Kaj je potenciometer: gradnja in njegovo delovanje

Kaj je potenciometer: gradnja in njegovo delovanje

Potenciometer je električni instrument, ki se uporablja za merjenje EMF (elektromotorna sila) dane celice, notranji upor celice. Uporablja se tudi za primerjavo EMF različnih celic. Uporablja se lahko tudi kot spremenljivi upor v večini aplikacij. Ti potenciometri se v velikih količinah uporabljajo pri izdelavi elektronske opreme, ki omogoča način prilagajanja elektronska vezja tako da dobimo pravilne izhode. Čeprav je njihova najbolj očitna uporaba za nadzor glasnosti na radiih in drugi elektronski opremi, ki se uporablja za zvok.



Priključek potenciometra

Spodnji diagram potenciometra Trimpot je prikazan spodaj. Ti potenciometri so na voljo v različnih oblikah in vključujejo tri vodnike. Te komponente lahko enostavno namestite na ploščo za enostavno izdelavo prototipov. Ta potenciometer vključuje gumb nad njim in se uporablja za spreminjanje njegove vrednosti s spreminjanjem.


Pripnite iz potenciometra

Pripnite iz potenciometra





Pin1 (fiksni konec): Ta fiksni konec1 se lahko poveže z enim koncem uporovne poti

Pin2 (spremenljiv konec): Ta spremenljivi konec lahko priključite tako, da ga povežete z brisalcem, tako da zagotavlja spremenljivo napetost



Pin3 (s fiksnim koncem): Ta drugi fiksni konec lahko povežete tako, da ga povežete z drugim zaključkom uporovne poti

Kako izbrati potenciometer?

Potenciometer se imenuje tudi POT ali spremenljivi upor. Ti se uporabljajo za zagotavljanje spremenljivega upora s samo spreminjanjem gumba na potenciometru. To lahko razvrstimo na podlagi dveh pomembnih parametrov, kot sta upor (R-ohmi) in moč (P-vati).


Potenciometer

Potenciometer

Upor potenciometra, sicer njegova vrednost v glavnem določa, koliko uporov daje trenutnemu toku. Ko je vrednost upora visoka, bo tekla manjša vrednost toka. Nekateri potenciometri so 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Razvrstitev uporov je v glavnem odvisna od tega, koliko toka omogoča, da skozi njega teče, kar je znano kot nazivna moč. Moč potenciometra je 0,3 W in ga je zato mogoče uporabiti preprosto za nizkonapetostna vezja.

Obstaja še več vrst potenciometrov in njihova izbira je odvisna predvsem od nekaterih potreb, kot je naslednja.

  • Nujnosti strukture
  • Značilnosti spremembe upora
  • Izberite vrsto potenciometra glede na potrebe uporabe
  • Izberite parametre glede na potrebe vezja

Načelo gradnje in dela

Potenciometer je sestavljen iz dolge uporovne žice L, sestavljene iz magnuma ali konstantana, in baterije znanega EMF V. Ta napetost se imenuje napetost voznikove celice . Povežite oba konca uporovne žice L na sponke akumulatorja, kot je prikazano spodaj, domnevamo, da gre za razporeditev primarnega kroga.

En terminal druge celice (katere EMF E je treba izmeriti) je na enem koncu primarnega kroga, drugi konec celičnega terminala pa je prek galvanometra G. povezan s katero koli točko na uporovni žici. Zdaj pa domnevajmo, da je ta ureditev sekundarno vezje. Razporeditev potenciometra, kot je prikazano spodaj.

Izdelava potenciometra

Izdelava potenciometra

Temeljno delovno načelo tega temelji na dejstvu, da je padec potenciala na katerem koli delu žice neposredno sorazmeren z dolžino žice, če ima žica enakomerno površino preseka in konstanten tok, ki teče skozi njo. 'Ko med dvema vozliščema ni potencialne razlike, bo tekel električni tok.'

