Potentiometri – Working, piirikaavio, rakentaminen & Types

Resistori, pieni nippu resistanssia, on yksi käytetyimmistä peruspiirien komponenteista. Useimmiten käytetään säätelemään virran lisäämällä / vähentämällä vastus piiri, nämä vastukset ovat saatavilla monia muotoja ja kokoja. Nämä vastukset voidaan laajasti luokitella kiinteitä ja muuttuvia vastuksia. Kuten niiden nimet viittaavat siihen, kiinteä vastus on yksi kiinteä arvo vastus, kun taas muuttuva vastus on vastusarvo yli määritellyllä alueella. Ulos lukuisia lineaarisia ja epälineaarisia muuttuja vastukset saatavilla, yleisin on potentiometri. Tässä artikkelissa käsitellään potentiometrin toimintaperiaatetta, rakentamista ja soveltamista. Joten aloitetaan!

Potentiometri (pot)

potentiometri tai ”ruukut”, kuten se yleisesti sähköympyröissä tunnetaan, on kolminapainen muuttuva vastus. Sen kolmesta päätteestä kaksi on kiinteitä ja yksi on vaihteleva (lineaarinen / pyörivä) pääte.

vastuksen arvo voidaan muuttaa nollasta määritetyksi ylärajaksi liu ’ uttamalla kosketinta käsin resistiivisen liuskan yli. Resistanssin muuttuessa piirin läpi kulkeva virta muuttuu ja siten Ohmin lain mukaan myös resistiivisen materiaalin välinen jännite muuttuu.

koska se peittää operaattorin pyörivän tai lineaarisen liikkeen vastuksen muutokseksi(siten sähköparametrin muutokseksi), sitä voidaan kutsua sähkömekaaniseksi muuntimeksi. Ne ovat luonteeltaan passiivisia, joten ne hajottavat virtaa sen sijaan, että syöttäisivät virtaa piirille.

sen valmistuksen alkuaikoina ajateltiin olevan kuin suuri lankahaavavastuskela, jota voitiin säätää niin,että sen jännite-ero voitiin mitata . Siksi tälle laitteelle annettiin nimi ”potentiometri”, joka on muodostettu kahden sanan yhdistelmästä: potentiaaliero ja mittaus.

he ovat kulkeneet pitkän matkan sen jälkeen. Menneet ovat suurten tilaa vievien potentiometrien päivät, nyt saamme melko pieniä ja helppokäyttöisiä ja kevyitä kuljettaa; myös niitä on nyt käytetty monenlaisissa sovelluksissa.

nyt kun meillä on ollut esittely potentiometristä, saatat olla utelias tietämään, miltä se näyttää. Kuvassa 1 on joitakin käytännöllisiä ruukkuja, kun taas kuvassa 2 on sama standardisymboli.

sitä esittää siksak-viiva, jonka keskellä on sisäänpäin osoittava nuoli.

seuraavaksi käsitellään tämän artikkelin ydintä, potentiometrin toimintaperiaatetta.

miten se vaikuttaa?

kuten jo todettiin, potentiometrillä on kolme päätettä. Kun kytketään piiriin, kaksi kiinteää terminaalia on kytketty resistiivisten elementtien päihin, kun taas kolmas terminaali on kytketty pyyhkimeen.

alla olevassa piirikaaviossa potentiometrin navat on merkitty 1, 2 ja 3. Jännitteensyöttö on kytketty terminaalien 1 ja 3, positiivinen johtaa terminaaliin yksi ja negatiivinen johtaa terminaaliin kolme. Terminaali 2 on kytketty pyyhin.

on jaettu kahteen vastukset. Näistä kahdesta vastukset, joilla on pidempi resistiivinen polku on suurempi vastus. Tämä johtuu siitä, että vastus riippuu sen pituudesta (koska R=ρ). Suurempi pituus, suurempi on vastus, jos materiaali vastus ja sen poikkipinta-ala pysyy samana.

yksinkertaisuuden vuoksi lets nimetä kaksi vastusta, R1 ja R2 (Katso kuva). Pyyhin jännite on itse asiassa jännite koko R2. Piiri näyttää nyt jännitteenjakajalta, jossa lähtöjännitteelle annetaan yhtälö:

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

niin selvästi, jos haluamme muuttaa lähtöjännitettä, voimme vain muuttaa arvoa R2, liu ’ uttamalla pyyhkijää kohti terminaalia 3. Kun pyyhin on terminaalissa 1, R1 tulee nollaksi ja pyyhin poikki kulkeva jännite on sama kuin syöttöjännite.

