Potentiometer – Working, Circuit Diagram, Construction & Types

weerstand, een kleine bundel van weerstand, is een van de meest gebruikte basiscomponenten in een elektrisch circuit. Deze weerstanden worden meestal gebruikt om de stroomstroom te regelen door weerstand toe te voegen/af te trekken van het circuit, en zijn verkrijgbaar in vele vormen en maten. Deze weerstanden kunnen in grote lijnen worden geclassificeerd als vaste en variabele weerstanden. Zoals hun respectieve namen suggereren, heeft een vaste weerstand een enkele vaste waarde van weerstand, terwijl een variabele weerstand weerstandswaarde over een bepaald bereik heeft. Van de vele lineaire en niet-lineaire variabele weerstanden die beschikbaar zijn, is de meest voorkomende Potentiometer. Dit artikel gaat over het werkingsprincipe, de constructie en de toepassing van een potentiometer. Dus laten we beginnen!

Potentiometer (pot)

potentiometers (pot) de potentiometers of “potten”, zoals deze in de elektrische kringen algemeen bekend zijn, zijn een regelbare weerstand met drie aansluitpunten. Van de drie terminals zijn er twee vast en één is een variërende (lineaire / roterende) terminal.

de waarde van de weerstand kan worden veranderd van nul naar een gedefinieerde bovengrens, door het contact gewoon handmatig over een resistieve strip te schuiven. Als de weerstand verandert, verandert de stroom door het circuit en dus volgens de Ohm-wet verandert ook de spanning over het resistieve materiaal.

omdat het een roterende of lineaire beweging door de operator omvat tot een verandering in weerstand(vandaar een verandering in de elektrische parameter), kan het een elektromechanische transducer worden genoemd. Ze zijn passief van aard, dus dissiperen macht in plaats van het leveren van macht aan het circuit.

In de begindagen van de fabricage werd het beschouwd als een grote draadwondweerstandsspoel, die kon worden aangepast om het spanningsverschil over de spoel te meten . Vandaar, de naam “potentiometer” werd gegeven aan dit apparaat, dat is bedacht uit de combinatie van twee woorden: potentiaalverschil en meting.

ze hebben sindsdien een lange weg afgelegd. Voorbij zijn de dagen van grote volumineuze potentiometers, nu wat we krijgen is vrij klein en makkelijk te gebruiken en licht om te dragen; ook hebben ze nu gebruikt in een breed scala van toepassingen.

nu we een introductie hebben gehad over de potentiometer, zou je een nieuwsgierigheid kunnen hebben om te weten hoe het eruit ziet. Figuur 1 toont een aantal praktische potten, terwijl figuur 2 toont het standaard symbool van hetzelfde.

Het is vertegenwoordigd door een zigzag lijn met een pijl die naar binnen in het centrum.

laten we vervolgens de kern van dit artikel bespreken, het werkingsprincipe van de potentiometer.

Hoe werkt het?

zoals reeds besproken, heeft een potentiometer drie terminals. Wanneer aangesloten op een circuit, worden de twee vaste terminals aangesloten op de uiteinden van de resistieve elementen, terwijl de derde terminal is aangesloten op de wisser.

in het onderstaande schema zijn de aansluitpunten van de potentiometer gemarkeerd met 1, 2 en 3. De voedingsspanning is aangesloten over terminals 1 en 3, positieve leiding naar terminal 1 terwijl negatieve leiding naar terminal 3. De terminal 2 is aangesloten op de wisser.

nu een nadere blik op de figuur, kunnen we zien dat op de huidige positie van de wisser, zijn er twee resistieve paden net zoals de weerstand is opgesplitst in twee weerstanden. Van deze twee weerstanden zal degene met een langere resistieve weg een hogere weerstand hebben. Dit is te wijten aan het feit dat de weerstand van een weerstand afhankelijk is van zijn lengte (aangezien R=ρ). Hoger de lengte, hoger is de weerstand, op voorwaarde dat het materiaal van de weerstand en zijn dwarsdoorsnede hetzelfde blijft.

voor de eenvoud, laten we de twee weerstanden een naam geven, R1 en R2 (zie figuur). De wisserspanning is eigenlijk de spanning over R2. Het circuit ziet er nu uit als een spanningsdeler, waarbij de uitgangsspanning de vergelijking krijgt:

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

zo duidelijk, als we de uitgangsspanning willen veranderen, kunnen we gewoon de waarde van R2 veranderen, door de wisser naar de terminal 3 te schuiven. Wanneer de wisser zich bij terminal 1 bevindt, wordt R1 nul en is de spanning over de wisser hetzelfde als de voedingsspanning.

ook, wanneer de wisser zich bij terminal 3 bevindt, is het effectieve resistieve pad voor R2 nul, vandaar dat de weerstand R2 nul is.

