Potentiometer – arbete, kretsschema, Konstruktion& typer

motstånd, en liten bunt av motstånd, är en av de mest använda grundläggande komponenterna i en elektrisk krets. Mestadels används för att reglera strömflödet genom att lägga till/subtrahera motstånd från kretsen, dessa motstånd finns i många former och storlekar. Dessa motstånd kan i stort sett klassificeras som fasta och Variabla motstånd. Som deras respektive namn antyder har ett fast motstånd ett enda fast motståndsvärde, medan ett variabelt motstånd har motståndsvärde över ett definierat intervall. Av de många linjära och icke-linjära variabla motstånden som finns tillgängliga är den vanligaste potentiometern. Denna artikel handlar om arbetsprincipen, konstruktion och tillämpning av en potentiometer. Så låt oss komma igång!

Potentiometer (pot)

potentiometrarna eller ”krukorna”, som det är allmänt känt i de elektriska cirklarna, är ett tre terminalt variabelt motstånd. Av dess tre terminaler är två av dem fasta och en är en varierande (linjär / roterande) terminal.

motståndets värde kan ändras från noll till en definierad övre gräns genom att bara manuellt skjuta kontakten över en resistiv remsa. När motståndet ändras ändras strömmen genom kretsen och därmed enligt ohms-lagen ändras också spänningen över det resistiva materialet.

eftersom det täcker roterande eller linjär rörelse av operatören till en förändring i motstånd(därmed en förändring i elektrisk parameter) kan den kallas en elektromekanisk givare. De är passiva i naturen och sprider därför kraft snarare än att leverera ström till kretsen.

i sina tidiga tillverkningsdagar ansågs det som en stor trådlindad resistiv spole,som kunde justeras för att mäta spänningsskillnaden över den . Därför gavs namnet ”potentiometer” till denna enhet, som myntades från kombinationen av två ord: potentiell skillnad och mätning.

de har kommit långt sedan dess. Borta är dagarna med stora skrymmande potentiometrar, nu är det vi får ganska litet och lätt att använda och lätt att bära; även de har nu använts i ett brett spektrum av applikationer.

Nu när vi har haft en introduktion om potentiometern kan du ha en nyfikenhet att veta hur det ser ut. Figur 1 visar några praktiska krukor, medan figur 2 visar standardsymbolen för samma.

den representeras av en sicksacklinje med en pil som pekar inåt i mitten.

nästa låt oss diskutera själva kärnan i denna artikel, arbetsprincipen för potentiometern.

hur fungerar det?

som redan diskuterats har en potentiometer tre terminaler. När de är anslutna till en krets är de två fasta terminalerna anslutna till ändarna på de resistiva elementen medan den tredje terminalen är ansluten till torkaren.

i kretsschemat som visas nedan är potentiometerns terminaler markerade 1, 2 och 3. Spänningsförsörjningen är ansluten över terminalerna 1 och 3, positiv ledning till terminal ett medan negativ ledning till terminal tre. Terminal 2 är ansluten till torkaren.

nu en närmare titt på figuren kan vi se att vid torkarens nuvarande läge finns det två resistiva vägar precis som motståndet är dela upp i två motstånd. Av dessa två motstånd kommer den som har längre resistiv väg att ha ett högre motstånd. Detta beror på det faktum att motståndet hos ett motstånd beror på dess längd (Eftersom R=mp). Högre längd, högre är motståndet, förutsatt att motståndets material och dess tvärsnittsarea förblir densamma.

för enkelhet, låt oss namnge de två motstånden, R1 och R2 (se figur). Torkarspänningen är faktiskt spänningen över R2. Kretsen ser nu ut som en spänningsdelare, där utgångsspänningen ges ekvationen:

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

så klart, om vi vill ändra utgångsspänningen kan vi bara ändra värdet på R2 genom att skjuta torkaren mot terminalen 3. När torkaren är vid terminal 1 blir R1 noll och spänningen över torkaren är densamma som matningsspänningen.

När torkaren är vid terminal 3 är den effektiva resistiva vägen för R2 noll, varför motståndet R2 är noll.

arbetsprincipen kan klargöras genom att lösa exemplet nedan

exempel 1:

ett motstånd, R1 på 150 ml är ansluten i serie med ett 50 kg motstånd, R2 acrosss ett 10 Volt tillförsel ohm motstånd som visas . Beräkna det totala seriemotståndet, strömmen som strömmar genom seriekretsen och spänningsfallet över 50 ohm motståndet.

lösning:

eftersom de två motstånden är i serie är total resistans R = R1 +R2 = 200 kg. Strömmen som strömmar genom kretsen kommer att vara I = V / R =10/200 = 0,05 A. Spänningsfall över R2 = 50 kub kan hittas genom spänningsdelningsregel, det vill säga

VR2= 10 × (50/200)= 2.5 V

Här ser vi om vi ändrar värdet på antingen R1 eller R2värdet på spänningen över något av motstånden kommer att ligga i intervallet 0-10V, förutsatt att kretsens totala motstånd förblir konstant.

just detta koncept är principen bakom arbetet med en potentiometer. Som i potentiometern ändras inte det totala motståndet, eftersom en enda resistiv remsa används. Uppdelningen av motståndet görs av torkaren. Och därför varierar motståndsvärdena eftersom torkarpositionen varierar.

