Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Потенцио́метр (от лат. potentia — «сила» и греч. μετρεω — «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения напряжения путём сравнения двух, в общем случае, различных напряжений или ЭДС с помощью компенсационного метода. При известном одном из напряжений позволяет определять второе напряжение.

Исторически потенциометр — один из первых точных измерителей напряжений — вольтметров. Изобретён немецким физиком Иоганном Поггендорфом в 1841 году [1] .

Потенциометр (измерительный прибор) не следует путать с трёхвыводным переменным резистором — электронным компонентом, жаргонно также называемым «потенциометром».

Иногда «потенциометрами» не совсем корректно называют датчики перемещений и поворотов, основанные на потенциометрический схеме, например, датчики положения дроссельной заслонки в двигателях внутреннего сгорания.

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Потенциометр представляет собой делитель напряжения из резисторов (резистивный делитель) с переменным сопротивлением (переменных резисторов).

К делителю напряжения подключаются источник, напряжение которого известно ( U 0 <displaystyle U_<0>> Потенциометры виды и устройство работа и особенности), и источник, напряжение которого нужно определить ( U x <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности).

Известное с достаточной точностью одно из сравниваемых напряжений принято называть «опорным напряжением» или «опорной ЭДС». В иностранной литературе опорное напряжение называют «референтным напряжением» и обычно обозначают U r e f <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности.

Ручной или автоматической регулировкой сопротивлений делителя напряжения добиваются, чтобы напряжение U K <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности, снимаемое с делителя, стало равным напряжению (или ЭДС) U x <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности. Равенство напряжений ( U x = U K <displaystyle U_=U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности) обычно называют «балансом напряжений». Индикатором «баланса» служит чувствительный измеритель малых токов (или напряжений), часто называемый «нуль-индикатором» и на рисунке обозначенный буквой «O». При U x = U K , <displaystyle U_=U_,> Потенциометры виды и устройство работа и особенноститок I x <displaystyle I_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности, текущий через нуль-индикатор «О», будет равен 0.

В качестве нуль-индикаторов исторически первыми стали применять чувствительные гальванометры. В современной электронике в качестве нуль-индикатора применяют дифференциальные усилители с высоким коэффициентом усиления.

Для схемы, изображённой в верхней части рисунка, по правилам Кирхгофа

I x + I K = I 0 ; <displaystyle I_+I_=I_<0>;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиU x = U K = I K ⋅ R 1 ; <displaystyle U_=U_=I_cdot R_<1>;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиU 0 + I 0 ⋅ ( R 0 − R 1 ) + I K ⋅ R 1 = 0 , <displaystyle U_<0>+I_<0>cdot (R_<0>-R_<1>)+I_cdot R_<1>=0,> Потенциометры виды и устройство работа и особенности

а с учётом I x = 0 <displaystyle I_=0> Потенциометры виды и устройство работа и особенности:

I K = I 0 ; <displaystyle I_=I_<0>;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиU x = I 0 ⋅ R 1 ; <displaystyle U_=I_<0>cdot R_<1>;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиI 0 = U x R 1 ; <displaystyle I_<0>=<frac ><1>>>;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиU 0 + I 0 ⋅ ( R 0 − R 1 ) + I 0 ⋅ R 1 = U 0 + I 0 ⋅ R 0 = 0 ; <displaystyle U_<0>+I_<0>cdot (R_<0>-R_<1>)+I_<0>cdot R_<1>=U_<0>+I_<0>cdot R_<0>=0;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиU 0 = − I 0 ⋅ R 0 = − U x R 1 ⋅ R 0 ; <displaystyle U_<0>=-I_<0>cdot R_<0>=-<frac ><1>>>cdot R_<0>;> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиU x = U K = − U 0 R 1 R 0 , <displaystyle U_=U_=-U_<0><frac <1>><0>>>,> Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Для схемы, приведённой снизу рисунка

U x = U K = − U 0 R 1 R 1 + R 2 . <displaystyle U_=U_=-U_<0><frac <1>><1>+R_<2>>>.> Потенциометры виды и устройство работа и особенности

То есть, зная соотношение сопротивлений резисторов делителя напряжения при равенстве напряжений («балансе»), можно численно выразить одно напряжение ( U 0 <displaystyle U_<0>> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиили U x <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности) через другое напряжение ( U x <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиили U 0 <displaystyle U_<0>> Потенциометры виды и устройство работа и особенностисоответственно).

