőn?

Voltmérő használatakor az áram áramlik az áramkörön, és a cella belső ellenállása miatt a terminálpotenciál mindig kisebb lesz, mint a tényleges cellapotenciál. Ebben az áramkörben, ha a potenciálkülönbség kiegyensúlyozott (Galvanometer null detektálás alkalmazásával), az áram nem áramlik, így a terminálpotenciál megegyezik a tényleges cella potenciállal. Tehát megértjük, hogy a Voltmérő méri a cella terminális potenciálját, de ez a tényleges cella potenciált méri. Ennek vázlatos szimbólumai az alábbiakban láthatók.

Potenciométer szimbólumok

A potenciométerek típusai

A potenciométert közönségesen potnak is nevezik. Ezeknek a potenciométereknek három csatlakozója van. Az egyik sorkapcsot egy ablaktörlőnek nevezett csúszó érintkezőhöz, a másik két sorkapcsot pedig egy rögzített ellenállású sínhez kell csatlakoztatni. Az ablaktörlő mozgatható az ellenállópályán akár lineáris csúszó vezérléssel, akár forgó „ablaktörlő” érintkezővel. A forgó és a lineáris vezérlésnek ugyanaz az alapművelete.

A potenciométer leggyakoribb formája az egyfordulatú rotációs potenciométer. Ezt a típusú potenciométert gyakran használják a hangerő szabályozásában (logaritmikus kúp), valamint sok más alkalmazásban. Különböző anyagokat használnak a potenciométerek felépítéséhez, beleértve a szén összetételét, a cermetet, a vezető műanyagot és a fém filmet.

Rotációs potenciométerek

Ezek a legelterjedtebb potenciométerek, ahol az ablaktörlő kör alakú úton halad. Ezeket a potenciométereket elsősorban arra használják, hogy változtatható feszültségellátást kapjanak az áramkörök töredékéhez. A rotációs potenciométer legjobb példája egy rádiótranzisztor hangerő-szabályozója, ahol a forgatógomb vezérli az áramellátást az erősítő felé.

Ez a fajta potenciométer két terminál érintkezőt tartalmaz, ahol egy állandó ellenállás elhelyezhető egy félkör alakú modellben. Ezenkívül tartalmaz egy középső sorkapcsot is, amely az ellenállással van összekapcsolva egy csúszó érintkező segítségével, amely egy forgó gombon keresztül csatlakozik. A csúszó érintkező a gomb forgatásával a félkör alakú ellenálláson elfordítható. Ennek feszültsége az ellenállás két érintkezője és a csúszó között érhető el. Ezeket a potenciométereket ott használják, ahol a feszültségszint-szabályozásra szükség van.

Lineáris potenciométerek

Az ilyen típusú potenciométerekben az ablaktörlő lineáris úton halad. Slide pot, csúszka vagy fader néven is ismert. Ez a potenciométer hasonló a rotációs típushoz, de ebben a potenciométerben a csúszó érintkező egyszerűen lineárisan forog az ellenálláson. Az ellenállás két kivezetésének csatlakozása a feszültségforráson keresztül van összekötve. Az ellenálláson lévő csúszó érintkező az ellenálláson keresztül összekötött út segítségével mozgatható.

Az ellenállás kapcsa a csúszó felé van csatlakoztatva, amely az áramkör kimenetének egyik végéhez csatlakozik, és egy másik sorkapocs az áramkör másik kimenetéhez csatlakozik. Ezt a fajta potenciométert leginkább egy áramkör feszültségének kiszámítására használják. Az akkumulátor cellájának belső ellenállásának mérésére szolgál, és a hang és zene hangszínszabályzó keverőrendszereiben is használható.

Mechanikus potenciométer

Különböző típusú potenciométerek állnak rendelkezésre a piacon, mivel a mechanikus típusokat használják kézi vezérléshez, hogy megváltoztassák az eszköz ellenállását és kimenetét. Azonban egy digitális potenciométert használnak arra, hogy az ellenállását az adott állapot alapján automatikusan megváltoztassa. Ez a típusú potenciométer pontosan úgy működik, mint egy potenciométer, és ellenállása digitális kommunikációval, például SPI, I2C, megváltoztatható, nem pedig a gomb közvetlen elforgatása.

Ezeket a potenciométereket POT-nak nevezzük POT-alakú felépítése miatt. Három terminált tartalmaz, mint például az i / p, o / p és a GND, valamint a csúcsán található gombot. Ez a gomb úgy működik, mint a vezérlés, hogy az ellenállást úgy szabályozza, hogy két irányban elforgatja, például az óramutató járásával megegyező irányba, egyébként az óramutató járásával ellentétesen.