Zdaj je žica za potenciometer dejansko žica z velikim uporom (ῥ) z enakomerno površino preseka A. Tako ima v celotni žici enakomeren upor. Zdaj je ta potenciometrski terminal priključen na celico z visokim EMF V (zanemarjanje njegovega notranjega upora), imenovano gonilna celica ali vir napetosti. Naj bo tok skozi potenciometer I in R skupni upor potenciometra.

Potem po Ohmovem zakonu V = IR

Vemo, da je R = ῥL / A

Tako je V = I ῥL / A

Ker sta ῥ in A vedno konstantna, tok I pa konstanta ohranja reostat.

Torej L ῥ / A = K (konstanta)

Tako je V = KL. Zdaj predpostavimo, da je celica E z nižjo EMF od gonilne celice vstavljena v vezje, kot je prikazano zgoraj. Recimo, da ima EMF E. Zdaj v žici potenciometra recimo po dolžini x potenciometer postane E.

E = L ῥx / A = Kx

Ko to celico vstavimo v vezje, kot je prikazano zgoraj na sliki z jokejem, priključenim na ustrezno dolžino (x), skozi galvanometer ne bo pretoka toka, ker ko je potencialna razlika enaka nič, skoznjo ne bo tekel tok .

Tako galvanometer G kaže ničelno zaznavanje. Potem se dolžina (x) imenuje dolžina ničelne točke. Zdaj, ko poznamo konstanto K in dolžino x. Najdemo neznani EMF.

E = L ῥx / A = Kx

Drugič, primerjamo lahko tudi EMF dveh celic, naj prva celica EMF E1 dobi ničelno točko pri dolžini = L1, druga celica EMF E2 pa pokaže ničelno točko pri dolžini = L2

Potem,

E1 / E2 = L1 / L2

Zakaj je potenciometer izbran nad voltmetrom?

Ko uporabljamo Voltmeter, tok teče skozi vezje in zaradi notranjega upora celice bo vedno terminalni potencial manjši od dejanskega celičnega potenciala. V tem vezju, ko je potencialna razlika uravnotežena (z uporabo zaznavanja ničelne vrednosti Galvanometra), v vezju ne teče tok, zato bo potencial terminala enak dejanskemu potencialu celice. Tako lahko razumemo, da Voltmeter meri končni potencial celice, vendar to meri dejanski potencial celice. Shematski simboli tega so prikazani spodaj.

Simboli potenciometra

Simboli potenciometra

Vrste potenciometrov

Potenciometer je znan tudi kot lonec. Ti potenciometri imajo tri priključne sponke. En terminal je povezan z drsnim kontaktom, imenovanim brisalec, druga dva terminala pa sta povezana s fiksno uporovno progo. Brisalec lahko premikate po uporovni progi bodisi z linearnim drsnim upravljalnikom bodisi z vrtljivim kontaktom 'brisalca'. Tako vrtljivi kot linearni krmilniki imajo enako osnovno delovanje.

Najpogostejša oblika potenciometra je rotacijski potenciometer z enim vrtljajem. Ta vrsta potenciometra se pogosto uporablja pri uravnavanju glasnosti zvoka (logaritemsko zoženje) in tudi pri mnogih drugih aplikacijah. Za izdelavo potenciometrov se uporabljajo različni materiali, vključno z ogljikovo sestavo, kermetom, prevodno plastiko in kovinskim filmom.

Vrtljivi potenciometri

To so najpogostejši tip potenciometrov, kjer se brisalec premika po krožni poti. Ti potenciometri se v glavnem uporabljajo za dovajanje spremenljive napetosti na del tokokrogov. Najboljši primer tega vrtljivega potenciometra je regulator glasnosti radijskega tranzistorja, kjer vrtljivi gumb nadzoruje dovod toka proti ojačevalniku.

Ta vrsta potenciometra vključuje dva priključna kontakta, pri katerih je v polkrožnem modelu mogoče najti enakomeren upor. Vključuje tudi terminal na sredini, ki je povezan z uporom z drsnim kontaktom, ki je povezan z vrtljivim gumbom. Drsni kontakt lahko zasukate tako, da vrtite gumb za polkrožni upor. To napetost lahko dobimo med obema kontaktnima uporovnima in drsnima kontaktoma. Ti potenciometri se uporabljajo povsod, kjer je potrebna regulacija nivoja napetosti.