Het werkingsprincipe kan duidelijker worden gemaakt door het oplossen van het voorbeeld hieronder

voorbeeld 1:

een weerstand, R1 van 150Ω is in serie verbonden met een weerstand van 50 Ω, R2 across een 10 Volt voeding ohm weerstand zoals getoond . Bereken de totale serieweerstand, de stroom die door het seriecircuit stroomt en de spanningsval over de weerstand van 50 ohm.

oplossing:

aangezien de twee weerstanden in serie zijn, totale weerstand R = R1 +R2 = 200Ω. De stroom die door het circuit stroomt is I = V / R = 10/200 = 0,05 A. Spanningsdaling over R2 = 50Ω kan worden gevonden door spanningsdelings regel, dat is

VR2= 10 × (50/200)= 2.5 V

Hier zien we of we de waarde van R1 of R2 veranderen de waarde van de spanning over een van de weerstanden zal in het bereik van 0-10V liggen, mits de totale weerstand van het circuit constant blijft.

dit concept is het principe achter de werking van een potentiometer. Zoals in de potentiometer verandert de totale weerstand niet, aangezien een enkele resistieve strook wordt gebruikt. De splitsing van de weerstand wordt gedaan door de wisser. En daarom variëren de weerstandswaarden als de positie van de wisser varieert.

nu we het werkingsprincipe hebben besproken, laten we nu leren hoe dit passieve apparaat is geconstrueerd.

constructie van een Potentiometer

de potentiometer heeft in wezen een resistief element waarover een bewegende terminal, de wisser, schuift. Elke potentiometer bestaat uit de volgende delen:

1. de aansluitpunten: zoals reeds besproken, heeft de potentiometer drie aansluitpunten, twee vaste en één variabele.
2. het resistieve element: Dit deel is het grootste deel van het apparaat en het is aangesloten op de twee vaste terminals. Het is één van de beslissende aspecten wanneer het over de kosten van de potentiometer komt, en kan ook aspecten van de prestaties van de component met inbegrip van het vermogen van de machtsdissipatie en geproduceerd lawaai regelen. Het resistieve element kan van de volgende types zijn:

• koolstofsamenstelling: Dit is gemaakt van koolstofkorrels en is een van de meest gebruikte soorten resistief materiaal vanwege de lage kosten. Het heeft ook een redelijk laag geluidsniveau en minder slijtage dan andere materialen. Het is echter niet zo nauwkeurig in de werking ervan.
• wire wound-dit zijn voornamelijk Nichroomdraden die over een isolerend substraat worden gewikkeld. Ze worden meestal gebruikt in toepassingen met een hoog vermogen en duren echt lang. Ze zijn nauwkeurig, maar hebben een beperkte resolutie.
• geleidend plastic: vaak gebruikt in high-end audiotoepassingen, ze hebben een zeer goede resolutie, maar zijn erg duur, en kunnen alleen worden gebruikt in toepassingen met een laag vermogen.
• Cermet: een zeer stabiel type materiaal, het heeft een lage temperatuurcoëfficiënt en is zeer temperatuurbestendig. Het heeft echter een korte levensduur en kan een gat in je zak branden.
• de wisser: dit is de terminal die over een resistieve strip glijdt om een elektrisch contact te maken. Het kan een roterende wisser zijn die is als een halve boog, die meer dan ¾ van een cirkel of een lineaire wisser dekt.

hoekpositie van de roterende wisser in graden wordt gegeven door de formule:

θ = (Vout/Vsupply)

1. De As: bij een roterende wisserpotentiometer is een as aanwezig waarover de wisser wordt vervaardigd.
2. Casting: Alle componenten bevinden zich in een gietstuk, om het te voorkomen van externe fysieke beschadigingen

Er zijn enkele specifieke kenmerken van een potentiometer die men moet weten. Het volgende hoofdstuk behandelt dat.

eigenschappen van Potentiometers

enkele eigenschappen van een potentiometer zijn:

1. TAPER: De wet van potten of de taper van potten is een dergelijk kenmerk van potentiometer waarin men een voorkennis nodig heeft, om het juiste apparaat voor de gewenste toepassing te kiezen. Het is niets anders dan een verhouding tussen de wisserpositie en de weerstand. Deze verhouding kan lineair, logaritmisch of antilogaritmisch zijn, zoals weergegeven in figuur.