A digitális potenciométerek fő hátránya, hogy egyszerűen különböző környezeti tényezők, például szennyeződések, por, nedvesség stb. Befolyásolják ezeket a hátrányokat. E hátrányok kiküszöbölésére digitális potenciométereket (digiPOT) valósítottunk meg. Ezek a potenciométerek olyan környezetben működhetnek, mint a por, szennyeződés, nedvesség, anélkül, hogy megváltoztatnák a működését.

Digitális potenciométer

A digitális potenciométereket digiPOT-ként vagy változó ellenállások amely az analóg jelek mikrokontrollerek segítségével történő vezérlésére szolgál. Az ilyen típusú potenciométerek o / p ellenállást adnak, amely a digitális bemenetek függvényében változtatható. Néha ezeket RDAC-knak (rezisztív digitális-analóg átalakítóknak) is nevezik. Ennek a digipotnak a vezérlése digitális jelekkel történhet, nem pedig mechanikus mozgatással.

Az ellenállási létrán minden lépés tartalmaz egy kapcsolót, amely a digitális potenciométer o / p csatlakozójához van csatlakoztatva. A potenciométerben az ellenállás arányát a létra fölötti választott lépéssel lehet meghatározni. Általában ezeket a lépéseket például egy bit értékkel jelzik. A 8 bit egyenlő 256 lépéssel.

Ez a potenciométer olyan digitális protokollokat használ, mint például az I²C, különben az SPI busz (soros perifériás interfész) a jelzéshez. Ezen potenciométerek többsége egyszerűen változó memóriát használ, így az áramellátás kikapcsolása után nem emlékeztek a helyükre, és végleges helyüket az FPGA vagy mikrokontrolleren keresztül tárolhatják, amelyhez csatlakoznak.

Jellemzők

A a potenciométer jellemzői a következőket tartalmazzák.

• Rendkívül pontos, mivel a kiértékelési technikán dolgozik, nem pedig az elhajlás technikáján, hogy meghatározza az azonosítatlan feszültségeket.
• Meghatározza az egyébként nullpontos egyensúlyi pontot, amelynek nincs szüksége áramra a dimenzióhoz.
• A potenciométer működése mentes a forrás ellenállásától, mivel kiegyensúlyozott állapotban nincs áram a potenciométerben.
• Ennek a potenciométernek a fő jellemzői a felbontás, a kúp, a jelölőkódok és a be- és leugrási ellenállás

Potenciométer érzékenysége

A potenciométer érzékenysége meghatározható a legkisebb potenciálváltozásként, amelyet egy potenciométer segítségével számolunk. Érzékenysége elsősorban a potenciális gradiens értékétől (K) függ. Amikor a potenciális gradiens értéke alacsony, a potenciométer különbsége, amelyet egy potenciométer kiszámíthat, kisebb, majd a potenciométer érzékenysége nagyobb.

Tehát egy adott potenciális eltérés esetén a potenciométer érzékenysége nőhet a potenciométer hosszának növekedésével. A potenciométer érzékenysége a következő okokból is növelhető.

• A potenciométer hosszának növelésével
• A reosztáton keresztül az áramkör áramának csökkentésével
• Mindkét technika segít a potenciális gradiens értékének csökkentésében és az ellenállás növelésében.

Különbség a potenciométer és a voltmérő között

A potenciométer és a voltmérő közötti fő különbségeket az összehasonlító táblázat tárgyalja.

Reosztát vs potenciométer

A reosztát és a potenciométer közötti fő különbségeket az összehasonlító táblázat tárgyalja.

A feszültség mérése potenciométerrel

A feszültség mérése egy áramkörben lévő potenciométer segítségével nagyon egyszerű fogalom. Az áramkörben a reosztátot be kell állítani, és az ellenálláson átáramló áramot úgy lehet beállítani, hogy az ellenállás minden egységhosszához pontos feszültség csökkenjen.

Most meg kell erősítenünk az ág egyik végét az ellenállás elején, míg a másik végét galvanométerrel lehet csatlakoztatni az ellenállás csúszó érintkezője felé. Tehát most át kell mozgatnunk a csúszó érintkezőt az ellenálláson, amíg a galvanométer nulla eltérítést mutat. Amint a galvanométer eléri a nulla állapotát, meg kell jegyeznünk az ellenállás skálán a helyzet leolvasását, és ez alapján felfedezhetjük az áramkör feszültségét. A jobb megértés érdekében beállíthatjuk a feszültséget az ellenállás minden egységhosszához.

Előnyök

A a potenciométer előnyei a következőket tartalmazzák.