Linearni potenciometri

Pri teh vrstah potenciometrov se brisalec premika po linearni poti. Znan tudi kot drsnik, drsnik ali fader. Ta potenciometer je podoben rotacijskemu tipu, toda v tem potenciometru se drsni kontakt na uporu preprosto vrti linearno. Povezava dveh uporovnih priključkov je povezana prek napetostnega vira. Drsni kontakt na uporu lahko premaknete s pomočjo poti, ki je priključena skozi upor.

Terminal upora je povezan z drsnikom, ki je povezan z enim koncem izhoda vezja, drugi terminal pa je povezan z drugim zaključkom izhoda vezja. Ta vrsta potenciometra se večinoma uporablja za izračun napetosti v tokokrogu. Uporablja se za merjenje notranjega upora baterije celice in se uporablja tudi v mešalnih sistemih izenačevalnika zvoka in glasbe.

Mehanski potenciometer

Na trgu so na voljo različne vrste potenciometrov, saj se za ročno krmiljenje uporabljajo mehanski tipi za spreminjanje upora in izhoda naprave. Vendar se z digitalnim potenciometrom samodejno spremeni upor glede na dano stanje. Ta vrsta potenciometra deluje natančno kot potenciometer in njegovo odpornost je mogoče spremeniti z digitalno komunikacijo, kot je SPI, I2C, namesto da neposredno vrtite gumb.

Ti potenciometri se zaradi svoje oblike v obliki POT imenujejo POT. Vključuje tri terminale, kot so i / p, o / p in GND, skupaj z gumbom na vrhu. Ta gumb deluje kot nadzor za nadzor upora, tako da ga zasuka v dve smeri, kot v nasprotni smeri urnega kazalca.

Glavna pomanjkljivost digitalnih potenciometrov je, da nanje preprosto vplivajo različni okoljski dejavniki, kot so umazanija, prah, vlaga itd. Za odpravo teh pomanjkljivosti so bili uporabljeni digitalni potenciometri (digiPOT). Ti potenciometri lahko delujejo v okoljih, kot so prah, umazanija in vlaga, ne da bi spremenili svoje delovanje.

Digitalni potenciometer

Digitalni potenciometri se imenujejo tudi digiPOT ali spremenljivi upori ki se uporablja za nadzor analognih signalov z uporabo mikrokrmilnikov. Te vrste potenciometrov dajejo o / p upor, ki je spremenljiv glede na digitalne vhode. Včasih jih imenujemo tudi RDAC (uporovni digitalno-analogni pretvorniki). Nadzor nad tem digipotom je mogoč z digitalnimi signali in ne z mehanskim gibanjem.

Vsak korak na uporovni lestvi vključuje eno stikalo, ki je priključeno na priključek o / p digitalnega potenciometra. Razmerje upora v potenciometru lahko določimo z izbranim korakom čez lestev. Na splošno so ti koraki na primer označeni z bitno vrednostjo. 8-bitni so enaki 256 korakom.

Ta potenciometer uporablja digitalne protokole, kot je I²C, sicer SPI vodilo (serijski periferni vmesnik) za signalizacijo. Večina teh potenciometrov uporablja preprosto hlapljiv pomnilnik, tako da se po izklopu niso spomnili svojega mesta, njihovo končno mesto pa se lahko shrani prek FPGA ali mikrokrmilnika, na katerega so povezani.

Značilnosti

The značilnosti potenciometra vključujejo naslednje.