1. MARKERINGSCODES: bij het selecteren van een potentiometer moet u de maximale waarde van de weerstand weten die deze kan bereiken. Voor dit doel gebruiken de fabrikanten markeringscodes, die hetzelfde aangeven. Bijvoorbeeld, een pot met een weerstand van 100K gemarkeerd op het betekent, de maximale limiet van de pot is 100kΩ.

aangezien we ook de taper van de pot moeten weten, gebruiken de fabrikanten ook markeringscodes om de taper van de pot aan te geven. De markeringscodes verschillen per regio. Men moet voorkennis hebben van waar een code voor staat.

1. resolutie: aangezien we de weerstand in de pot variëren, is er een minimale hoeveelheid weerstand die kan worden veranderd. Dit staat bekend als de resolutie van de pot. Bijvoorbeeld, als Ik zeg dat de weerstand van pot 20kΩ is, met een resolutie van 0,5, zal de minimale verandering in weerstand 0,5 Ω zijn, en de waarden die we krijgen voor de kleinste verandering zullen 0,5,1,5,2 Ω enzovoort zijn.
2. HOP ON HOP OFF weerstand: zoals we in het constructiegedeelte van dit artikel hebben gezien is het resistieve element tussen de twee terminals verbonden. Deze terminals zijn gemaakt van metaal met een zeer lage weerstand. Vandaar dat wanneer de wisser dit gebied binnenkomt of verlaat, er een plotselinge verandering in de weerstand zal zijn. Dit kenmerk van de pot wordt hop on hop off weerstand genoemd.

nu de kenmerken van de pot besproken zijn, kunnen we eens kijken naar de soorten potentiometers.

soorten Potentiometers:

hoewel de basisconstructie en het werkingsprincipe van potentiometers hetzelfde zijn, verschillen ze in één aspect, namelijk de geometrie van de bewegende terminal. Meestal hebben de potentiometers die we vinden een wisser die draait over een boogvormig resistief materiaal, er is een ander type pot waar de wisser lineair over een rechte resistieve strip glijdt. Gebaseerd op de meetkunde van de resistieve strook, kan de potentiometer globaal in twee types worden geclassificeerd, hieronder besproken.

1. roterende potentiometers: zoals de naam al doet vermoeden, heeft dit type potentiometer een wisser die over de twee aansluitingen kan worden gedraaid om de weerstand van de potentiomeer te variëren. Ze zijn een van de meest voorkomende soorten potten. Afhankelijk van hoe vaak men de wisser kan draaien, worden ze verder ingedeeld in de volgende categorieën:
2. enkele draai : deze potten zijn een van de meest gebruikte type potten. De wisser kan slechts één keer draaien. Het draait meestal een 3/4 van de volledige draai.
3. Multi turn: deze potten kunnen meerdere rotaties maken, zoals 5, 10 of 20. Ze hebben een wisser in de vorm van een spiraal of helix, of een worm-tandwiel, om de bochten te maken. Bekend om hun hoge precisie, worden dit type potten gebruikt waar hoge precisie en resolutie vereist zijn.
4. dubbele gang: Uit de naam van deze pot kan worden aangenomen wat het is. Het is niets anders dan twee potten met gelijke weerstand en taper worden gecombineerd op dezelfde as. De twee kanalen zijn parallel ingesteld.
5. concentrische pot: hier worden twee potten gecombineerd op assen die op een concentrische wijze zijn geplaatst. Het voordeel van het gebruik van dit type pot is dat twee besturingselementen kunnen worden gebruikt in een eenheid.
6. Servo pot: “Servo” betekent motor pot is een gemotoriseerde pot. Dit betekent dat de weerstand automatisch kan worden ingesteld of geregeld door een motor.

