Kas yra potenciometras: konstrukcija ir jos darbas

Potenciometras yra elektrinis prietaisas, skirtas matuoti EMF (elektromotorinė jėga) tam tikros ląstelės vidinis ląstelės atsparumas. Be to, jis naudojamas skirtingų ląstelių EMF palyginti. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip kintamas rezistorius daugumoje programų. Šie potenciometrai naudojami didžiuliais kiekiais gaminant elektroninę įrangą, kuri suteikia galimybę reguliuoti elektroninės grandinės kad būtų gauti teisingi išėjimai. Nors akivaizdžiausias jų naudojimas turi būti naudojamas radijo imtuvams ir kitai garso įrangai naudojamai elektroninei įrangai reguliuoti.

Potenciometro kaištis

„Trimpot“ potenciometro kaiščių schema parodyta žemiau. Šie potenciometrai yra skirtingų formų ir apima tris laidus. Šiuos komponentus galima lengvai uždėti ant duonos lentos, kad būtų lengviau kurti prototipus. Šiame potenciometre yra rankenėlė ir jis naudojamas keičiant jo vertę.

Kištukas iš potenciometro

PIN1 (fiksuotas galas): Šį fiksuotą galą1 galima prijungti prie vieno varžinio kelio apdailos

PIN2 (kintamasis galas): Šį kintamą galą galima prijungti prijungus jį prie valytuvo, kad jis gautų kintamą įtampą

PIN3 (fiksuotas galas): Šio kito fiksuoto galo prijungimas gali būti atliekamas prijungiant jį prie kito varžinio kelio apdailos

Kaip pasirinkti potenciometrą?

Potenciometras taip pat vadinamas POT arba kintamuoju rezistoriumi. Jie naudojami kintamam pasipriešinimui užtikrinti, tiesiog pakeičiant potenciometro rankenėlę. Tai galima klasifikuoti remiantis dviem svarbiais parametrais, tokiais kaip pasipriešinimas (R-omai) ir galios įvertinimas (P-vatai).

Potenciometras

Priešingu atveju potenciometro pasipriešinimas pagal jo vertę daugiausia lemia pasipriešinimą srovės srautui. Kai rezistoriaus vertė yra didelė, tekės mažesnė srovės vertė. Kai kurie potenciometrai yra 500Ω, 1K omai, 2K omai, 5K omai, 10K omai, 22K omai, 47K omai, 50K omai, 100K omai, 220K omai, 470K omai, 500K omai, 1M.

Rezistorių klasifikavimas daugiausia priklauso nuo to, kiek srovės jis leidžia tekėti per jį, kuris yra žinomas kaip galios koeficientas. Potenciometro galia yra 0,3 W, todėl ją galima naudoti tiesiog esant mažos srovės grandinėms.

Vis dar yra keletas potenciometrų rūšių, o jų pasirinkimas daugiausia priklauso nuo tam tikrų būtinybių, tokių kaip toliau.

• Struktūros būtinybės
• Atsparumo pokyčių charakteristikos
• Pasirinkite potenciometro rūšį, atsižvelgdami į naudojimo būtinumą
• Pasirinkite parametrus, atsižvelgdami į grandinės būtinybę

Konstrukcija ir darbo principas

Potenciometrą sudaro ilga varžinė viela L, sudaryta iš magneto arba su konstantu, ir žinomos EMF V baterija. Ši įtampa vadinama vairuotojo elemento įtampa . Prijunkite du varžinio laido L galus prie akumuliatoriaus gnybtų, kaip parodyta žemiau, tarkime, kad tai yra pirminės grandinės išdėstymas.

Vienas kitos elemento gnybtas (kurio EMF E turi būti matuojamas) yra viename pirminės grandinės gale, o kitas elemento gnybto galas per galvanometrą G. yra prijungtas prie bet kurio varžinio laido taško. Dabar tarkime, kad ši tvarka yra antrinė grandinė. Potenciometro išdėstymas, kaip parodyta žemiau.

Potenciometro konstrukcija

Pagrindinis darbo principas yra pagrįstas tuo, kad potencialo kritimas bet kurioje vielos dalyje yra tiesiogiai proporcingas laido ilgiui, jei laido skerspjūvio plotas yra vienodas ir juo teka nuolatinė srovė. „Kai tarp dviejų mazgų nėra potencialių skirtumų, tekės elektros srovė“.

