Potenziometro – Lavoro, Schema elettrico, Costruzione& Tipi

Resistenza, un piccolo fascio di resistenza, è uno dei componenti di base più utilizzati in un circuito elettrico. Principalmente utilizzati per regolare il flusso di corrente aggiungendo / sottraendo resistenza dal circuito, questi resistori sono disponibili in molte forme e dimensioni. Questi resistori possono essere ampiamente classificati come resistori fissi e variabili. Come suggeriscono i rispettivi nomi, un resistore fisso ha un singolo valore fisso di resistenza, mentre un resistore variabile ha un valore di resistenza su un intervallo definito. Tra i numerosi resistori variabili lineari e non lineari disponibili, il più comune è il Potenziometro. Questo articolo tratta il principio di funzionamento, la costruzione e l’applicazione di un potenziometro. Quindi cominciamo!

Potenziometro (pot)

I potenziometri o i “pot”, come è comunemente noto nei cerchi elettrici, sono un resistore variabile a tre terminali. Dei suoi tre terminali, due di essi sono fissi e uno è un terminale variabile (lineare / rotante).

Il valore della resistenza può essere modificato da zero a un limite superiore definito, semplicemente facendo scorrere manualmente il contatto su una striscia resistiva. Quando la resistenza cambia, la corrente attraverso il circuito cambia e quindi secondo la legge di ohm, cambia anche la tensione attraverso il materiale resistivo.

Poiché copre il movimento rotatorio o lineare dell’operatore in un cambiamento di resistenza(quindi un cambiamento nel parametro elettrico), può essere chiamato trasduttore elettromeccanico. Sono di natura passiva, quindi dissipano la potenza piuttosto che fornire energia al circuito.

Nei suoi primi giorni di produzione, è stato pensato come un grande filo avvolto bobina resistiva,che potrebbe essere regolata in modo da misurare la differenza di tensione attraverso di essa . Quindi, il nome” potenziometro ” è stato dato a questo dispositivo, che è coniato dalla combinazione di due parole: differenza di potenziale e misurazione.

Hanno fatto molta strada da allora. Sono finiti i giorni di grandi potenziometri ingombranti, ora quello che otteniamo è abbastanza piccolo e facile da usare e leggero da trasportare; inoltre hanno ora utilizzato in un’ampia gamma di applicazioni.

Ora che abbiamo avuto un’introduzione sul potenziometro, potresti avere la curiosità di sapere come appare. La figura 1 mostra alcuni vasi pratici, mentre la figura 2 mostra il simbolo standard dello stesso.

e ‘ rappresentata da una linea a zigzag con una freccia rivolta verso l’interno al centro.

Avanti consente di discutere il punto cruciale di questo articolo, il principio di funzionamento del potenziometro.

Come funziona?

Come già discusso, un potenziometro ha tre terminali. Quando sono collegati a un circuito, i due terminali fissi sono collegati alle estremità degli elementi resistivi mentre il terzo terminale è collegato al tergicristallo.

Nello schema elettrico mostrato di seguito, i terminali del potenziometro sono contrassegnati 1, 2 e 3. L’alimentazione di tensione è collegata attraverso i terminali 1 e 3, cavo positivo al terminale uno mentre il cavo negativo al terminale tre. Il terminale 2 è collegato al tergicristallo.

Ora un’occhiata più da vicino la figura, possiamo vedere che l’attuale posizione del tergicristallo, ci sono due resistivo percorsi come la resistenza è diviso in due resistori. Di questi due resistori, quello che ha un percorso resistivo più lungo avrà una resistenza più elevata. Ciò è dovuto al fatto che la resistenza di un resistore dipende dalla sua lunghezza (poiché R=ρ). Maggiore è la lunghezza, maggiore è la resistenza, a condizione che il materiale del resistore e la sua area della sezione trasversale rimangano uguali.

Per semplicità, diamo un nome ai due resistori, R1 e R2 (vedi figura). La tensione del tergicristallo è in realtà la tensione attraverso R2. Il circuito ora sembra un divisore di tensione, dove alla tensione di uscita viene data l’equazione:

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

Così chiaramente, se vogliamo cambiare la tensione di uscita, possiamo semplicemente cambiare il valore di R2, facendo scorrere il tergicristallo verso il terminale 3. Quando il tergicristallo è al terminale 1, R1 diventa zero e la tensione attraverso il tergicristallo è uguale alla tensione di alimentazione.