Nu när vi har diskuterat arbetsprincipen kan vi nu lära oss hur denna passiva enhet är konstruerad.

konstruktion av en Potentiometer

potentiometern har i huvudsak ett resistivt element över vilket en rörlig terminal, torkaren glider. Varje potentiometer är konstruerad av följande delar:

1. terminalerna: som redan diskuterats har potentiometern tre terminaler, två fasta och en variabel.
2. det resistiva elementet: Denna del är huvuddelen av enheten och den är ansluten till de två fasta terminalerna. Det är en av de avgörande aspekterna när det gäller kostnaden för potentiometern, och kan också styra aspekter av komponentens prestanda inklusive strömavledningsförmågan och bruset som genereras. Det resistiva elementet som används kan vara av följande typer:

• Kolkomposition: detta är tillverkat av kolgranuler och är en av de vanligaste typerna av resistivt material som används på grund av dess låga kostnad. Det har också ett rimligt lågt ljud och mindre slitage än andra naterials. Det är dock inte så korrekt i sin verksamhet.
• Trådsår – dessa är i grunden Nichromtrådar och lindas över ett isolerande substrat. De används mest i applikationer med hög effekt och håller riktigt länge. De är exakta men har begränsad upplösning.
• ledande plast: används ofta i avancerade ljudapplikationer, de har mycket bra upplösning men är verkligen kostsamma och kan endast användas i applikationer med låg effekt.
• Cermet: en mycket stabil typ av material, den har en låg temperaturkoefficient och är mycket resistent mot temperatur. Det har dock en kort livslängd och kan bränna ett hål i fickan.
• torkaren: det här är den enda terminalen som glider över en resistiv remsa för att göra en elektrisk kontakt. Det kan vara en roterande torkare som är som en halv båge, som täcker över en cirkel eller en linjär torkare.

vinkelpositionen för den roterande torkaren i grader ges med formeln:

θ = (Vout/Vsupply)

1. axeln: vid en potentiometer av roterande torkartyp finns en axel över vilken torkaren är tillverkad.
2. gjutning: Alla komponenter är inrymda i en gjutning, för att förhindra det från externa fysiska skador

det finns några speciella egenskaper hos en potentiometer som man behöver att veta. Nästa avsnitt behandlar det.

egenskaper hos potentiometrar

några av egenskaperna hos en potentiometer är:

1. TAPER: Lagen om krukor eller avsmalning av krukor är en sådan egenskap hos potentiometer där man behöver förkunskaper, för att välja rätt enhet för önskad applikation. Det är inget annat än ett förhållande mellan torkarpositionen och motståndet. Detta förhållande när det ritas kan vara linjärt, logaritmiskt eller antilogaritmiskt, såsom visas i figur.

1. MÄRKNINGSKODER: när du väljer en potentiometer måste du veta det maximala värdet av motstånd det kan uppnå. För detta ändamål använder tillverkarna märkningskoder, vilket indikerar detsamma. Till exempel betyder en kruka med ett motstånd på 100k markerat på det, den maximala gränsen för potten är 100k megapixlar.

eftersom vi också behöver veta avsmalningen av potten, använder tillverkarna märkningskoder för att indikera avsmalningen av potten också. Märkningskoderna skiljer sig från region till region. Man måste ha förkunskaper om vad en kod står för.

1. upplösning: när vi varierar motståndet i potten finns det en minimal mängd motstånd som kan ändras. Detta kallas upplösningen av potten. Till exempel, om jag säger att pottens motstånd är 20k kubi, med en upplösning på 0,5, kommer minsta motståndsförändringen att vara 0,5 Su,och de värden som vi får för den minsta förändringen kommer att vara 0,5,1,5, 2 Su och så vidare.
2. HOP ON HOP OFF RESISTANCE: som vi har sett i konstruktionsdelen av denna artikel att det resistiva elementet är anslutet mellan de två terminalerna. Dessa terminaler är gjorda av mycket låg resistans metall. Därför, när torkaren kommer in i eller lämnar denna region, kommer det att bli en plötslig förändring i motståndet. Denna egenskap hos potten kallas, hoppa på hopp av motstånd.

Nu när pottens egenskaper har diskuterats kan vi ta en titt på vilka typer av potentiometrar.

typer av potentiometrar:

även om grundkonstruktionen och arbetsprincipen för potentiometrar är desamma skiljer de sig åt i en aspekt som är geometrin för den rörliga terminalen. För det mesta har potentiometrarna vad vi hittar en torkare som roterar över ett bågformat resistivt material, det finns en annan typ av kruka där torkaren glider linjärt över en rak resistiv remsa. Baserat på geometrin hos den resistiva remsan kan potentiometern i stort sett klassificeras i två typer, diskuteras nedan.

