Potentiometer – arbejde, kredsløbsdiagram, konstruktion & typer

Modstand, et lille bundt af modstand, er en af de mest anvendte basiskomponenter i et elektrisk kredsløb. Mest brugt til at regulere strømmen ved at tilføje/subtrahere modstand fra kredsløbet, er disse modstande tilgængelige i mange former og størrelser. Disse modstande kan bredt klassificeres som faste og variable modstande. Som deres respektive navne antyder, har en fast modstand en enkelt fast modstandsværdi, mens en variabel modstand har modstandsværdi over et defineret område. Ud af de mange lineære og ikke-lineære variable modstande, der er tilgængelige, er det mest almindelige Potentiometer. Denne artikel omhandler arbejdsprincippet, konstruktion og anvendelse af et potentiometer. Så lad os komme i gang!

Potentiometer (pot)

potentiometrene eller “potterne”, som det er almindeligt kendt i de elektriske cirkler, er en tre terminal variabel modstand. Ud af sine tre terminaler er to af dem faste, og den ene er en varierende (lineær / roterende) terminal.

værdien af modstanden kan ændres fra nul til en defineret øvre grænse ved blot manuelt at skubbe kontakten over en resistiv strimmel. Når modstanden ændres, ændres strømmen gennem kredsløbet og dermed i henhold til ohm-loven ændres spændingen over det resistive materiale også.

da den dækker roterende eller lineær bevægelse af operatøren til en ændring i modstand(dermed en ændring i elektrisk parameter), kan den kaldes en elektromekanisk transducer. De er passive i naturen og spreder derfor strøm i stedet for at levere strøm til kredsløbet.

i sine tidlige fremstillingsdage blev det tænkt som en stor tråd sårresistiv spole, som kunne justeres for at måle spændingsforskellen på tværs af den . Derfor blev navnet “potentiometer” givet til denne enhed, som er opfundet af kombinationen af to ord: potentiel forskel og måling.

de er kommet langt siden da. Borte er dagene med store omfangsrige potentiometre, nu er det, vi får, ret lille og let at bruge og let at bære; også de har nu brugt i en lang række applikationer.

nu hvor vi har haft en introduktion om potentiometeret, har du måske en nysgerrighed for at vide, hvordan det ser ud. Figur 1 viser nogle praktiske gryder, mens figur 2 viser standardsymbolet for det samme.

det er repræsenteret af en siksaklinie med en pil, der peger indad i midten.

næste lad os diskutere selve kernen i denne artikel, potentiometerets arbejdsprincip.

hvordan virker det?

som allerede diskuteret har et potentiometer tre terminaler. Når de er tilsluttet et kredsløb, er de to faste terminaler forbundet til enderne af de resistive elementer, mens den tredje terminal er forbundet til viskeren.

i kredsløbsdiagrammet vist nedenfor er potentiometerets Terminaler markeret 1, 2 og 3. Spændingsforsyningen er forbundet på tværs af terminaler 1 og 3, positiv ledning til terminal en, mens negativ ledning til terminal tre. Terminalen 2 er forbundet til viskeren.

nu et nærmere kig ind i figuren, kan vi se, at der ved den aktuelle position af visker er to resistive stier, ligesom modstanden er i stand til at opdelt i to modstande. Ud af disse to modstande vil den, der har længere resistiv Vej, have en højere modstand. Dette skyldes det faktum, at modstanden af en modstand afhænger af dens længde (da R=LARP). Højere længde, højere er modstanden, forudsat at modstandens materiale og dets tværsnitsareal forbliver ens.

for enkelhedens skyld kan du navngive de to modstande, R1 og R2 (se figur). Viskerspændingen er faktisk spændingen over R2. Kredsløbet ligner nu en spændingsdeler, hvor udgangsspændingen er givet ligningen:

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

så klart, hvis vi vil ændre udgangsspændingen, kan vi bare ændre værdien af R2 ved at skubbe viskeren mod terminalen 3. Når viskeren er ved terminal 1, bliver R1 nul, og spændingen over viskeren er den samme som forsyningsspændingen.

når viskeren er ved terminal 3, er den effektive resistive vej for R2 også nul, hvorfor modstanden R2 er nul.

arbejdsprincippet kan gøres klarere ved at løse eksemplet nedenfor

eksempel 1:

en modstand, R1 på 150 liter er forbundet i serie med en 50 Liter modstand, R2 acrosss en 10 Volt forsyning ohm modstand som vist . Beregn den samlede seriemodstand, strømmen strømmer gennem seriekredsløbet og spændingsfaldet over 50 ohm modstanden.

løsning:

da de to modstand er i serie, total modstand R = R1 +R2 = 200 liter. Strømmen, der strømmer gennem kredsløbet, vil være I = V / R =10/200 = 0,05 A. Spændingsfald på tværs af R2 = 50 liter kan findes ved spændingsdelingsregel, det vil sige

VR2= 10 × (50/200)= 2.5 V

Her ser vi, om vi ændrer værdien af enten R1 eller R2værdien af spændingen over en af modstandene vil være i området 0-10V, forudsat at kredsløbets samlede modstand forbliver konstant.