Inoltre, quando il tergicristallo è al terminale 3, il percorso resistivo effettivo per R2 è zero, quindi la resistenza R2 è zero.

Il principio di funzionamento può essere reso più chiaro, risolvendo l’esempio seguente

ESEMPIO 1:

Un resistore, R1 di 150Ω è collegato in serie con un resistore da 50 Ω, R2 acrosss un resistore da 10 Volt come mostrato . Calcola la resistenza totale della serie, la corrente che scorre attraverso il circuito della serie e la caduta di tensione attraverso il resistore da 50 ohm.

Soluzione:

Poiché le due resistenze sono in serie, resistenza totale R = R1 + R2 = 200Ω. La corrente che scorre attraverso il circuito sarà I = V / R =10/200 = 0,05 A. La caduta di tensione attraverso R2 = 50Ω può essere trovata dalla regola di divisione della tensione, cioè

VR2= 10 × (50/200)= 2.5 V

Qui vediamo se cambiamo il valore di R1 o R2il valore della tensione attraverso uno qualsiasi dei resistori sarà nell’intervallo 0-10V, a condizione che la resistenza totale del circuito rimanga costante.

Proprio questo concetto è il principio alla base del funzionamento di un potenziometro. Come nel potenziometro la resistenza totale non cambia, poiché viene utilizzata una singola striscia resistiva. La divisione del resistore viene eseguita dal tergicristallo. E quindi i valori di resistenza variano al variare della posizione del tergicristallo.

Ora che abbiamo discusso il principio di funzionamento, consente ora imparare come questo dispositivo passivo è costruito.

Costruzione di un potenziometro

Il potenziometro ha essenzialmente un elemento resistivo su cui scorre un terminale mobile, il tergicristallo. Ogni potenziometro è costruito con le seguenti parti:

1. I terminali: Come già discusso, il potenziometro ha tre terminali, due fissi e uno variabile.
2. L’elemento resistivo: Questa parte è la parte principale del dispositivo ed è collegata ai due terminali fissi. È uno degli aspetti decisivi quando si tratta del costo del potenziometro e può anche governare aspetti delle prestazioni del componente, tra cui la capacità di dissipazione di potenza e il rumore generato. L’elemento resistivo utilizzato può essere dei seguenti tipi:

• Composizione del carbonio: Questo è fatto da granuli di carbonio ed è uno dei tipi più comuni di materiale resistivo utilizzato, a causa del suo basso costo. Ha anche un rumore ragionevolmente basso e minore usura rispetto ad altri naterials. Tuttavia, non è così preciso nel suo funzionamento.
• Filo avvolto-Questi sono fondamentalmente fili di nichelcromo e sono avvolti su un substrato isolante. Sono principalmente utilizzati in applicazioni ad alta potenza e durano molto a lungo. Sono precisi ma hanno una risoluzione limitata.
• Plastica conduttiva: spesso utilizzati in applicazioni audio di fascia alta, hanno una risoluzione molto buona ma sono davvero costosi e possono essere utilizzati solo in applicazioni a bassa potenza.
• Cermet: Un tipo di materiale molto stabile, ha un coefficiente di bassa temperatura ed è altamente resistente alla temperatura. Tuttavia, ha una vita breve e può bruciare un buco in tasca.
• Il tergicristallo: Questo è l’unico terminale che scorre su una striscia resistiva per creare un contatto elettrico. Può essere un tergicristallo rotante che è come un mezzo arco, che copre oltre ¾ di un cerchio o un tergicristallo lineare.

La posizione angolare del tergicristallo rotante in gradi è data dalla formula:

θ = (Vout/Vsupply)

1. L’albero: Nel caso di un potenziometro di tipo tergicristallo rotante, è presente un albero su cui è fabbricato il tergicristallo.
2. Casting: Tutti i componenti è ospitato all’interno di una colata, per prevnt da esterno danni fisici

Ci sono alcune caratteristiche particolari di un potenziometro che si deve sapere. La prossima sezione si occupa di questo.