myös, kun pyyhin on terminaalissa 3, tehokas resistiivinen polku R2 on nolla, joten vastus R2 on nolla.

toimintaperiaate voidaan selkeyttää ratkaisemalla alla oleva esimerkki

esimerkki 1:

a vastus, R1 150ω on kytketty sarjaan 50 Ω vastuksella, R2 acrosss 10 voltin syöttö ohmin vastuksella kuten on esitetty . Laske kokonaissarjavastus, sarjapiirin läpi virtaava virta ja jännitehäviö 50 ohmin vastuksen yli.

ratkaisu:

koska kaksi resistanssia ovat sarjassa, kokonaisvastus R = R1 +R2 = 200ω. Piirin läpi virtaava virta on i = V / R = 10/200 = 0,05 A. Jännitehäviö koko R2 = 50Ω löytyy jännitteen jakosäännöllä, joka on

VR2= 10 × (50/200)= 2.5 V

Tässä näemme, jos muutamme arvoa joko R1 tai R2jännitteen arvo jollakin vastuksista on alueella 0-10v, edellyttäen, että piirin kokonaisvastus pysyy vakiona.

juuri tämä käsite on potentiometrin toiminnan periaate. Kuten potentiometrissä kokonaisvastus ei muutu, koska käytetään yhtä resistiivistä nauhaa. Vastuksen jakaminen tapahtuu pyyhkimellä. Ja siksi vastusarvot vaihtelevat pyyhkimen sijainnin mukaan.

nyt kun olemme keskustelleet toimintaperiaatteesta, opetellaan nyt, miten tämä passiivinen laite on rakennettu.

potentiometrin rakenne

potentiometrissä on olennaisesti resistiivinen elementti, jonka yli liikkuva pääte, pyyhin liukuu. Mikä tahansa potentiometri rakentuu seuraavista osista:

1. päätteet: kuten jo mainittiin, potentiometrissä on kolme terminaalia, kaksi kiinteää ja yksi muuttuja.
2. resistiivinen Elementti: Tämä osa on laitteen pääosa ja se on kytketty kahteen kiinteään liittimeen. Se on yksi ratkaisevista näkökohdista, kun se tulee potentiometrin kustannuksiin, ja se voi myös hallita komponentin suorituskyvyn näkökohtia, mukaan lukien tehohäviö ja melu. Käytetty resistiivinen alkuaine voi olla seuraavanlaista:

• Hiilikoostumus: tämä on valmistettu hiilirakeista ja on yksi yleisimmistä käytetyistä resistiivisen materiaalin tyypeistä, koska se on edullinen. Se on myös kohtuullisen hiljainen ja vähemmän kulumista kuin muut naterials. Sen toiminta ei kuitenkaan ole kovin tarkkaa.
• Johtohaava – nämä ovat periaatteessa Nichrome-johtoja ja ne on kierretty eristävän alustan päälle. Niitä käytetään enimmäkseen suuritehoisissa sovelluksissa ja ne kestävät todella pitkään. Ne ovat tarkkoja, mutta niiden resoluutio on rajallinen.
• johtava muovi: käytetään usein huippuluokan äänisovelluksissa, niillä on erittäin hyvä resoluutio, mutta ne ovat todella kalliita, ja niitä voidaan käyttää vain pienitehoisissa sovelluksissa.
• Cermet: erittäin stabiili materiaalityyppi, sillä on alhainen lämpötilakerroin ja se kestää hyvin lämpötilaa. Sillä on kuitenkin lyhyt käyttöikä ja se voi polttaa taskuun reiän.
• pyyhkijä: tämä on yksi pääte, joka liukuu resistiivisen nauhan yli tehdäkseen sähköisen kontaktin. Se voi olla pyörivä pyyhin, joka on kuin puoli kaarta, joka kattaa yli ¾ ympyrän tai lineaarisen pyyhkimen.

pyörivän pyyhkimen kulma-asento asteina saadaan kaavasta:

θ = (Vout/Vsupply)

1. akseli: pyörivässä pyyhkijätyyppisessä potentiometrissä on akseli, jonka päällä pyyhin on valmistettu.
2. Casting: Kaikki osat on sijoitettu valun sisälle, jotta ne eivät aiheuta ulkoisia fyysisiä vaurioita

potentiometrillä on joitakin erityisiä ominaisuuksia, joita ihminen tarvitsee tietää. Seuraavassa jaksossa käsitellään sitä.

potentiometrin ominaisuudet

joitakin potentiometrin ominaisuuksia ovat:

1. kartio: Laki ruukut tai kartio ruukut on yksi tällainen ominaisuus potentiometri, jossa yksi tarvitsee etukäteen tietoa, valita oikea laite haluttuun sovellukseen. Se on vain pyyhkimen asennon ja vastuksen välinen suhde. Tämä suhde, kun piirretään, voi olla lineaarinen, logaritminen tai antilogaritminen, kuten kuvassa.