В качестве переменного сопротивления исторически применяли реохорд. Реохорд представлял собой кусок натянутой проволоки постоянного поперечного сечения с тремя электрическими выводами. Первые два вывода прикреплялись к концам проволоки, а третий (ползунок) мог перемещаться вдоль проволоки. Электрическое сопротивление R <displaystyle R> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиоднородного куска проволоки длиной l <displaystyle l> Потенциометры виды и устройство работа и особенностии постоянного поперечного сечения S <displaystyle S> Потенциометры виды и устройство работа и особенностивыражается формулой R = ρ l S , <displaystyle R=
ho <frac >,> Потенциометры виды и устройство работа и особенностигде ρ <displaystyle
ho > Потенциометры виды и устройство работа и особенности— удельное электрическое сопротивление материала проволоки. Зная длину проволоки L <displaystyle L> Потенциометры виды и устройство работа и особенности, расстояние l <displaystyle l> Потенциометры виды и устройство работа и особенностиот края проволоки до ползунка и напряжение U 0 <displaystyle U_<0>> Потенциометры виды и устройство работа и особенностимежду концами проволоки, можно определить напряжение U K <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности(равное U x <displaystyle U_> Потенциометры виды и устройство работа и особенности) между ползунком и концом проволоки:

U x = U K = − U 0 R 1 R 0 = − U 0 ρ l S ρ L S = − U 0 l L . <displaystyle U_=U_=-U_<0><frac <1>><0>>>=-U_<0><frac <
ho <frac >><
ho <frac
>>>=-U_<0><frac >.> Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Реохорды, представляющие собой кусок проволоки, в современных потенциометрах практически не применяют, только иногда используются в демонстрационных целях. Современный реохорд представляет собой переменных резистор, обычно выполнен в виде однослойной спиральной намотки высокоомной проволоки на прямолинейное или тороидальное основание (каркас). Название «реохорд» в потенциометрах прочно закрепилось за этими переменными резисторами.

В качестве источника опорного напряжения (ИОН) исторически применялись электрохимические источники стабильного во времени и воспроизводимого напряжения — нормальные электрохимические элементы. В современных потенциометрах в качестве источников опорного напряжения применяют обычно полупроводниковые прецизионные ИОНы — термокомпенсированные стабилитроны и ИОНы «запрещённой зоны».

Если нагружение источника известного напряжения на резистивный делитель напряжения недопустимо, например, в случае применения источников с высоким внутренним сопротивлением, то по этому источнику предварительно калибруют другой источник с достаточно малым внутренним сопротивлением.

При балансе напряжений резистивного делителя и опорного напряжения ток через нуль-индикатор (гальванометр) равен нулю. Таким образом, источник опорного напряжения работает при балансе в режиме холостого хода, что позволяет использовать в качестве источников опорного напряжения прецизионные источники с высоким внутренним сопротивлением, например, нормальные электрохимические элементы. Аналогично, по этой же причине возможно измерение ЭДС источников неизвестного напряжения с высоким внутренним сопротивлением без искажения результата измерения, например, ЭДС электрохимических потенциометрических датчиков.