rel=”noopener”<Image Credits

1. lineaire potentiometers: het volgende type potten is een pot waarin de wisser over een rechte resistieve strook schuift. Ze zijn ook bekend onder de namen: slider, slide pot of fader. Ze worden verder ingedeeld in de volgende types:
2. Diapot: Dit is het basistype van een lineaire pot. Ze hebben een enkele resistieve strip waarover de wisser lineair glijdt. Ze hebben een goede precisie en zijn vochtig gemaakt van bevorderlijk plastic.
3. Dual slide pot: dit type lineaire pot is gewoon de calliberatie van twee glijpot in parallel. Dit betekent dat het een enkele slider heeft die twee potten parallel aanstuurt.
4. Multi turn pot: in een toepassing waar precion en goede resolutie van het grootste belang dit type pto wordt gebruikt. Het heeft een spindel, die de schuifregelaar bedient, die tot 5, 10 of 20 keer kan draaien om de precisie te importeren.
5. gemotoriseerde fader: Zoals de naam al doet vermoeden, wordt de beweging van de Wisser van deze pot gecontroleerd door een motor, en dus de weerstand.

beeldpunten

toepassingen van Potentiometers

een potentiometer werkt hoofdzakelijk als spanningsverdeler, maar wordt in veel industrieën en toepassingen ook. Enkele van de toepassingen zijn hieronder opgesomd, categorisch:

1. Pots als Controllers:

• Potentiometers kunnen worden gebruikt in door de gebruiker gecontroleerde invoertoepassingen, waar handmatige variatie in de invoer vereist is. Zoals bijvoorbeeld een gaspedaal is vaak een dual gang pot, gebruikt om de redundantie van het systeem te verhogen. Ook de joysticks die we gebruiken in machine control, is een klassiek voorbeeld van pot gebruikt als een gebruiker gecontroleerde ingang.
• een andere toepassing waar pots als controllers worden gebruikt, bevindt zich in audiosystemen. De potentiometer met logaritmische taper, wordt vaak gebruikt in audio volumeregeling apparaten, Dit is zo omdat ons gehoor heeft een logaritmische reactie op geluidsdruk. Een logaritmische taper pot zal daarom natuurlijk de overgang maken van een luid naar zacht geluid( en vice versa), soepeler voor onze oren. Meestal wordt een gemotoriseerde pot (met logaritmische taper) gebruikt voor deze toepassing.

1. potten als meetapparatuur:

• potentiometer wordt het meest gebruikt als spanningsmeetapparatuur. De naam zelf heeft die implicatie. Het werd eerst vervaardigd voor het porupuse van het meten en regelen van de spanning.
• aangezien deze inrichtingen de positie van de wisser omzetten in een elektrisch vermogen, worden zij gebruikt als omzetters voor het meten van afstand of hoeken.

3. Pots als tuners en kalibrators:

Pots kunnen worden gebruikt in een circuit, om ze af te stemmen om de gewenste uitvoer te krijgen. Ook tijdens de kalibraties van een apparaat, wordt een vooraf ingestelde pot vaak gemonteerd op de printplaat. Ze worden voor het grootste deel van de tijd vast gehouden.

hiermee hebben we bijna alle aspecten behandeld zodat u nu de basis van een potentiometer kent. Een korte samenvatting van wat we geleerd hebben:

• Potentiometer of potten zijn drie terminale variabele weerstanden.
• twee terminals zijn vast, één is een schuifcontact.
• het schuifcontact wordt vaak aangeduid als wisser
• wisser beweegt over een resistieve strip.
• de positie van de wisser op de resistieve strip bepaalt de weerstand van de weerstand.
• resistieve strip kan bestaan uit koolstof of kan draadgewonden zijn. Zelfs een geschikte kunststof kan worden gebruikt als een resistieve strip
• geometrie van de resistieve strip of het nu een boog of een rechte strip is, bepaalt de geometrie van de potentiometer.
• soorten potentiometer: lineair en roterend.
• de conus, resolutie, hop on hop off weerstand en de markeringscodes zijn de belangrijkste kenmerken van een potentiometer.
• Er zijn vele toepassingen van een potentiometer, van audiocontrollercircuit tot het meten van afstanden, hoek of spanningen. Het is zeer veelzijdig in de natuur.