1. MERKINTÄKOODIT: kun valitset potentiometrin, sinun on tiedettävä, kuinka suuren vastuksen se voi saavuttaa. Tätä tarkoitusta varten valmistaa käyttää merkintäkoodeja, jotka osoittavat samaa. Esimerkiksi potin vastus 100k merkitty se tarkoittaa, enimmäisraja potin on 100kω.

koska myös ruukun kartio on tiedettävä, valmistajat käyttävät merkintäkoodeja, joilla ilmoitetaan myös ruukun kartio. Merkintäkoodit vaihtelevat alueittain. On tiedettävä etukäteen, mitä koodi tarkoittaa.

1. päätöslauselma: koska muunnamme potin vastusta, on olemassa vähimmäismäärä vastusta, jota voidaan muuttaa. Tätä kutsutaan potin resoluutioksi. Esimerkiksi jos sanon, että potin vastus on 20kω, jonka resoluutio on 0,5, pienin muutos resistanssissa on 0,5 Ω,ja arvot,jotka saamme pienimmälle muutokselle, ovat 0,5, 1,5, 2 Ω ja niin edelleen.
2. HOP On HOP OFF RESISTANCE: kuten olemme nähneet tämän artikkelin rakennusosassa, että resistiivinen elementti on kytketty kahden päätteen väliin. Nämä terminaalit on valmistettu erittäin alhainen vastus metallia. Näin ollen aina, kun pyyhin tulee tai poistuu tältä alueelta, resistanssissa tapahtuu äkillinen muutos. Tätä potin ominaisuutta kutsutaan hop On hop off-vastukseksi.

nyt kun potin ominaisuuksista on keskusteltu, katsotaan, mitkä ovat potentiometrien tyypit.

Potentiometrityypit:

vaikka potentiometrien perusrakenne ja toimintaperiaate ovat samat, ne eroavat toisistaan yhdellä osa-alueella, joka on liikkuvan päätteen geometria. Enimmäkseen potentiometrit, mitä löydämme, on pyyhin, joka pyörii kaaren muotoisen resistiivisen materiaalin päällä, on toinen tyyppi, jossa pyyhin liukuu lineaarisesti suoran resistiivisen nauhan yli. Resistiivisen nauhan geometrian perusteella potentiometri voidaan jakaa karkeasti kahteen tyyppiin, joita käsitellään jäljempänä.

1. pyörivät potentiometrit: kuten nimestä voi päätellä, tämän tyyppisessä potentiometrissä on pyyhin, jota voidaan pyörittää kahden Napan poikki potentiomeerin vastuksen vaihtelemiseksi. Ne ovat yksi yleisistä Ruukkutyypeistä. Riippuen siitä, kuinka monta kertaa pyyhkimen voi kääntää, ne luokitellaan edelleen seuraaviin luokkiin:
2. yksittäiskierros: nämä ruukut ovat yksi yleisesti käytetyistä ruukkutyypeistä. Pyyhin voi kestää vain yhden kierroksen. Se pyörii yleensä 3/4 täyttä kierrosta.
3. Multi turn: nämä ruukut voivat tehdä useita rotaatioita, kuten 5, 10 tai 20. Niissä on kierrosten tekemistä varten spiraalin tai helixin muotoinen pyyhin eli mato-vaihde. Tunnettu niiden suuri tarkkuus, tämäntyyppisiä ruukkuja käytetään, jos Korkea tarkkuus ja resoluutio ovat tarpeen.
4. Kaksoisjengi: Tämän potin nimestä voidaan olettaa, mikä se on. Se ei ole mitään, mutta kaksi ruukkua yhtä vastus ja kartio yhdistetään samalla akselilla. Kaksi kanavaa on asetettu rinnakkain.
5. samankeskinen ruukku: tässä kaksi ruukkua on yhdistetty toisiinsa samankeskisellä tavalla asetetuilla akseleilla. Tämän tyyppisen potin etuna on, että yhdessä yksikössä voidaan käyttää kahta ohjainta.
6. Servopata: ”Servo” eli moottoripata on moottoroitu pata. Tämä tarkoittaa, että sen vastusta voidaan säätää tai säätää automaattisesti moottorilla.

