Potenciómetro de trabajo, Diagrama de circuito, Construcción & Tipos

La resistencia, un pequeño paquete de resistencia, es uno de los componentes básicos más utilizados en un circuito eléctrico. Se utilizan principalmente para regular el flujo de corriente agregando/restando resistencia del circuito, estas resistencias están disponibles en muchas formas y tamaños. Estas resistencias pueden clasificarse ampliamente como resistencias fijas y variables. Como sugieren sus respectivos nombres, una resistencia fija tiene un único valor fijo de resistencia, mientras que una resistencia variable tiene un valor de resistencia sobre un rango definido. De los numerosos resistores variables lineales y No lineales disponibles, el más común es el Potenciómetro. Este artículo trata sobre el principio de funcionamiento, la construcción y la aplicación de un potenciómetro. ¡Así que empecemos!

Potenciómetro (pote)

Los potenciómetros o «potes», como se conoce comúnmente en los círculos eléctricos, son una resistencia variable de tres terminales. De sus tres terminales, dos de ellos son fijos y uno es un terminal variable (lineal / giratorio).

El valor de la resistencia se puede cambiar de cero a un límite superior definido, simplemente deslizando manualmente el contacto sobre una tira resistiva. A medida que cambia la resistencia, cambia la corriente a través del circuito y, por lo tanto, de acuerdo con la ley de ohmios, también cambia la tensión a través del material resistivo.

Dado que cubre el movimiento rotatorio o lineal del operador en un cambio en la resistencia(por lo tanto, un cambio en el parámetro eléctrico), se puede llamar transductor electromecánico. Son de naturaleza pasiva, por lo tanto disipan la energía en lugar de suministrar energía al circuito.

En sus primeros días de fabricación, se pensó como una bobina resistiva enrollada de alambre grande,que se podía ajustar para medir la diferencia de voltaje a través de ella . Por lo tanto, se le dio el nombre de» potenciómetro » a este dispositivo, que se acuñó a partir de la combinación de dos palabras: diferencia de potencial y medición.

Han recorrido un largo camino desde entonces. Atrás quedaron los días de los potenciómetros grandes y voluminosos, ahora lo que obtenemos es bastante pequeño y fácil de usar y liviano de transportar; también se han utilizado en una amplia gama de aplicaciones.

Ahora que hemos tenido una introducción sobre el potenciómetro, es posible que tenga la curiosidad de saber cómo se ve. La figura 1 muestra algunos recipientes prácticos, mientras que la figura 2 muestra el símbolo estándar de los mismos.

está representado por una línea en zigzag con una flecha apuntando hacia el interior en el centro.

A continuación vamos a discutir el quid de este artículo, el principio de funcionamiento del potenciómetro.

¿Cómo funciona?

Como ya se ha comentado, un potenciómetro tiene tres terminales. Cuando se conectan a un circuito, los dos terminales fijos se conectan a los extremos de los elementos resistivos, mientras que el tercer terminal se conecta al limpiaparabrisas.

En el diagrama de circuito que se muestra a continuación, los terminales del potenciómetro están marcados 1, 2 y 3. El suministro de voltaje está conectado a través de los terminales 1 y 3, el cable positivo al terminal uno, mientras que el cable negativo al terminal tres. El terminal 2 está conectado al limpiaparabrisas.

Ahora, una mirada más cercana a la figura, podemos ver que en la posición actual del limpiaparabrisas, hay dos rutas resistivas al igual que la resistencia se divide en dos resistencias. De estas dos resistencias, la que tiene una trayectoria resistiva más larga tendrá una resistencia más alta. Esto se debe al hecho de que la resistencia de una resistencia depende de su longitud (ya que R=ρ). Mayor es la longitud, mayor es la resistencia, siempre que el material de la resistencia y su área de sección transversal permanezcan iguales.