Dabar potenciometro viela iš tikrųjų yra didelės varžos (resist) viela, kurios skerspjūvio plotas A yra vienodas. Taigi, visoje vieloje ji turi vienodą varžą. Dabar šis potenciometro gnybtas, prijungtas prie didelio EMF V elemento (nepaisant jo vidinės varžos), vadinamas vairuotojo elementu arba įtampos šaltiniu. Tegul srovė per potenciometrą yra I, o R yra bendras potenciometro atsparumas.

Tada pagal Ohmo įstatymą V = IR

Mes žinome, kad R = ῥL / A

Taigi, V = I ῥL / A

Kadangi ῥ ir A visada yra pastovūs, o srovę I pastoviai palaiko reostatas.

Taigi L ῥ / A = K (pastovi)

Taigi, V = KL. Dabar tarkime, kad į mažesnę EMF nei vairuotojo ląstelė E langelį įdėta į grandinę, kaip parodyta aukščiau. Tarkime, kad jis turi EMF E. Dabar potenciometro laide pasakykite, kad ilgis x potenciometras tapo E.

E = L ῥx / A = Kx

Kai ši ląstelė bus įjungta į grandinę, kaip parodyta aukščiau esančiame paveiksle, kai pokštas yra prijungtas prie atitinkamo ilgio (x), srovės srautas per galvanometrą nebus, nes kai potencialų skirtumas yra lygus nuliui, per jį srovė netekės .

Taigi galvanometras G rodo nulinį aptikimą. Tada ilgis (x) vadinamas nulinio taško ilgiu. Dabar žinant konstantą K ir ilgį x. Mes galime rasti nežinomą EML.

E = L ῥx / A = Kx

Antra, taip pat galima palyginti dviejų ląstelių EMF, leiskite pirmajai EMF E1 ląstelei suteikti nulinį tašką ilgyje = L1, o antrojoje EMF E2 ląstelėje rodyti nulinį tašką ilgio = L2

Tada

E1 / E2 = L1 / L2

Kodėl potenciometras pasirinktas virš voltmetro?

Kai mes naudojame voltmetrą, srovė teka per grandinę ir dėl vidinės elemento varžos, visada terminalo potencialas bus mažesnis už faktinį elemento potencialą. Šioje grandinėje, kai potencialų skirtumas bus subalansuotas (naudojant nulinį Galvanometro aptikimą), grandinėje srovė neteka, todėl terminalo potencialas bus lygus faktiniam ląstelės potencialui. Taigi galime suprasti, kad voltmetras matuoja elemento galinį potencialą, tačiau tai matuoja faktinį ląstelės potencialą. Schematiniai to simboliai parodyti žemiau.

Potenciometro simboliai

Potenciometrų tipai

Potenciometras taip pat paprastai vadinamas puodu. Šie potenciometrai turi tris gnybtų jungtis. Vienas gnybtas, sujungtas su slankiuoju kontaktu, vadinamas valytuvu, o kiti du gnybtai yra prijungti prie fiksuoto pasipriešinimo kelio. Valytuvą galima perkelti varžiniu keliu naudojant linijinį slydimo valdiklį arba rotacinį „valytuvo“ kontaktą. Tiek rotaciniai, tiek linijiniai valdikliai turi tą patį pagrindinį veikimą.

Labiausiai paplitusi potenciometro forma yra vieno sukimo potenciometras. Šio tipo potenciometras dažnai naudojamas garso stiprumui valdyti (logaritminiam kūgiui), taip pat daugelyje kitų programų. Potenciometrų konstravimui naudojamos skirtingos medžiagos, įskaitant anglies sudėtį, kermetą, laidųjį plastiką ir metalinę plėvelę.

Rotaciniai potenciometrai

Tai yra labiausiai paplitęs potenciometrų tipas, kai valytuvas juda apskritu keliu. Šie potenciometrai daugiausia naudojami norint gauti kintamą įtampos tiekimą grandinių daliai. Geriausias šio sukamo potenciometro pavyzdys yra radijo tranzistoriaus garso reguliatorius, kai sukama rankenėlė valdo srovės tiekimą link stiprintuvo.