Особенности потенциометров для измерения сверхмалых напряжений [ править | править код ]

При измерении сверхмалых напряжений (на уровне микровольт — долей милливольта) становится существенным искажение результата измерения от термо-ЭДС «паразитных» термопар, образующихся в точках электрического соединения разнородных проводниковых материалов (например, медных проводников и высокоомных проводников переменных резисторов), если температура этих соединений (спаев) не равна. Без применения специальных мер значения паразитных термо-ЭДС могут достигать десятков микровольт. Например, термо-ЭДС пары медь — оловянно-свинцовый припой составляет около 3-7 мкВ/К, что при значении измеряемых напряжений в единицы-десятки микровольт может дать относительную погрешность измерения в несколько десятков процентов, что обычно недопустимо. Поэтому при конструировании подобных потенциометров прибегают к специальным мерам для снижения паразитных термо-ЭДС. Радикальная мера — тщательная термоизоляция прибора от наружной среды, иногда — термостатирование. Для пайки электрических соединений применяют припои, дающие малые термо-ЭДС в паре с медью, например, оловянно-кадмиевые припои, термо-ЭДС которых в паре с медью менее 0,3 мкВ/К.

Регистрирующие и самопишущие автоматические потенциометры [ править | править код ]

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Помимо измерительных потенциометров, в которых балансировка (изменение сопротивлений резистивного делителя до достижения равенства измеряемого напряжения и напряжения, снимаемого с реохорда) выполняется вручную, существуют потенциометры с автоматической балансировкой. Автоматические устройства широко используются, например, в самопишущих регистрирующих приборах (самописцах процессов на бумажной ленте), которые до сих пор распространены в системах управления производственными процессами. Электромеханические потенциометры постепенно вытесняются цифровыми устройствами хранения и отображения информации.

Читать также:  Обдирочные диски для болгарки по дереву

Принцип действия автоматических потенциометров основан на применении следящего электромеханического контура автоматического регулирования. Измеряемое напряжение и напряжение с движка реохорда подаются на дифференциальный усилитель рассогласования, выход которого через усилитель мощности управляет реверсивным электродвигателем. Электродвигатель через механические элементы (тросики, шестерни) перемещает движок реохорда в нужную сторону так, чтобы свести сигнал рассогласования к нулю. Движок реохорда жёстко связан с указывающей стрелкой, перемещающейся по оцифрованной в единицах измеряемой величины шкале. Шкала не обязательно должна быть оцифрована в единицах напряжения; например, при работе прибора в комплекте с каким-либо термопреобразователем может быть оцифрована в градусах температуры; при работе со стеклянным электродом может быть оцифрована в единицах pH (pH-метр). В самопишущих приборах одновременно со стрелкой перемещается перо по бумаге. Перо чертит на бумаге линию и тем самым регистрирует изменение измеряемой величины, обычно, в зависимости от времени.

Потенциометры виды и устройство работа и особенностиПотенциометром называется изделие, выполняющее функции регулировки электрического тока. Дополнительно устройство может справляться с работой реостата. У всех моделей потенциометров резисторы применяются с отводными контактами различной длины.

В такой области, как электроника, эти изделия пользуются большой популярностью. Главным различием между моделями можно считать общее число поддерживаемых циклов.

Изделия имеют сквозное сопротивление около 7 Ом. Очень часто подобные устройства используются для регулировки громкости. А также они применяются в разных измерительных приборах. Максимальная полоса регулировки потенциометра зависит от элементов, при помощи которых он собран. Далее, рассмотрим как работает потенциометр и его типы.

Схема потенциометра

Наиболее распространенная схема устройства представляет собой:

  • мощный резистор;
  • несколько контактов;
  • три вывода.

Ключи приборов имеют разную проводимость. Многие устройства оборудованы небольшими диодами. Мощные резисторы необходимо использовать только пассивного типа. Несколько контактов для подсоединения и настройки потенциометра расположены внизу корпуса.

Типы потенциометров и их характеристика

Потенциометры виды и устройство работа и особенностиВ современной электронике принято использовать такие типы устройств:

  • изделия с однополярным питанием;
  • изделия двухполярным питанием;
  • механические изделия;
  • электронные изделия.

Потенциометры с однополярным питанием

Такие изделия оснащены специальными реостатными ключами. Все виды резисторов в этом случае необходимо использовать только пассивного типа. Двигающиеся контакты устройства обладают большой проводимостью электрического тока. Значение полосы пропускания электронного ключа напрямую зависит от частоты среза. Этот параметр обычно не превышает 2100 килогерц. Подобные характеристики потенциометров очень часто применяются для регулировки тембра.