Caratteristiche dei potenziometri

Alcune delle caratteristiche di un potenziometro sono:

1. CONO: La legge dei vasi o la conicità dei vasi è una di queste caratteristiche del potenziometro in cui è necessaria una conoscenza preliminare, per scegliere il dispositivo giusto per l’applicazione desiderata. Non è altro che un rapporto tra la posizione del tergicristallo e la resistenza. Questo rapporto quando tracciato può essere lineare, logaritmica o antilogaritmica, come mostrato in figura.

1. la MARCATURA di CODICI: Mentre la selezione di un potenziometro, è necessario conoscere il valore massimo di resistenza che può raggiungere. A tale scopo, i produttori utilizzano codici di marcatura, che indicano lo stesso. Ad esempio, un piatto con una resistenza di 100K segnato su di esso significa, il limite massimo del piatto è 100kΩ.

Poiché, abbiamo anche bisogno di conoscere il cono del piatto, i produttori utilizzano codici di marcatura per indicare il cono del piatto pure. I codici di marcatura differiscono da una regione all’altra. Bisogna avere una conoscenza preliminare di ciò che un codice rappresenta.

1. RISOLUZIONE: poiché variiamo la resistenza nel piatto, c’è una quantità minima di resistenza che può essere modificata. Questo è noto come la risoluzione del piatto. Ad esempio, se dico che la resistenza del pot è 20kΩ, con una risoluzione di 0.5, la variazione minima della resistenza sarà 0.5 Ω,ei valori che otteniamo per il più piccolo cambiamento saranno 0.5,1.5, 2 Ω e così via.
2. HOP ON HOP OFF RESISTENZA: Come abbiamo visto nella parte di costruzione di questo articolo che l’elemento resistivo è collegato tra i due terminali. Questi terminali sono realizzati in metallo a resistenza molto bassa. Quindi, ogni volta che il tergicristallo entra o esce da questa regione, ci sarà un improvviso cambiamento nella resistenza. Questa caratteristica del piatto si chiama, hop on hop off resistenza.

Ora che le caratteristiche del pot sono state discusse, diamo un’occhiata a quali sono i tipi di potenziometri.

Tipi di potenziometri:

Anche se la costruzione di base e il principio di funzionamento dei potenziometri sono gli stessi, differiscono in un aspetto che è la geometria del terminale mobile. Per lo più i potenziometri quello che troviamo ha un tergicristallo che ruota su un materiale resistivo a forma di arco, c’è un altro tipo di vaso in cui il tergicristallo scorre linearmente su una striscia resistiva diritta. Sulla base della geometria della striscia resistiva, il potenziometro può essere ampiamente classificato in due tipi, discussi di seguito.

1. Potenziometri di tipo rotativo: Come suggerisce il nome, questo tipo di potenziometro ha un tergicristallo che può essere ruotato attraverso i due terminali, per variare la resistenza del potenziomero. Sono uno dei tipi comuni di vasi. A seconda di quante volte, si può girare il tergicristallo, sono ulteriormente classificati nelle seguenti categorie:
2. Turno singolo: Questi vasi sono uno dei tipi di vasi comunemente usati. Il tergicristallo può richiedere solo un singolo giro. Di solito ruota un 3/4 del turno completo.
3. Multi turn: Questi vasi possono fare rotazioni multiple come 5, 10 o 20. Hanno un tergicristallo a forma di spirale o elica, o un ingranaggio a vite senza fine, per fare i giri. Noti per la loro alta precisione, questi tipi di vasi vengono utilizzati dove sono richieste alta precisione e risoluzione.
4. Doppia banda: Dal nome di questo piatto si può presumere di cosa si tratta. Non è altro che due vasi con uguale resistenza e cono sono combinati sullo stesso albero. I due canali sono impostati in parallelo.
5. Vaso concentrico: Qui due vasi sono combinati insieme su alberi posti in un modo concentrico. Il vantaggio di utilizzare questo tipo di pentola è che due controlli possono essere utilizzati in una sola unità.
6. Servo pot: “Servo” significato motore pot è un motorizzato pot. Ciò significa che la sua resistenza può essere regolata o controllata automaticamente da un motore.