rel=”noopener”< kuvan krediitit

1. lineaariset potentiometrit: seuraava ruukkutyyppi on sellainen, jossa pyyhin liukuu suoran resistiivisen nauhan yli. Ne tunnetaan myös nimillä kuten: slider, slide pot tai fader. Ne luokitellaan edelleen seuraaviin tyyppeihin:
2. Liukuruukku: tämä on lineaarisen ruukun perustyyppi. Niissä on yksi resistiivinen nauha, jonka yli pyyhin liukuu lineaarisesti. Niillä on hyvä tarkkuus ja ne on valmistettu kosteasti edistävästä muovista.
3. Dual slide pot: tällainen lineaarinen ruukku on vain kahden dian ruukun kutsuminen rinnakkain. Tämä tarkoittaa, että siinä on yksi liukusäädin, joka ohjaa kahta ruukkua rinnakkain.
4. Multi turn pot: sovelluksessa, jossa precion ja hyvä resoluutio ovat äärimmäisen tärkeitä, käytetään tämäntyyppistä voimansiirtoa. Se on kara, joka toimii liukusäädintä, joka voi kääntyä jopa 5, 10 tai 20 kertaa imporove tarkkuus.
5. moottoroitu fader: Kuten nimestä voi päätellä, tämän potin pyyhkimen liikettä ohjaa moottori ja siten sen vastus.

Kuvan Krediitit

potentiometrien Sovellukset

potentiometri toimii olennaisesti jännitteenä jakaja, mutta sitä käytetään monilla aloilla ja sovelluksissa liian. Osa sovelluksista on lueteltu alla kategorisesti:

1. Ruukut ohjaimina:

• potentiometrejä voidaan käyttää käyttäjäohjatuissa tulosovelluksissa, joissa tulon manuaalista vaihtelua vaaditaan. Kuten esimerkiksi kaasupoljin on usein kaksijakoinen potti, jota käytetään lisäämään järjestelmän redundanssia. Myös koneen ohjauksessa käyttämämme joystickit ovat klassinen esimerkki käyttäjän ohjattavana syötteenä käytettävästä potista.
• toinen sovellus, jossa ruukkuja käytetään ohjaimina, on äänentoistojärjestelmissä. Potentiometriä, jossa on logaritminen kartio, käytetään usein äänimäärän säätölaitteissa, tämä johtuu siitä, että kuulollamme on logaritminen vaste äänenpaineeseen. Logaritminen kartioruukku tekee siis luonnollisella tavalla siirtymisen äänekkäästä pehmeään ääneen( ja päinvastoin), tasaisemmin korviimme. Useimmiten moottoroitu potin (logaritminen kartio) käytetään tähän sovellukseen.

1. Ruukut mittalaitteina:

• yleisin potentiometrin käyttökohde on jännitteen mittalaitteina. Nimi itsessään viittaa tähän. Sitä valmistettiin aluksi jännitteen mittaamiseen ja ohjaamiseen.
• koska nämä laitteet muuntavat pyyhkimen positonin sähkötehoksi, niitä käytetään antureina etäisyyden tai kulmien mittaamiseen.

3. Ruukut virittäjinä ja kalibraattoreina:

ruukkuja voidaan käyttää piirissä, virittää niitä halutun tuotoksen saamiseksi. Myös laitteen kalibrointien aikana piirilevylle asennetaan usein esiasetettu potti. Ne pidetään kiinteinä suurimman osan ajasta.

tällä olemme käyneet läpi lähes kaikki osa-alueet niin, että nyt tiedät potentiometrin perusteet. Lets have a quick recap of what we learned:

• Potentiometri tai pots are three terminal variable resistors.
• kaksi päätettä on kiinteitä, toinen on liukukosketin.
• liukukosketuksesta käytetään usein nimitystä pyyhkijä
• pyyhkijä liikkuu resistiivisen liuskan päällä.
• pyyhkimen sijainti resistiivisellä nauhalla ratkaisee vastuksen resistanssin.
• resistiivinen liuska voi koostua hiilestä, tai se voi olla lankahiusattu. Edesmennyttä muovia voidaan käyttää resistiivisenä nauhana
• resistiivisen nauhan Geometriana riippumatta siitä, onko kyseessä kaari vai suora nauha, päättää potentiometrin geometria.
• potentiometrityypit: lineaarinen ja pyörivä.
• kartio, resoluutio, hop On hop off-vastus ja merkintäkoodit ovat potentiometrin tärkeimmät ominaisuudet.
• potentiometrille on monia sovelluksia audioohjainpiiristä etäisyyksien, kulman tai jännitteiden mittaamiseen. Se on luonteeltaan hyvin monipuolinen.