Para simplificar, vamos a nombrar las dos resistencias, R1 y R2 (Consulte la figura). El voltaje del limpiaparabrisas es en realidad el voltaje a través de R2. El circuito ahora se parece a un divisor de voltaje, donde el voltaje de salida se da la ecuación:

Vout = {R2/(R1+R2)} x V; where V= supply voltage.

Tan claramente, si queremos cambiar el voltaje de salida, solo podemos cambiar el valor de R2, deslizando el limpiaparabrisas hacia el terminal 3. Cuando el limpiaparabrisas está en el terminal 1, R1 se convierte en cero y el voltaje a través del limpiaparabrisas es el mismo que el voltaje de alimentación.

Además, cuando el limpiaparabrisas está en el terminal 3, la trayectoria resistiva efectiva para R2 es cero, por lo tanto, la resistencia R2 es cero.

El principio de funcionamiento se puede aclarar, resolviendo el siguiente ejemplo

EJEMPLO 1:

Una resistencia, R1 de 150Ω está conectada en serie con una resistencia de 50 Ω, R2 acrosss una resistencia de ohmios de alimentación de 10 voltios como se muestra . Calcule la resistencia total en serie, la corriente que fluye a través del circuito en serie y la caída de voltaje a través de la resistencia de 50 ohmios.

Solución:

Dado que las dos resistencias están en serie, la resistencia total R = R1 +R2 = 200Ω. La corriente que fluye a través del circuito será I = V/R =10/200 = 0.05 A. La caída de tensión a través de R2 = 50Ω se puede encontrar por regla de división de tensión, es decir,

VR2= 10 × (50/200)= 2.5 V

Aquí vemos si cambiamos el valor de R1 o R2el valor de la tensión a través de cualquiera de las resistencias estará en el rango de 0-10V, siempre que la resistencia total del circuito permanezca constante.

Este mismo concepto es el principio detrás del funcionamiento de un potenciómetro. Al igual que en el potenciómetro, la resistencia total no cambia, ya que se utiliza una sola tira resistiva. La división de la resistencia se realiza mediante el limpiaparabrisas. Y, por lo tanto, los valores de resistencia varían a medida que varía la posición del limpiaparabrisas.

Ahora que hemos discutido el principio de funcionamiento, aprendamos cómo se construye este dispositivo pasivo.

Construcción de un potenciómetro

El potenciómetro tiene esencialmente un elemento resistivo sobre el que se desliza un terminal móvil, el limpiaparabrisas. Cualquier potenciómetro está construido de las siguientes partes:

1. Los terminales: Como ya se discutió, el potenciómetro tiene tres terminales, dos fijos y uno variable.
2. El elemento resistivo: Esta parte es la parte principal del dispositivo y está conectada a los dos terminales fijos. Es uno de los aspectos decisivos cuando se trata del costo del potenciómetro, y también puede gobernar aspectos del rendimiento del componente, incluida la capacidad de disipación de potencia y el ruido generado. El elemento resistivo utilizado puede ser de los siguientes tipos:

• Composición de carbono: Está hecho de gránulos de carbono y es uno de los tipos más comunes de material resistivo utilizado, debido a su bajo costo. También tiene un ruido razonablemente bajo y un desgaste menor que otros nateriales. Sin embargo, no es tan preciso en su funcionamiento.
• Alambre enrollado-Estos son básicamente cables nicrom y se enrollan sobre un sustrato aislante. Se utilizan principalmente en aplicaciones de alta potencia y duran mucho tiempo. Son precisos, pero tienen una resolución limitada.
• Plástico conductor: A menudo utilizado en aplicaciones de audio de gama alta, tienen muy buena resolución, pero son realmente costosos, y solo se pueden usar en aplicaciones de baja potencia.
• Cermet: Un tipo de material muy estable, tiene un bajo coeficiente de temperatura y es altamente resistente a la temperatura. Sin embargo, tiene una vida corta y puede hacer un agujero en el bolsillo.
• El limpiaparabrisas: Este es el único terminal que se desliza sobre una tira resistiva para hacer un contacto eléctrico. Puede ser un limpiaparabrisas giratorio que es como medio arco, que cubre más de ¾ de un círculo o un limpiaparabrisas lineal.