Потенциометры с двухполярным питанием

Изделия с двухполярным питанием применяются только в вычислительных изделиях. Главной особенностью подобных устройств является большой уровень максимального сопротивления. Электронные ключи для такой аппаратуры необходимо использовать лишь реостатного типа. Внизу изделия находится несколько выводов для подсоединения к электрической схеме. Настройка устройства проводится на специальной мостовой аппаратуре. Значение разброса сопротивления не превышает двух процентов. Отрицательное электрическое напряжение устройства имеет значение не более 4 вольт.

Механические потенциометры

Потенциометры виды и устройство работа и особенностиМеханическим потенциометром называется изделие для регулирования электрического тока, которое оборудовано специальным поворотным контроллером. Внизу устройства находятся несколько выводов. Электронные ключи нужно использовать резистивного типа. А также в таких изделиях предусмотрена функция программной выборки. Максимальное значение сквозного сопротивления не превышает 4 Ом. Такие изделия не оснащены функцией калибровки. Отрицательное электрическое напряжение подобного устройства составляет около 4 вольт, а линейные искажения не превышают 92 децибела.

Мощные резисторы необходимо использовать только открытого типа. Механические потенциометры оптимально подходят для реверсивного управления. Многие изделия не поддерживают реостатный режим. Стоит заметить, что подобные устройства не применяются для регулирования коэффициента усиления. Максимальное положительное электрическое напряжение имеет значение около 2,5 вольта. Частота среза очень редко превышает 2500 килогерц. Значение полосы пропускания имеет прямую зависимость от характеристик электронного ключа. Такие изделия не принято использовать в вычислительных приборах.

Электронные потенциометры

Электронным потенциометром называется изделие, необходимое для регулирования электрического тока. Многие модели оборудованы несколькими электронными ключами. Мощные резисторы стоит применять лишь резистивного типа. Чтобы реверсивно управлять аппаратурой, можно использовать практически любую модель изделия. Эти устройства могут выдержать до 12 непрерывных циклов управления. Практически все модели обладают функцией программной выборки. Стоит заметить, что электронные изделия можно использовать для регулирования громкости. Значение линейных искажений подобных устройств не превышает 85 децибел.

Электронные изделия довольно часто применяются в вычислительной аппаратуре, потому что частота среза у них не более 3100 килогерц. Значение полосы пропускания электронного ключа составляет около 4 мк, но он во многом зависит от изготовителя. Многие модели таких потенциометров используются для качественной настройки различных фильтров. Стоит отметить, что это устройство не может осуществлять регулировку коэффициента усиления.

Как правильно подключить устройство

Необходимые инструменты и материалы

Чтобы качественно подключить устройство своими руками, необходимы такие инструменты и материалы:

  • Потенциометры виды и устройство работа и особенностирабочий потенциометр;
  • комплект проводов;
  • обычные ножницы;
  • мощный паяльник;
  • специальный припой;
  • измерительный вольтметр;
  • шариковая ручка.

Подключение потенциометра

Выполнять подключение изделия своими руками необходимо в такой последовательности:

  1. Рабочий датчик стоит расположить таким образом, чтобы специальный рычаг для регулирования электрического напряжения был направлен строго вверх, а выводы для закрепления проводов находились около человека. Выводы необходимо пронумеровать слева направо при помощи шариковой ручки.
  2. Первый вывод необходимо присоединить к заземлению. Чтобы это сделать, стоит отрезать провод определенной длины и хорошо припаять его.
  3. Второй вывод необходим для закрепления провода, который отправляет электрическое напряжение на выход датчика.
  4. Третий вывод нужно припаять на вход схемы.
  5. Далее, после выполнения предыдущих действий, стоит протестировать правильную работу датчика. Чтобы это сделать, стоит использовать измерительный прибор. При выполнении этой работы, необходимо вращать движок датчика от наименьшего до наибольшего значения электрического напряжения. Подробнее узнать, как проверить потенциометр можно из многочисленных фото в сети.
  6. Проверив качество работы датчика, необходимо его разместить в электрической схеме, а после этого нужно накрыть изделие защитным кожухом.