dette meget koncept er princippet bag arbejdet med et potentiometer. Som i potentiometeret ændres den samlede modstand ikke, da der anvendes en enkelt resistiv strimmel. Opdelingen af modstanden udføres af viskeren. Og derfor varierer modstandsværdierne, da viskerens position varierer.

nu hvor vi har diskuteret arbejdsprincippet, lad os nu lære, hvordan denne passive enhed er konstrueret.

konstruktion af et Potentiometer

potentiometeret har i det væsentlige et resistivt element, over hvilket en bevægelig terminal, viskeren glider. Ethvert potentiometer er konstrueret af følgende dele:

1. terminalerne: som allerede diskuteret har potentiometeret tre terminaler, to faste og en variabel.
2. det resistive element: Denne del er hoveddelen af enheden, og den er forbundet til de to faste terminaler. Det er et af de afgørende aspekter, når det kommer til omkostningerne ved potentiometeret, og kan også styre aspekter af komponentens ydeevne, herunder strømafledningskapacitet og genereret støj. Det anvendte resistive element kan være af følgende typer:

• Carbon sammensætning: dette er lavet af carbon granulat og er en af de mest almindelige typer af resistivt materiale, der anvendes på grund af dets lave omkostninger. Det har også en rimelig lav støj og mindre slid end andre naterials. Det er dog ikke så nøjagtigt i dets drift.
• tråd sår – disse er dybest set Nichrome ledninger og vikles over et isolerende substrat. De bruges mest i applikationer med høj effekt og varer virkelig længe. De er præcise, men har begrænset opløsning.ledende plast: bruges ofte i avancerede lydapplikationer, de har meget god opløsning, men er virkelig dyre og kan kun bruges i applikationer med lav effekt.
• Cermet: en meget stabil type materiale, den har en lav temperaturkoefficient og er meget modstandsdygtig over for temperatur. Det har dog en kort levetid og kan brænde et hul i lommen.
• viskeren: dette er den ene terminal, der glider over en resistiv strimmel for at skabe en elektrisk kontakt. Det kan være en roterende visker, der er som en halv bue, der dækker over en cirkel eller en lineær visker.

drejeviskerens vinkelposition i grader er givet ved formlen:

θ = (Vout/Vsupply)

1. akslen: i tilfælde af et potentiometer af roterende visker er der en aksel, over hvilken viskeren er fremstillet.
2. støbning: Alle komponenterne er anbragt inde i en støbning for at forhindre det fra eksterne fysiske skader

Der er nogle særlige egenskaber ved et potentiometer, som man har brug for at vide. Næste afsnit omhandler det.

egenskaber ved potentiometre

Nogle af egenskaberne ved et potentiometer er:

1. TAPER: Loven om potter eller tilspidsning af potter er et sådant kendetegn ved potentiometer, hvor man har brug for en forudgående viden, at vælge den rigtige enhed til den ønskede anvendelse. Det er intet andet end et forhold mellem viskerpositionen og modstanden. Dette forhold, når det er afbildet, kan være lineært, logaritmisk eller antilogaritmisk, som vist i figur.

1. MÆRKNINGSKODER: mens du vælger et potentiometer, skal du kende den maksimale værdi af modstand, den kan opnå. Til dette formål bruger fabrikanterne mærkningskoder, som angiver det samme. For eksempel betyder en gryde med en modstand på 100K markeret på den, at den maksimale grænse for potten er 100k liter.

da vi også har brug for at kende tilspidsningen af gryden, bruger fabrikanterne markeringskoder til også at indikere tilspidsningen af gryden. Mærkningskoderne er forskellige fra region til region. Man skal have forudgående kendskab til, hvad en kode står for.

1. opløsning: da vi varierer modstanden i potten, er der et minimum af modstand, der kan ændres. Dette er kendt som opløsningen af potten. For eksempel, hvis jeg siger, at potens modstand er 20k liter, med en opløsning på 0,5,vil den mindste ændring i modstand være 0,5 liter,og de værdier, vi får for den mindste ændring, vil være 0,5, 1,5, 2 liter og så videre.
2. HOP on HOP OFF RESISTANCE: som vi har set i konstruktionsdelen af denne artikel, at det resistive element er forbundet mellem de to terminaler. Disse terminaler er lavet af metal med meget lav modstand. Derfor, når viskeren kommer ind eller ud af dette område, vil der være en pludselig ændring i modstanden. Denne egenskab ved potten kaldes, hop på hop off modstand.

nu hvor potens egenskaber er blevet diskuteret, lad os se på, hvilke typer potentiometre der er.

typer af potentiometre:

selvom det grundlæggende konstruktion og arbejdsprincip for potentiometre er det samme, adskiller de sig i et aspekt, der er geometrien i den bevægelige terminal. For det meste potentiometrene, hvad vi finder, har en visker, der roterer over et bueformet resistivt materiale, der er en anden type gryde, hvor viskeren glider lineært over en lige resistiv strimmel. Baseret på geometrien af den resistive strimmel kan potentiometeret bredt klassificeres i to typer, diskuteret nedenfor.