1. roterande potentiometrar: som namnet antyder har denna typ av potentiometer en torkare som kan roteras över de två terminalerna för att variera potentiomerens motstånd. De är en av de vanligaste typerna av krukor. Beroende på hur många gånger man kan vrida torkaren klassificeras de vidare i följande kategorier:
2. Single turn : dessa krukor är en av de vanligaste typerna av krukor. Torkaren kan bara ta en enda tur. Det roterar vanligtvis en 3 / 4: e av hela svängen.
3. Multi turn: dessa krukor kan göra flera rotationer som 5, 10 eller 20. De har en torkare i form av en spiral eller spiral, eller en maskväxel, för att göra svängarna. Känd för sin höga precision används denna typ av krukor där hög precision och upplösning krävs.
4. dubbla gäng: Från namnet på denna kruka kan det antas vad det är. Det är inget annat än två krukor med lika motstånd och avsmalning kombineras på samma axel. De två kanalerna är parallella.
5. koncentrisk kruka: här kombineras två krukor på axlar placerade på ett koncentriskt sätt. Fördelen med att använda denna typ av kruka är att två kontroller kan användas i en enhet.
6. Servo potten:” Servo ” betyder motor potten är en motoriserad kruka. Detta innebär att dess motstånd kan justeras eller styras automatiskt av en motor.

rel=”noopener”< Bildkrediter

1. potentiometrar av linjär typ: nästa typ av krukor är en där torkaren glider över en rak resistiv remsa. De är också kända under Namnen som: slider, slide pot eller fader. De klassificeras vidare i följande typer:
2. Slide pot: Detta är den grundläggande typen av en linjär kruka. De har en enda resistiv remsa över vilken torkaren glider linjärt. De har en bra precision och är fuktiga gjorda av gynnsam plast.
3. Dual slide pot: denna typ av linjär kruka är bara kalliberationen av två glidkrukor parallellt. Det betyder att den har en enda skjutreglage som styr två krukor parallellt.
4. Multi turn pot: i en applikation där precion och god upplösning av yttersta vikt används denna typ av kraftuttag. Den har en spindel, som aktiverar reglaget, som kan vända upp till 5, 10 eller 20 gånger för att imporove precisionen.
5. motoriserad fader: Som namnet antyder styrs rörelsen av torkare av denna kruka av en motor och därmed dess motstånd.

Bildkrediter

tillämpningar av potentiometrar

en potentiometer fungerar i huvudsak som en spänning divider, men det används i många branscher och applikationer också. Några av applikationerna listas nedan, kategoriskt:

1. krukor som styrenheter:

• potentiometrar kan användas i användarstyrda ingångsapplikationer, där det finns ett krav på manuell variation i ingången. Som till exempel är en gaspedal ofta en dubbel gängkruka, som används för att öka systemets redundans. Även joysticks som vi använder i maskinstyrning, är ett klassiskt exempel på potten används som en användarstyrd ingång.
• ett annat program där krukor används som styrenheter finns i ljudsystem. Potentiometern med logaritmisk avsmalning används ofta i ljudvolymstyrenheter, det beror på att vår hörsel har ett logaritmiskt svar på ljudtrycket. En logaritmisk konisk kruka kommer därför naturligt att göra övergången från ett högt till mjukt ljud( och vice versa), mjukare mot våra öron. För det mesta används en motoriserad kruka(med logaritmisk avsmalning) för denna applikation.

1. krukor som mätinstrument:

• den vanligaste tillämpningen av potentiometer är som spänningsmätningsanordningar. Själva namnet har den implikationen. Den tillverkades först för porupanvändning av mätning och styrning av spänningen.
• eftersom dessa enheter omvandlar torkarens position till en elektrisk utgång används de som givare för att mäta avstånd eller vinklar.

3. Krukor som tuners och kalibratorer:

krukor kan användas i en krets, för att ställa in dem för att få önskad utgång. Även under kalibreringen av en enhet monteras ofta en förinställd kruka på kretskortet. De hålls fasta för det mesta.

med detta har vi täckt nästan alla aspekter så att du nu känner till grunderna för en potentiometer. Låt oss få en snabb sammanfattning av vad vi lärde oss:

• Potentiometer eller krukor är tre terminala Variabla motstånd.
• två terminaler är fasta, en är en glidkontakt.
• glidkontakten kallas ofta torkare
• torkare rör sig över en resistiv remsa.
• torkarpositionen på resistivremsan bestämmer motståndet hos motståndet.
• resistiv remsa kan bestå av kol eller kan vara trådlindad. Även en gynnsam plast kan användas som en resistiv remsa
• geometri resistiv remsa oavsett om det är en båge eller en rak remsa, bestämmer geometri potentiometern.
• typer av potentiometer: linjär och roterande.
• avsmalningen, upplösningen, hop on hop off-motståndet och märkningskoderna är de viktigaste egenskaperna hos en potentiometer.
• Det finns många tillämpningar av en potentiometer, från ljudkontrollkrets till mätning av avstånd, vinkel eller spänningar. Det är mycket mångsidigt i naturen.