В данной статье мы подробно рассмотрим потенциометры, рассмотрим принцип работы, потенциометр на схеме и типы.

Описание и принцип работы

Резисторы обеспечивают фиксированное значение сопротивления, которое блокирует или сопротивляется потоку электрического тока вокруг цепи, а также вызывает падение напряжения в соответствии с законом Ома. Резисторы могут быть изготовлены так, чтобы иметь либо фиксированное значение сопротивления в Омах, либо переменное значение сопротивления, отрегулированное некоторыми внешними средствами.

Потенциометр, который обычно называют как «котел», представляет собой три-терминал с механическим приводом поворотного аналоговое устройство, которое можно найти и использовать в самых разнообразных электрических и электронных схем. Это пассивные устройства, то есть им не требуется источник питания или дополнительная схема для выполнения их основной функции линейного или поворотного положения.

Переменные потенциометры доступны в различных механических вариациях, что позволяет легко регулировать управление напряжением, током или регулированием смещения и усиления схемы для получения нулевого состояния.

Читать также:  Настройка регулятора давления воды в системе водоснабжения

Название «потенциометр» представляет собой сочетание слов «разность потенциалов» и «измерение» , появившихся на заре развития электроники. Тогда считалось, что при регулировке больших резистивных катушек с проволочной обмоткой измеряется установленная величина разности потенциалов, что делает его типом прибора для измерения напряжения .

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Сегодня потенциометры намного меньше и намного более точны, чем те, которые раньше были большими и громоздкими с переменным сопротивлением, и, как и в случае большинства электронных компонентов, существует множество различных типов и названий, начиная от переменного резистора, пресета, триммера, реостата и, конечно, переменного потенциометра.

Но какими бы ни были их названия, все эти устройства функционируют абсолютно одинаково, так как их значение выходного сопротивления может быть изменено движением механического контакта или контактной щетки, вызванным каким-либо внешним воздействием.

Переменные резисторы в любом формате, как правило, связаны с определенной формой управления, будь то регулировка громкости радиоприемника, скорости транспортного средства, частоты генератора или точная настройка калибровки цепи, однооборотный и многократный потенциометры, триммеры и реостаты могут найти широкое применение в бытовых электротоварах.

Термин « потенциометр» и « переменный резистор» часто используются для описания одного и того же компонента, но важно понимать, что соединения и работа этих двух устройств различны. Однако оба имеют одинаковые физические свойства в том смысле, что два конца внутренней резистивной дорожки выведены на контакты, в дополнение к третьему контакту, соединенному с подвижным контактом, называемым «ползунком» или «контактной щеткой».

Потенциометр на схеме

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

При использовании потенциометра выполняются соединения с обоих концов, а также с контактной щеткой, как показано на рисунке. Положение контакной щетки обеспечивает соответствующий выходной сигнал (контакт 2), который будет варьироваться между уровнем напряжения, приложенного к одному концу резистивной дорожки (контакт 1), и уровнем напряжения на другом (контакт 3).

Потенциометр представляет собой трехпроводное резистивное устройство, которое действует как делитель напряжения, вырабатывающий непрерывно изменяемый выходной сигнал напряжения, который пропорционален физическому положению контактной щетки вдоль дорожки.

Переменный резистор на схеме

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

При использовании переменного резистора соединения выполняются только с одним концом резистивной дорожки (контакт 1 или 3) и контактной щетки (контакт 2), как показано на рисунке. Положение контактной щетки используется для изменения величины эффективного сопротивления, соединенного между собой, подвижным контактом и неподвижным концом.

Иногда целесообразно выполнить электрическое соединение между неиспользованным концом резистивной дорожки и контактной щеткой, чтобы предотвратить условия разомкнутой цепи.