1. potentiometre af roterende type: som navnet antyder, har denne type potentiometer en visker, der kan drejes over de to terminaler for at variere potentiomerens modstand. De er en af de almindelige typer Potter. Afhængigt af hvor mange gange, man kan dreje viskeren, klassificeres de yderligere i følgende kategorier:
2. enkelt drejning : disse gryder er en af de almindeligt anvendte typer gryder. Viskeren kan kun tage en enkelt tur. Det roterer normalt en 3/4 af den fulde drejning.
3. Multi turn: disse potter kan gøre flere rotationer som 5, 10 eller 20. De har en visker i form af en spiral eller spiral eller et ormgear for at gøre svingene. Kendt for deres høje præcision anvendes denne type gryder, hvor der kræves høj præcision og opløsning.
4. Dobbelt gang: Fra navnet på denne gryde kan det antages, hvad det er. Det er intet andet end to potter med samme modstand og koniske kombineres på samme aksel. De to kanaler er indstillet parallelt.
5. koncentrisk gryde: her kombineres to Potter sammen på aksler placeret på en koncentrisk måde. Fordelen ved at bruge denne type pot er, at to kontroller kan bruges i en enhed.
6. Servo pot:” Servo ” betyder motor pot er en motoriseret pot. Dette betyder, at dens modstand kan justeres eller styres automatisk af en motor.

rel=”noopener”< billedkreditter

1. potentiometre af lineær type: den næste type gryder er en, hvor viskeren glider over en lige resistiv strimmel. De er også kendt under navne som: slider, slide pot eller fader. De klassificeres yderligere i følgende typer:
2. Slide pot: dette er den grundlæggende type af en lineær pot. De har en enkelt resistiv strimmel, over hvilken viskeren glider lineært. De har en god præcision og er moistly lavet af befordrende plast.
3. Dual slide pot: denne type lineær pot er bare calliberation af to slide pot parallelt. Det betyder, at den har en enkelt skyder, der styrer to potter parallelt.
4. Multi turn pot: i en applikation, hvor præcision og god opløsning af største betydning anvendes denne type pto. Den har en spindel, der aktiverer skyderen, der kan slå op til 5, 10 eller 20 gange for at imporove præcisionen.
5. motoriseret fader: Som navnet antyder, styres bevægelsen af visker af denne gryde af en motor og dermed dens modstand.

Billedkreditter

anvendelser af potentiometre

et potentiometer fungerer i det væsentlige som en spænding divider, men det bruges også i mange brancher og applikationer. Nogle af applikationerne er anført nedenfor, kategorisk:

1. Potter som controllere:

• potentiometre kan bruges i brugerstyrede inputapplikationer, hvor der er et krav om manuel variation i input. Som for eksempel en gaspedal er ofte en dobbelt Bande pot, bruges til at øge redundans af systemet. Joysticks, som vi bruger i maskinstyring, er også et klassisk eksempel på pot, der bruges som brugerstyret input.
• et andet program, hvor potter bruges som controllere, findes i lydsystemer. Potentiometeret med logaritmisk konus bruges ofte i lydstyrkestyringsenheder, det skyldes, at vores hørelse har en logaritmisk reaktion på lydtryk. En logaritmisk konisk gryde vil derfor naturligt gøre overgangen fra en høj til blød lyd( og omvendt), glattere for vores ører. For det meste bruges en motoriseret gryde(med logaritmisk konus) til denne applikation.

1. Potter som måleinstrumenter:

• mest almindelige anvendelse af potentiometer er som spændingsmåleinstrumenter. Selve navnet har denne implikation. Det blev først fremstillet til porupuse af måling og styring af spændingen.
• da disse enheder konverterer viskerens positon til en elektrisk udgang, bruges de som transducere til at måle afstand eller vinkler.

3. Potter som tunere og kalibratorer:

potter kan bruges i et kredsløb for at indstille dem for at få det ønskede output. Også under kalibreringerne af en enhed monteres en forudindstillet gryde ofte på printkortet. De holdes fast for det meste af tiden.

med dette har vi dækket næsten alle aspekter, så du nu kender det grundlæggende i et potentiometer. Lad os få en hurtig oversigt over det, vi lærte:

• Potentiometer eller pots er tre terminale variable modstande.
• to terminaler er faste, den ene er en glidende kontakt.
• glidekontakten kaldes ofte visker
• visker bevæger sig over en resistiv strimmel.
• viskerens position på den resistive strimmel bestemmer modstanden af modstanden.
• resistiv strimmel kan være sammensat af kulstof eller kan være trådviklet. Selv en befordrende plast kan bruges som en resistiv strimmel
• geometri af den resistive strimmel, uanset om det er en bue eller en lige strimmel, bestemmer potentiometerets geometri.
• typer af potentiometer: lineær og roterende.
• taper, opløsning, hop on hop off modstand og mærkningskoderne er de vigtigste egenskaber ved et potentiometer.
• Der er mange anvendelser af et potentiometer, fra lydstyringskredsløb til måling af afstande, vinkel eller spændinger. Det er meget alsidigt i naturen.