Šio tipo potenciometrą sudaro du gnybtų kontaktai, kur pusiau apskrito modelio atsparumas gali būti nustatytas. Be to, jis apima viduryje esantį gnybtą, kuris yra susietas su pasipriešinimu, naudojant slankųjį kontaktą, kuris yra sujungtas per sukamą rankenėlę. Slankųjį kontaktą galima pasukti pasukant rankenėlę per pusapvalę varžą. Tai galima gauti tarp dviejų pasipriešinimo kontaktų ir slydimo. Šie potenciometrai naudojami visur, kur reikalinga įtampos lygio kontrolė.

Linijiniai potenciometrai

Šių tipų potenciometruose valytuvas juda tiesiniu keliu. Taip pat žinomas kaip „slide pot“, „slider“ arba „fader“. Šis potenciometras yra panašus į rotacinį, tačiau šiame potenciometre stumdomasis kontaktas tiesiog pasisuko tiesiai ant rezistoriaus. Dviejų rezistoriaus gnybtų jungtis yra sujungta per įtampos šaltinį. Slankųjį rezistoriaus kontaktą galima perkelti naudojant kelią, kuris yra sujungtas per rezistorių.

Rezistoriaus gnybtas yra prijungtas prie slankiklio, kuris yra prijungtas prie vieno grandinės išėjimo apdailos, o kitas gnybtas yra prijungtas prie kito grandinės išėjimo apdailos. Šis potenciometras dažniausiai naudojamas įtampai grandinėje apskaičiuoti. Jis naudojamas akumuliatoriaus elemento vidiniam pasipriešinimui matuoti, taip pat naudojamas garso ir muzikos ekvalaizerio maišymo sistemose.

Mechaninis potenciometras

Rinkoje yra įvairių rūšių potenciometrų, nes mechaniniai tipai naudojami rankiniam valdymui, kad būtų pakeista prietaiso varža ir išėjimas. Tačiau skaitmeninis potenciometras naudojamas tam, kad jo pasipriešinimas pasikeistų automatiškai, atsižvelgiant į nurodytą būseną. Šio tipo potenciometras veikia tiksliai kaip potenciometras, o jo varža gali būti keičiama per skaitmeninį ryšį, pvz., SPI, I2C, o ne tiesiogiai sukant rankenėlę.

Šie potenciometrai dėl POT formos struktūros vadinami POT. Jame yra trys gnybtai, tokie kaip i / p, o / p ir GND, kartu su mygtuku ant jo viršūnės. Ši rankenėlė veikia kaip valdymas, norint valdyti pasipriešinimą pasukant jį dviem kryptimis, kaip pagal laikrodžio rodyklę, kitaip prieš laikrodžio rodyklę.

Pagrindinis skaitmeninių potenciometrų trūkumas yra tas, kad juos tiesiog veikia įvairūs aplinkos veiksniai, tokie kaip purvas, dulkės, drėgmė ir kt. Siekiant pašalinti šiuos trūkumus, buvo įdiegti skaitmeniniai potenciometrai (digiPOT). Šie potenciometrai gali veikti tokiose aplinkose kaip dulkės, purvas, drėgmė, nekeisdami jo veikimo.

Skaitmeninis potenciometras

Skaitmeniniai potenciometrai taip pat vadinami digiPOT arba kintamieji rezistoriai kuris naudojamas valdyti analoginius signalus naudojant mikrovaldiklius. Tokio tipo potenciometrai suteikia kintamąją varžą, kuri gali būti keičiama priklausomai nuo skaitmeninių įėjimų. Kartais jie taip pat vadinami RDAC (varžiniai skaitmeniniai-analoginiai keitikliai). Šį digipotą galima valdyti skaitmeniniais signalais, o ne mechaniniu judesiu.

Kiekviename rezistoriaus kopėčių pakopoje yra vienas jungiklis, prijungtas prie skaitmeninio potenciometro o / p gnybto. Varžos santykį potenciometre galima nustatyti pasirinkus laiptelį virš kopėčių. Paprastai šie žingsniai nurodomi, pavyzdžiui, su bitų reikšme. 8 bitai yra lygūs 256 žingsniams.