Тогда переменный резистор представляет собой двухпроводное резистивное устройство, которое обеспечивает бесконечное число значений сопротивления, контролирующих ток, предлагаемый для подключенной цепи, пропорционально физическому положению контактной щетки вдоль дорожки. Обратите внимание, что переменный резистор, используемый для управления очень высокими токами цепи, обнаруженными в лампах или нагрузках двигателя, называется реостатами.

Типы потенциометров

Переменные потенциометры представляют собой аналоговое устройство, состоящее из двух основных механических частей.

1. Фиксированный или стационарный резистивный элемент, дорожка или проволочная катушка, которая определяет его значение сопротивления, например 1 кОм, 10 кОм и т.д

2. Механическая часть, которая позволяет контакту перемещаться по всей длине изменения резистивной дорожки, его значение сопротивления, как он движется. Существует много разных способов перемещения контакта через резистивную дорожку либо механически, либо электрически.

Но наряду с резистивной дорожкой и стеклоочистителем потенциометры также содержат корпус, вал, ползунковый блок и втулку или подшипник. Движение скользящего контакта само по себе может быть вращательным (угловым) действием или линейным (прямым) действием. Существует четыре основных группы переменного потенциометра.

Поворотный потенциометр

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Поворотный потенциометр (наиболее распространенный тип) изменяет свое значение сопротивления в результате углового движения. Вращение ручки или циферблата, прикрепленного к валу, приводит к тому, что внутренний контакт перемещается вокруг изогнутого резистивного элемента. Наиболее распространенное использование вращающегося потенциометра — это регулятор громкости.

Углеродные поворотные потенциометры предназначены для монтажа на передней панели корпуса, в корпусе или печатной плате (PCB) с помощью кольцевой гайки и стопорной шайбой. Они также могут иметь одну одиночную резистивную дорожку или несколько дорожек, известных как групповой потенциометр, в котором все вращаются вместе, используя один единственный стержень. Например, горшок с двумя бандами для одновременной регулировки левого и правого уровня громкости радио или стереоусилителя. В некоторых вращающихся горшках есть выключатели.

Вращающиеся потенциометры могут давать линейный или логарифмический выход с допусками, как правило, от 10 до 20 процентов. Поскольку они управляются механически, их можно использовать для измерения вращения вала, но однооборотный поворотный потенциометр обычно предлагает менее 300 градусов углового перемещения от минимального до максимального сопротивления. Тем не менее, имеются многооборотные потенциометры, называемые триммерами, которые обеспечивают более высокую степень точности вращения.

Многооборотные потенциометры позволяют вращать вал более чем на 360 градусов механического перемещения от одного конца резистивной дорожки к другому. Многооборотные горшки более дорогие, но очень стабильные с высокой точностью, используемой в основном для обрезки и точной регулировки. Два наиболее распространенных многооборотных потенциометра — это 3-ходовые (1080 o ) и 10-поворотные (3600 o ), но доступны 5-поворотные, 20-поворотные и более высокие 25-поворотные банки с различными омическими значениями.

Ползунковые потенциометр (слайдер)

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Ползунковые потенциометры или ползунки предназначены для изменения значения их контактного сопротивления с помощью линейного движения, и, как таковая, существует линейная зависимость между положением ползункового контакта и выходным сопротивлением.

Слайд-потенциометры в основном используются в широком спектре профессионального звукового оборудования, такого как студийные микшеры, фейдеры, графические эквалайзеры и пульты управления звуком, что позволяет пользователям видеть с позиции пластиковой квадратной ручки или рукоятки пальца фактическую настройку слайда.

Одним из основных недостатков ползункового потенциометра является то, что они имеют длинную открытую щель, позволяющую наконечнику контакта свободно перемещаться вверх и вниз по всей длине резистивной дорожки. Этот открытый слот делает внутреннюю резистивную дорожку чувствительной к загрязнению от пыли и грязи, а также от пота и жира от рук пользователя. Прорезные войлочные крышки и экраны могут быть использованы для минимизации воздействия загрязнения гусениц.