  • Je izredno natančen, saj za določanje neznanih napetosti deluje bolj kot na tehniko odklona.
  • Določa ravnotežno točko, sicer nično, ki za dimenzijo ne potrebuje moči.
  • Potenciometer deluje brez upora vira, ker skozi potenciometer ni toka, ker je uravnotežen.
  • Glavne značilnosti tega potenciometra so ločljivost, zožitev, oznake in odpornost na vklop / izklop

Občutljivost potenciometra

Občutljivost potenciometra lahko definiramo kot najmanjšo variacijo potenciala, ki se izračuna s pomočjo potenciometra. Njegova občutljivost je v glavnem odvisna od potencialne vrednosti gradienta (K). Ko je vrednost gradienta potenciala nizka, je potencialna razlika, ki jo potenciometer lahko izračuna, manjša in potem je občutljivost potenciometra večja.

Torej, pri dani potencialni različnosti se lahko občutljivost potenciometra poveča s povečanjem dolžine potenciometra. Občutljivost potenciometra lahko povečate tudi iz naslednjih razlogov.

  • S povečanjem dolžine potenciometra
  • Z zmanjšanjem pretoka toka znotraj vezja skozi reostat
  • Obe tehniki bosta pomagali zmanjšati vrednost potencialnega gradienta in povečati upornost.

Razlika med potenciometrom in voltmetrom

Glavne razlike med potenciometrom in voltmetrom so obravnavane v primerjalni tabeli.

Potenciometer

Voltmeter

Odpornost potenciometra je velika in neskončnaUpor voltmetra je velik in omejen
Potenciometer ne črpa toka iz vira emfVoltmeter črpa malo toka iz vira EMF
Potencialno neskladje lahko izračunamo, kadar je enakovredna določeni potencialni razlikiPotencialno razliko lahko izmerimo, ko je manjša od določene potencialne razlike
Njegova občutljivost je velikaNjegova občutljivost je nizka
Enostavno meri EMF, sicer sicer potencialno razlikoJe prilagodljiva naprava
Odvisno od tehnike ničelnega odklonaOdvisno od tehnike odklona
Uporablja se za merjenje emfUporablja se za merjenje napetosti spona vezja

Reostat proti potenciometru

Glavne razlike med reostatom in potenciometrom so obravnavane v primerjalni tabeli.

Reostat Potenciometer
Ima dva terminalaIma tri terminale
Ima samo en obratIma enojni in večkratni obrat
Serijsko je povezan preko obremenitveVzporedno je povezan preko bremena
Nadzira tokNadzira napetost
Preprosto linearno jeJe linearno in logaritmično
Materiala, uporabljena za izdelavo reostata, sta ogljikova ploščica in kovinski trakZa izdelavo potenciometra je uporabljen grafit
Uporablja se za aplikacije z veliko močjoUporablja se za aplikacije z majhno porabo energije

Merjenje napetosti s potenciometrom

Merjenje napetosti je mogoče izvesti s pomočjo potenciometra v tokokrogu je zelo preprost koncept. V tokokrogu je treba prilagoditi reostat in prilagoditi tok toka skozi upor, tako da lahko za vsako enoto dolžine upora padne natančna napetost.

Zdaj moramo pritrditi en zaključek veje na začetek upora, drugi konec pa lahko s pomočjo galvanometra priključimo na drsni kontakt upora. Torej, zdaj moramo drsni kontakt premakniti čez upor, dokler galvanometer ne prikaže nič odklona. Ko galvanometer doseže ničelna stanja, moramo zabeležiti odčitek položaja na lestvici uporov in na podlagi tega lahko odkrijemo napetost v vezju. Za boljše razumevanje lahko nastavimo napetost za vsako enoto dolžine upora.

Prednosti

The prednosti potenciometra vključujejo naslednje.

  • Možnosti za napake ni, ker uporablja metodo ničelne refleksije.
  • Standardizacijo lahko izvedemo z neposredno uporabo običajne celice
  • Uporablja se za merjenje majhnih emf zaradi zelo občutljivih
  • Na podlagi zahteve lahko za natančnost povečamo dolžino potenciometra.
  • Ko se potenciometer uporablja v vezju za merjenje, potem ne vleče nobenega toka.
  • Uporablja se za merjenje notranjega upora celice in primerjavo e.m.f. dveh celic, vendar z uporabo voltmetra to ni mogoče.

Slabosti

The pomanjkljivosti potenciometra vključujejo naslednje.