La posición angular del limpiaparabrisas giratorio en grados viene dada por la fórmula:

θ = (Vout/Vsupply)

1. El eje: En el caso de un potenciómetro de tipo limpiaparabrisas giratorio, hay un eje sobre el que se fabrica el limpiaparabrisas.
2. Casting: Todos los componentes están alojados dentro de una pieza fundida, para evitar daños físicos externos

Hay algunas características particulares de un potenciómetro que uno necesita saber. La siguiente sección trata de eso.

Características de los Potenciómetros

Algunas de las características de un potenciómetro son:

1. CONO: La ley de las macetas o la forma cónica de las macetas es una de las características del potenciómetro en el que se necesita un conocimiento previo para elegir el dispositivo adecuado para la aplicación deseada. No es más que una relación entre la posición del limpiaparabrisas y la resistencia. Esta relación cuando se representa puede ser lineal, logarítmica o antilogarítmica, como se muestra en la figura.

1. CÓDIGOS DE MARCADO: Al seleccionar un potenciómetro, debe conocer el valor máximo de resistencia que puede alcanzar. Para ello, los fabricantes utilizan códigos de marcado, que indican lo mismo. Por ejemplo, un bote con una resistencia de 100K marcada en él significa que el límite máximo del bote es de 100kΩ.

Dado que también necesitamos conocer la forma cónica de la olla, los fabricantes también usan códigos de marcado para indicar la forma cónica de la olla. Los códigos de marcado difieren de una región a otra. Uno debe tener conocimiento previo de lo que significa un código.

1. RESOLUCIÓN: A medida que variamos la resistencia en el bote, hay una cantidad mínima de resistencia que se puede cambiar. Esto se conoce como la resolución del bote. Por ejemplo, si digo que la resistencia de la olla es de 20kΩ, con una resolución de 0.5, el cambio mínimo en la resistencia será de 0.5 Ω,y los valores que obtenemos para el cambio más pequeño serán de 0.5,1.5, 2 Ω, etc.
2. RESISTENCIA HOP ON HOP OFF: Como hemos visto en la parte de construcción de este artículo, el elemento resistivo está conectado entre los dos terminales. Estos terminales están hechos de metal de muy baja resistencia. Por lo tanto, siempre que el limpiaparabrisas entre o salga de esta región, habrá un cambio repentino en la resistencia. Esta característica de la olla se llama resistencia hop on hop off.

Ahora que se han discutido las características del pote, echemos un vistazo a cuáles son los tipos de potenciómetros.

Tipos de potenciómetros:

Aunque la construcción básica y el principio de funcionamiento de los potenciómetros son los mismos, difieren en un aspecto que es la geometría del terminal móvil. Principalmente los potenciómetros que encontramos tienen un limpiaparabrisas que gira sobre un material resistivo en forma de arco, hay otro tipo de maceta donde el limpiaparabrisas se desliza linealmente sobre una tira resistiva recta. Basado en la geometría de la banda resistiva, el potenciómetro se puede clasificar ampliamente en dos tipos, que se discuten a continuación.Potenciómetros de tipo rotativo: Como su nombre indica, este tipo de potenciómetro tiene un limpiaparabrisas que se puede girar a través de los dos terminales, para variar la resistencia del potenciómero. Son uno de los tipos comunes de macetas. Dependiendo de cuántas veces, se puede girar el limpiaparabrisas, se clasifican además en las siguientes categorías:

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1. Potenciómetros de tipo lineal: El siguiente tipo de macetas es uno en el que el limpiaparabrisas se desliza sobre una tira resistiva recta. También se les conoce con nombres como: slider, slide pot o fader. Además, se clasifican en los siguientes tipos:
2. Bote deslizante: Este es el tipo básico de un bote lineal. Tienen una sola tira resistiva sobre la que el limpiaparabrisas se desliza linealmente. Tienen una buena precisión y están hechos con humedad de plástico propicio.
3. Bote de dos diapositivas: Este tipo de bote lineal es solo la caliberación de dos botes de diapositivas en paralelo. Esto significa que tiene un solo deslizador que controla dos ollas en paralelo.
4. Olla multiusos: En una aplicación en la que el precio y la buena resolución son de suma importancia, se utiliza este tipo de toma de fuerza. TIENE un husillo, que acciona el deslizador, que puede girar hasta 5, 10 o 20 veces para mejorar la precisión.
5. Atenuador motorizado: Como su nombre indica, el movimiento del limpiaparabrisas de esta olla está controlado por un motor, y por lo tanto su resistencia.

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Aplicaciones de Potenciómetros

Un potenciómetro esencialmente funciona como un divisor de voltaje, sin embargo se utilizan en muchas industrias y aplicaciones. Algunas de las aplicaciones se enumeran a continuación, categóricamente:

1. Potes como controladores:los potenciómetros

• se pueden utilizar en aplicaciones de entrada controladas por el usuario, donde hay un requisito de variación manual en la entrada. Como por ejemplo, un pedal de acelerador es a menudo un bote de doble banda, utilizado para aumentar la redundancia del sistema. Además, los joysticks que utilizamos en el control de la máquina, es un ejemplo clásico de maceta utilizada como entrada controlada por el usuario.
• Otra aplicación donde se usan potes como controladores se encuentra en sistemas de audio. El potenciómetro con cono logarítmico, se usa a menudo en dispositivos de control de volumen de audio, esto es así porque nuestra audición tiene una respuesta logarítmica a la presión del sonido. Por lo tanto, una olla cónica logarítmica hará que la transición de un sonido fuerte a suave( y viceversa) sea naturalmente más suave para nuestros oídos. En su mayoría, se utiliza una olla motorizada(con cono logarítmico) para esta aplicación.

1. Potes como dispositivos de medición:

• La aplicación más común del potenciómetro es como dispositivos de medición de voltaje. El nombre en sí tiene esa implicación. Se fabricó por primera vez para medir y controlar la tensión.
• Dado que estos dispositivos convierten la posición del limpiaparabrisas en una salida eléctrica, se utilizan como transductores para medir distancias o ángulos.

3. Potes como afinadores y calibradores:

Los potes se pueden utilizar en un circuito, para afinarlos y obtener la salida deseada. También durante las calibraciones de un dispositivo, a menudo se monta un recipiente preestablecido en la placa de circuito. Se mantienen fijos la mayor parte del tiempo.

Con esto hemos cubierto casi todos los aspectos para que ahora conozcas los fundamentos de un potenciómetro. Hagamos un resumen rápido de lo que aprendimos:

• El potenciómetro o pots son tres resistencias variables terminales.
• Dos terminales son fijos, uno es un contacto deslizante.
• El contacto deslizante a menudo se conoce como limpiaparabrisas
• El limpiaparabrisas se mueve sobre una tira resistiva.
• La posición del limpiaparabrisas en la tira resistiva decide la resistencia de la resistencia.
• La tira resistiva puede estar compuesta de carbono o puede estar enrollada con alambre. Incluso un plástico propicio se puede usar como una tira resistiva
• Geometría de la tira resistiva, ya sea un arco o una tira recta, decide la geometría del potenciómetro.
• Tipos de potenciómetro: Lineal y Rotativo.
• La forma cónica, la resolución, la resistencia hop on hop off y los códigos de marcado son las principales características de un potenciómetro.
• Hay muchas aplicaciones de un potenciómetro, desde un circuito controlador de audio hasta distancias de medición, ángulos o voltajes. Es de naturaleza muy versátil.