Поскольку потенциометр является одним из самых простых способов преобразования механического положения в пропорциональное напряжение, их также можно использовать в качестве резистивных датчиков положения, также известных как датчик линейного перемещения. Потенциометры с подвижной углеродной дорожкой измеряют точное линейное (прямое) движение, при этом часть датчика линейного датчика является резистивным элементом, прикрепленным к скользящему контакту. Этот контакт в свою очередь прикреплен через стержень или вал к механическому механизму, подлежащему измерению. Затем положение ползуна изменяется в зависимости от измеряемой величины (измеряемой величины), которая, в свою очередь, изменяет значение сопротивления датчика.

Пресеты и триммеры

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Потенциометры с предустановкой или триммером представляют собой небольшие потенциометры типа «установил и забыл», которые позволяют легко выполнять очень тонкие или случайные регулировки в цепи (например, для калибровки). Однооборотные поворотные потенциометры представляют собой миниатюрные версии стандартного переменного резистора, предназначенного для монтажа непосредственно на печатной плате, и регулируются с помощью отвертки с небольшим лезвием или аналогичного пластикового инструмента.

Читать также:  Ультразвуковая ванна для чистки форсунок своими руками

Как правило, эти предустановленные банки с линейным углеродным каналом имеют конструкцию с открытым каркасом или форму замкнутого квадрата, которые после того, как схема настроена и установлена ​​на заводе-изготовителе, затем остаются с этой настройкой, и их корректируют снова, только если происходят некоторые изменения в настройках схемы.

Будучи открытой конструкцией, предустановки каркаса подвержены механическому и электрическому ухудшению, влияющему на производительность и точность, поэтому они не подходят для непрерывного использования, и поэтому предустановленные горшки рассчитаны только на несколько сотен операций. Однако их низкая стоимость, небольшой размер и простота делают их популярными в некритических схемных приложениях.

Предварительные настройки можно регулировать от минимального до максимального значения в течение одного оборота, но для некоторых цепей или оборудования этот небольшой диапазон регулировки может быть слишком грубым, чтобы обеспечить очень чувствительные настройки. Однако многооборотные переменные резисторы работают, перемещая рычаг контакта. с помощью небольшой отвертки на несколько оборотов, в диапазоне от 3 до 20 оборотов, что обеспечивает очень точную настройку.

Потенциометры триммера или «триммеры» представляют собой многооборотные прямоугольные устройства с линейными направляющими, которые предназначены для установки и пайки непосредственно на монтажную плату через сквозное отверстие или для поверхностного монтажа. Это дает триммеру как электрические соединения, так и механический монтаж, а также закрытие дорожки в пластиковом корпусе позволяет избежать проблем пыли и грязи во время использования, связанных с предустановками каркаса.

Реостаты

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Реостаты — большие мальчики мира потенциометров. Они представляют собой два переменных резистора подключения, сконфигурированных для обеспечения любого резистивного значения в пределах их омического диапазона для управления потоком тока через них.

Хотя теоретически любой переменный потенциометр может быть сконфигурирован для работы в качестве реостата, обычно реостаты представляют собой большие переменные резисторы с проволочной обмоткой большой мощности, используемые в приложениях с высоким током, поскольку основным преимуществом реостата является их более высокая номинальная мощность.

Когда переменный резистор используется в качестве двухполюсного реостата, только часть полного резистивного элемента, который находится между концевым выводом и подвижным контактом, будет рассеивать мощность. Кроме того, в отличие от потенциометра, выполненного в виде делителя напряжения, весь ток, протекающий через резистивный элемент реостата, также проходит через цепь контакта. Тогда контактное давление контакта на этот проводящий элемент должно выдерживать тот же ток.

Потенциометры доступны в различных технологиях, таких как: углеродная пленка, проводящий пластик, металлокерамика, проволочная обмотка и т.д. Номинальное или «резистивное» значение потенциометра или переменного резистора относится к резистивному значению всей стационарной дорожки сопротивления от одного фиксированного контакта до другой. Таким образом, потенциометр с номиналом 1 кОм будет иметь резистивную дорожку, равную значению фиксированного резистора 1 кОм.