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1. tipo Lineare potenziometri: Il prossimo tipo di pentole è quello in cui il tergicristallo scivoli su una retta resistivo striscia. Sono anche conosciuti con nomi come: slider, slide pot o fader. Sono ulteriormente classificati nei seguenti tipi:
2. Piatto scorrevole: Questo è il tipo di base di un piatto lineare. Hanno una singola striscia resistiva su cui il tergicristallo scorre linearmente. Hanno una buona precisione e sono moistly fatto da plastica favorevole.
3. Pentola a doppio scivolo: questo tipo di vaso lineare è solo la calliberazione di due vetrini in parallelo. Ciò significa che ha un singolo cursore che controlla due vasi in parallelo.
4. Multi turn pot: In un’applicazione in cui precion e buona risoluzione della massima importanza questo tipo di pto viene utilizzato. HA un mandrino, che aziona il cursore, che può girare fino a 5, 10 o 20 volte per imporove la precisione.
5. Fader motorizzato: Come suggerisce il nome, il movimento del tergicristallo di questo vaso è controllato da un motore, e quindi dalla sua resistenza.

Crediti

Applicazioni di Potenziometri

Un potenziometro funziona sostanzialmente come un partitore di tensione, tuttavia, è utilizzato in molti settori e applicazioni. Alcune delle applicazioni sono elencate di seguito, categoricamente:

1. Pots come controller:

• I potenziometri possono essere utilizzati in applicazioni di input controllate dall’utente, dove è necessario variare manualmente l’ingresso. Come ad esempio un pedale dell’acceleratore è spesso un piatto a doppia banda, utilizzato per aumentare la ridondanza del sistema. Inoltre, i joystick che usiamo nel controllo della macchina, è un classico esempio di pot utilizzato come input controllato dall’utente.
• Un’altra applicazione in cui i pot sono utilizzati come controller sono nei sistemi audio. Il potenziometro con cono logaritmico, viene spesso utilizzato nei dispositivi di controllo del volume audio, questo perché il nostro udito ha una risposta logaritmica alla pressione sonora. Una pentola conica logaritmica renderà quindi natuarally la transizione da un suono forte a morbido( e viceversa), più liscia per le nostre orecchie. Per lo più un vaso motorizzato(con cono logaritmico) viene utilizzato per questa applicazione.

1. Pentole come dispositivi di misurazione:

• L’applicazione più comune del potenziometro è come dispositivi di misurazione della tensione. Il nome stesso ha questa implicazione. È stato prodotto per la prima volta per il porupuso di misurare e controllare la tensione.
• Poiché questi dispositivi convertono la posizione del tergicristallo in un’uscita elettrica, vengono utilizzati come trasduttori per misurare la distanza o gli angoli.

3. Pot come sintonizzatori e calibratori:

I pot possono essere utilizzati in un circuito, per sintonizzarli per ottenere l’uscita desiderata. Anche durante le calibrazioni di un dispositivo, un preset pot sono spesso montati sul circuito. Sono tenuti fissi per la maggior parte del tempo.

Con questo abbiamo coperto quasi tutti gli aspetti in modo che ora si conoscono le basi di un potenziometro. Consente di avere un rapido riassunto di ciò che abbiamo imparato:

• Potenziometro o pot sono tre resistori variabili terminali.
• Due terminali sono fissi, uno è un contatto scorrevole.
• Il contatto scorrevole è spesso indicato come tergicristallo
• Il tergicristallo si muove su una striscia resistiva.
• La posizione del tergicristallo sulla striscia resistiva decide la resistenza del resistore.
• striscia resistiva può essere composto di carbonio, o può essere filo avvolto. Anche una plastica favorevole può essere utilizzata come striscia resistiva
• Geometria della striscia resistiva che si tratti di un arco o di una striscia diritta, decide la geometria del potenziometro.
• Tipi di potenziometro: lineare e rotante.
• Il cono, la risoluzione, la resistenza hop on hop off e i codici di marcatura sono le caratteristiche principali di un potenziometro.
• Ci sono molte applicazioni di un potenziometro, dal circuito del controller audio alla misurazione di distanze, angoli o tensioni. È molto versatile in natura.