Šiame potenciometre signalizavimui naudojami skaitmeniniai protokolai, tokie kaip I²C, kitaip SPI magistralė (nuoseklioji periferinė sąsaja). Dauguma šių potenciometrų naudoja tiesiog nepastovią atmintį, kad jie neprisiminė savo vietos, kai jie buvo išjungti ir jų galutinė vieta gali būti saugoma per FPGA arba mikrovaldiklį, prie kurio jie prijungti.

Charakteristikos

The potenciometro charakteristikos įtraukti šiuos dalykus.

• Ji yra labai tiksli, nes ji naudojama įvertinimo, o ne įlinkio technikai nustatyti nenustatytą įtampą.
• Jis nustato pusiausvyros tašką, kuris kitu atveju yra nulinis, kuriam dimensijai nereikia energijos.
• Veikiančiame potenciometre nėra šaltinio varžos, nes visame potenciometre nėra srovės srauto, nes jis yra subalansuotas.
• Pagrindinės šio potenciometro charakteristikos yra skiriamoji geba, smailėjantis, žymėjimo kodai ir atsparumas įšokant / išlipant

Potenciometro jautrumas

Potenciometro jautrumą galima apibrėžti kaip mažiausią potencialų kitimą, kuris apskaičiuojamas naudojant potenciometrą. Jo jautrumas daugiausia priklauso nuo galimos gradiento vertės (K). Kai potencialaus gradiento vertė yra maža, potencialų skirtumas, kurį gali apskaičiuoti potenciometras, yra mažesnis, o tada potenciometro jautrumas yra didesnis.

Taigi, esant tam tikram potencialiam nepanašumui, potenciometro jautrumas gali padidėti padidėjus potenciometro ilgiui. Potenciometro jautrumą taip pat galima padidinti dėl šių priežasčių.

• Padidinus potenciometro ilgį
• Sumažinus srovės srautą grandinėje per reostatą
• Abu metodai padės sumažinti potencialaus gradiento vertę ir padidinti atsparumą.

Skirtumas tarp potenciometro ir voltmetro

Pagrindiniai potenciometro ir voltmetro skirtumai aptarti palyginimo lentelėje.

Reostatas ir potenciometras

Pagrindiniai reostato ir potenciometro skirtumai aptarti palyginimo lentelėje.

Įtampos matavimas potenciometru

Įtampos matavimas gali būti atliekamas naudojant potenciometrą grandinėje - tai labai paprasta sąvoka. Kontūre turi būti sureguliuotas reostatas ir galima reguliuoti srovės srautą per rezistorių taip, kad kiekvienam rezistoriaus ilgio vienetui būtų galima numesti tikslią įtampą.

Dabar mes turime pritvirtinti vieną šakos apdailą prie rezistoriaus pradžios, o kitą galą galvanometru galima prijungti prie rezistoriaus stumdomo kontakto. Taigi, dabar mes turime perkelti slankųjį kontaktą per rezistorių, kol galvanometras parodys nulį. Kai galvanometras pasieks nulinę būseną, turime pažymėti rezistoriaus skalės padėties rodmenis ir, remdamiesi tuo, galime atrasti įtampą grandinėje. Norėdami geriau suprasti, galime reguliuoti kiekvieno rezistoriaus ilgio įtampą.

Privalumai

The potenciometro privalumai įtraukti šiuos dalykus.

• Nėra galimybės gauti klaidų, nes naudojamas nulinio atspindžio metodas.
• Standartizuoti galima tiesiogiai naudojant įprastą langelį
• Jis naudojamas mažiems emf matuoti dėl labai jautrių
• Pagal reikalavimą, norint gauti tikslumą, potenciometro ilgį galima padidinti.
• Kai matavimui grandinėje naudojamas potenciometras, jis netraukia jokios srovės.
• Jis naudojamas matuojant vidinį ląstelės atsparumą, taip pat lyginamas e.m.f. dviejų elementų, tačiau naudojant voltmetrą tai neįmanoma.

Trūkumai

The potenciometro trūkumai įtraukti šiuos dalykus.