  • Uporaba potenciometra ni primerna
  • Prečni prerez žice potenciometra mora biti enak, tako da praktično ni mogoče.
  • Med poskusom mora biti temperatura žice stabilna, vendar je to zaradi trenutnega toka težko.
  • Glavna pomanjkljivost tega je, da potrebuje ogromno sile, da premakne brisalce ali drsne kontakte. Zaradi gibanja brisalca prihaja do erozije. Tako zmanjša življenjsko dobo pretvornika
  • Pasovna širina je omejena.

Gonilna celica potenciometra

Potenciometer se uporablja za merjenje napetosti z ovrednotenjem merilne napetosti na uporovnosti potenciometra z napetostjo. Torej, za delovanje potenciometra mora obstajati vir napetosti, ki je povezan prek vezja potenciometra. Potenciometer lahko upravlja vir napetosti, ki ga zagotavlja celica, znan kot gonilna celica.

Ta celica se uporablja za oddajanje toka skozi celoten upor potenciometra. Upor in trenutni produkt potenciometra zagotavljata popolno napetost naprave. Torej lahko to napetost prilagodite tako, da spremenite občutljivost potenciometra. Običajno je to mogoče storiti z regulacijo toka skozi ves upor. Reostat je zaporedno povezan z gonilno celico.

Pretok toka skozi upor lahko nadzorujemo z reostatom, ki je zaporedno povezan z gonilno celico. Torej mora biti napetost voznikove celice boljša v primerjavi z izmerjeno napetostjo.

Uporaba potenciometrov

Aplikacije potenciometra vključujejo naslednje.

Potenciometer kot delilnik napetosti

Potenciometer lahko deluje kot delilnik napetosti za pridobitev ročno nastavljive izhodne napetosti na drsniku iz fiksne vhodne napetosti, ki se uporablja na obeh koncih potenciometra. Zdaj lahko napetost obremenitve na RL izmerimo kot

Vezje delilnika napetosti

Vezje delilnika napetosti

VL = R2RL. VS / (R1RL + R2RL + R1R2)

Zvočni nadzor

Drsni potenciometri so ena najpogostejših načinov uporabe sodobnih potenciometrov z nizko porabo energije kot avdio nadzorne naprave. Tako drsni lonci (faders) kot vrtljivi potenciometri (gumbi) se redno uporabljajo za dušenje frekvence, prilagajanje glasnosti in za različne značilnosti zvočnih signalov.

Televizija

Potenciometri so bili uporabljeni za nadzor svetlosti slike, kontrasta in odziva barve. Za nastavitev 'navpičnega zadrževanja' so pogosto uporabljali potenciometer, kar je vplivalo na sinhronizacijo med prejetim slikovnim signalom in notranjim vezjem sprejemnika ( multi-vibrator ).

Pretvorniki

Ena najpogostejših aplikacij je merjenje premika. Za merjenje premika je telo, ki je premično, povezano z drsnim elementom, ki se nahaja na potenciometru. Ko se telo premika, se tudi položaj drsnika ustrezno spremeni, zato se spremeni upor med fiksno točko in drsnikom. Zaradi tega se spreminja tudi napetost na teh točkah.

Sprememba upora ali napetosti je sorazmerna s spremembo premika telesa. Tako sprememba napetosti kaže na premik telesa. To se lahko uporablja za merjenje translacijskega in rotacijskega premika. Ker ti potenciometri delujejo na principu upora, jih imenujemo tudi uporovni potenciometri. Na primer, vrtenje gredi lahko predstavlja kot, razmerje delitve napetosti pa je lahko sorazmerno s kosinusom kota.

Tu gre torej za to pregled potenciometra , pinout, njegova konstrukcija, različne vrste, kako izbrati, značilnosti, razlike, prednosti, slabosti in njene uporabe. Upamo, da ste bolje razumeli te informacije. Nadalje, kakršna koli vprašanja glede tega koncepta oz električni in elektronski projekti , prosimo, dajte svoje dragocene predloge s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas: Kakšna je funkcija rotacijskega potenciometra?