• Nincs esély hibákat találni, mert nulla tükrözés módszert használ.
• A szabványosítás egy normál cella közvetlen felhasználásával történhet
• A nagyon érzékeny kisméretű emf-ek mérésére szolgál
• A követelmény alapján a potenciométer hossza növelhető a pontosság érdekében.
• Ha a potenciométert az áramkörben használják méréshez, akkor nem vesz áramot.
• Egy sejt belső ellenállásának mérésére szolgál, valamint összehasonlítja az e.m.f. két cellából, de voltmérő alkalmazásával ez nem lehetséges.

Hátrányok

A a potenciométer hátrányai a következőket tartalmazzák.

• A potenciométer használata nem kényelmes
• A potenciométer vezeték keresztmetszetének állandónak kell lennie, így ez gyakorlatilag nem lehetséges.
• Kísérlet közben a huzal hőmérsékletének stabilnak kell lennie, de ez a jelenlegi áramlás miatt nehéz.
• Ennek fő hátránya, hogy ablaktörlő vagy csúszó érintkezőik mozgatásához hatalmas erőre van szükség. Az ablaktörlő mozgása miatt erózió van. Tehát csökkenti a jelátalakító életét
• A sávszélesség korlátozott.

Potenciométer vezető cella

A potenciométert a feszültség mérésére használják a potenciométer ellenállásának feszültséggel történő mérési feszültségének kiértékelésével. Tehát a potenciométer működéséhez egy feszültségforrásnak kell lennie, amely a potenciométer áramkörében van összekapcsolva. A potenciométert az a feszültségforrás működtetheti, amelyet a cella biztosít, az úgynevezett meghajtó cella.

Ezt a cellát használják az áram leadására a potenciométer teljes ellenállása alatt. Az ellenállás és a potenciométer aktuális szorzata biztosítja a készülék teljes feszültségét. Tehát ez a feszültség beállítható a potenciométer érzékenységének megváltoztatásához. Általában ez úgy valósítható meg, hogy az áramerősséget az ellenállás egészén szabályozzák. A reosztát sorba van kötve a vezető cellával.

Az ellenállás teljes áramának szabályozása a vezető cellával sorba kapcsolt reosztát segítségével lehetséges. Tehát a vezető cellájának feszültségének jobbnak kell lennie a mért feszültséghez képest.

A potenciométerek alkalmazásai

A potenciométer alkalmazásai a következők.

Potenciométer mint feszültségosztó

A potenciométer úgy működhet feszültségosztó hogy kézzel állítható kimeneti feszültséget kapjunk a csúszkán a rögzített bemeneti feszültségtől, amelyet a potenciométer két végén átadunk. Most a terhelési feszültség az RL-en mérhető

Feszültségosztó áramkör

VL = R2RL. VS / (R1RL + R2RL + R1R2)

Hangvezérlés

Csúszó potenciométerek, amelyek a modern kis fogyasztású potenciométerek egyik legelterjedtebb módja, audio vezérlő készülékek. Mind a csúszó edényeket (fadereket), mind a forgó potenciométereket (gombokat) rendszeresen használják a frekvenciacsillapításra, a hangerő beállítására és az audiojelek különböző jellemzőire.

Televízió

Potenciométereket használtunk a kép fényerejének, kontrasztjának és színválaszának szabályozására. Gyakran egy potenciométert használtak a „függőleges tartás” beállítására, ami befolyásolta a fogadott képjel és a vevő belső sweep áramköre közötti szinkronizációt ( egy multi-vibrátor ).

Átalakítók

Az egyik leggyakoribb alkalmazás az elmozdulás mérése. A mozgatható test elmozdulásának mérésére a potenciométeren elhelyezett csúszó elemhez van kötve. A test mozgásakor a csúszka helyzete is ennek megfelelően változik, így változik az ellenállás a rögzített pont és a csúszka között. Emiatt az ezeken a pontokon átmenő feszültség is változik.

Az ellenállás vagy a feszültség változása arányos a test elmozdulásának változásával. Így a feszültségváltozás a test elmozdulását jelzi. Ez felhasználható a transzlációs és a rotációs elmozdulás mérésére. Mivel ezek a potenciométerek az ellenállás elvén működnek, ezeket rezisztív potenciométereknek is nevezzük. Például a tengely forgása szöget képviselhet, és a feszültségfelosztási arány arányossá tehető a szög koszinuszával.

Így erről van szó áttekintés arról, hogy mi a potenciométer , pinout, felépítése, különböző típusok, kiválasztás módja, jellemzői, különbségei, előnyei, hátrányai és alkalmazásai. Reméljük, hogy jobban megértette ezeket az információkat. Továbbá, bármilyen kérdése van ezzel a koncepcióval, ill elektromos és elektronikai projektek , kérjük, adja meg értékes javaslatait az alábbi megjegyzés részben kommentálva. Itt van egy kérdés az Ön számára: Mi a rotációs potenciométer funkciója?