• Potenciometro naudojimas nėra patogus
• Potenciometro laido skerspjūvio plotas turėtų būti pastovus, kad to praktiškai neįmanoma padaryti.
• Atliekant eksperimentą, vielos temperatūra turėtų būti stabili, tačiau tai yra sunku dėl srovės srauto.
• Pagrindinis to trūkumas yra tai, kad norint valyti valytuvus ar stumdomus kontaktus, reikia didžiulės jėgos. Dėl valytuvo judėjimo yra erozija. Taigi tai sumažina keitiklio gyvenimą
• Pralaidumas ribotas.

Potenciometro tvarkyklės elementas

Potenciometras naudojamas įtampai matuoti įvertinant potenciometro varžos matavimo įtampą įtampa. Taigi, norint veikti potenciometru, turėtų būti įtampos šaltinis, kuris būtų sujungtas per potenciometro grandinę. Potenciometrą gali valdyti įtampos šaltinis, kurį tiekia elementas, žinomas kaip vairuotojo elementas.

Ši ląstelė naudojama srovei tiekti per visą potenciometro varžą. Varža ir dabartinis potenciometro produktas užtikrins visą prietaiso įtampą. Taigi, šią įtampą galima reguliuoti, norint pakeisti potenciometro jautrumą. Paprastai tai galima padaryti reguliuojant srovę per visą varžą. Reostatas nuosekliai sujungtas su vairuotojo ląstele.

Viso varžos srovės srautą galima valdyti reostatu, kuris nuosekliai sujungtas su vairuotojo elementu. Taigi vairuotojo elemento įtampa turi būti geresnė, palyginti su išmatuota įtampa.

Potenciometrų taikymas

Potenciometro paskirtys yra šios.

Potenciometras kaip įtampos daliklis

Potenciometrą galima naudoti kaip įtampos daliklis gauti rankiniu būdu reguliuojamą išėjimo įtampą ties slankikliu iš fiksuotos įėjimo įtampos, įvestos per du potenciometro galus. Dabar apkrovos įtampą RL galima išmatuoti kaip

Įtampos daliklio grandinė

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

Garso valdymas

Stumdomieji potenciometrai, vienas iš dažniausiai naudojamų šiuolaikinių mažos galios potenciometrų, yra garso valdymo įtaisai. Tiek stumdomi puodai (faderiai), tiek rotaciniai potenciometrai (rankenėlės) reguliariai naudojami dažnio slopinimui, garso reguliavimui ir skirtingoms garso signalų charakteristikoms.

Televizija

Potenciometrai buvo naudojami vaizdo ryškumui, kontrastui ir spalvų atsakui kontroliuoti. „Vertikaliam laikymui“ reguliuoti dažnai buvo naudojamas potenciometras, kuris paveikė gauto vaizdo signalo ir imtuvo vidinės grandinės sinchronizaciją ( daugybinis vibratorius ).

Davikliai

Viena iš labiausiai paplitusių programų yra poslinkio matavimas. Norėdami išmatuoti judančio kūno poslinkį, jis yra prijungtas prie stumdomo elemento, esančio potenciometre. Judant kūnui, slankiklio padėtis taip pat keičiasi, todėl pasikeičia pasipriešinimas tarp fiksuoto taško ir slankiklio. Dėl to kinta ir įtampa šiuose taškuose.

Pasipriešinimo ar įtampos pokytis yra proporcingas kūno poslinkio pokyčiui. Taigi įtampos pokytis rodo kūno poslinkį. Tai gali būti naudojama vertinant poslinkio ir sukimosi poslinkį. Kadangi šie potenciometrai veikia pasipriešinimo principu, jie dar vadinami varžiniais potenciometrais. Pavyzdžiui, veleno sukimasis gali būti kampas, o įtampos padalijimo santykis gali būti proporcingas kampo kosinusui.

Taigi, viskas apie tai apžvalga, kas yra potenciometras , kūgis, jo konstrukcija, įvairūs tipai, kaip pasirinkti, charakteristikos, skirtumai, pranašumai, trūkumai ir pritaikymas. Tikimės, kad geriau supratote šią informaciją. Be to, bet kokie klausimai dėl šios koncepcijos ar elektros ir elektronikos projektai , pateikite savo vertingus pasiūlymus komentuodami žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, kokia yra rotacinio potenciometro funkcija?