В простейшей форме электрическую работу потенциометра можно считать такой же, как и для двух последовательно включенных резисторов со скользящим контактом, изменяющим значения этих двух резисторов, что позволяет использовать его в качестве делителя напряжения.

В нашем уроке о последовательных резисторах мы увидели, что через последовательную цепь течет один и тот же ток, поскольку существует только один путь для тока, и мы можем применить закон Ома, чтобы найти падения напряжения на каждом резисторе в серии цепи. Затем последовательная резистивная схема действует как сеть делителей напряжения, как показано на рисунке.

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

В этом примере выше два резистора соединены последовательно через источник питания. Поскольку они последовательны, эквивалентное или полное сопротивление, R T , следовательно, равно сумме двух отдельных резисторов, то есть: R 1 + R 2 .

Также являясь последовательной сетью, через каждый резистор протекает тот же ток, что и некуда идти. Однако падение напряжения на каждом резисторе будет отличаться из-за различных омических значений резисторов. Эти падения напряжения могут быть рассчитаны с использованием закона Ома с их суммой, равной напряжению питания в последовательной цепи. Так вот в этом примере V IN = V R1 + V R2 .

Потенциометр как делитель напряжения

Потенциометры виды и устройство работа и особенности

Когда сопротивление потенциометра уменьшается (стеклоочиститель движется вниз), выходное напряжение с контакта 2 уменьшается, создавая меньшее падение напряжения на R 2 . Аналогично, когда сопротивление потенциометра увеличивается, выходное напряжение с контакта 2 увеличивается, вызывая большее падение напряжения. Тогда напряжение на выходном выводе зависит от положения контакта, при этом значение падения напряжения вычитается из напряжения питания.

Резюме потенциометра

В этой статье о потенциометрах мы видели, что потенциометр или переменный резистор в основном состоит из резистивной дорожки с соединением на любом конце и третьей клеммы, называемой стеклоочистителем, с положением стеклоочистителя, разделяющего резистивную дорожку. Положение стеклоочистителя на направляющей регулируется механически путем вращения вала или с помощью отвертки.

Переменные резисторы можно разделить на один из двух режимов работы — делитель переменного напряжения или реостат переменного тока. Потенциометр — это трехполюсное устройство, используемое для управления напряжением, а реостат — это двухполюсное устройство, используемое для управления током.

Мы можем суммировать это в следующей таблице:

ТипПотенциометрРеостат
Количество
соединений
Три ТерминалаДва терминала
Количество ходовОднооборотный и многооборотныйТолько однооборотный
Тип соединенияПараллельно подключен к источнику напряженияПодключено последовательно с нагрузкой
Что контролируетУправляет напряжениемУправляет током
Тип конусности законаЛинейный и логарифмическийТолько линейный

Тогда потенциометр, триммер и реостат являются электромеханическими устройствами, сконструированными таким образом, что их значения сопротивления могут быть легко изменены. Они могут быть выполнены в виде однооборотных горшков, пресетов, ползунков или многооборотных триммеров. Реостаты с проволочной обмоткой в ​​основном используются для контроля электрического тока. Потенциометры и реостаты также доступны как многоканальные устройства и могут быть классифицированы как имеющие либо линейную, либо логарифмическую конусность.

В любом случае, потенциометры могут обеспечивать высокоточное измерение и измерение линейного или вращательного движения, поскольку их выходное напряжение пропорционально положению стеклоочистителей. Преимущества потенциометров включают в себя низкую стоимость, простоту в эксплуатации, множество форм, размеров и конструкций и могут использоваться в широком спектре различных применений.

Однако, как и у механических устройств, их недостатки включают в себя возможный износ стеклоочистителя и / или направляющей скольжения, ограниченные возможности управления током (в отличие от реостатов), ограничения электрической мощности и углы поворота, которые ограничены менее чем 270 градусами для однооборотных баков.

В следующей статье мы подробно рассмотрим реостат.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector