Potențiometru

Potențiometru
Un exemplu tipic potențiometru rândul său, unic
Tip	Pasiv
Simbol electric

Vezi: componentă electronică
Manual

Potențiometrul este un dispozitiv electric echivalent cu o variabilă rezistiv divizor de tensiune (adică la două rezistoare conectate în serie, având suma celor două valori ale rezistenței constante, dar a căror valoare relativă poate varia), în fapt , o parte din ea este dispuse în paralel cu sarcina utilizatorului.

Descriere și utilizare

Simbolul și circuitul echivalent al unui potențiometru.

Potențiometrul constă dintr - un izolant cilindru pe care un fir metalic cu adecvat rezistivitate este bobinat strâns, în timp ce cele două capete sunt conectate la două terminale. Longitudinal la cilindru și de la un capăt la altul, culisează un cursor care transportă un contact glisant pe sârmă, la rândul său , conectat la un terminal.

Inițial, potențiometre au fost utilizate pentru măsurarea cu precizie a tensiunii electrice prin comparație cu o sursă de referință. Numele literalmente înseamnă un potențial contor (electric). Ulterior, termenul a fost extins pentru a indica utilizarea dispozitivului în aplicații complet diferite de măsurare pură.

Caracteristici

Aceste dispozitive pot fi caracterizate prin diferite curbe de accident vascular cerebral și, prin urmare, prin modul în care rezistența variază ca ajustarea variază, cum ar fi liniară, logaritmică și antilogarithmic, în timp ce în ceea ce privește toleranța la valoarea nominală a rezistenței totale, aceasta poate fi de ordinul ± 20%, în conformitate cu valoarea nominală nu este atât de importantă ca și aderența la curba de accident vascular cerebral. ^[1]

Potențiometru liniar: funcționare

Schemă de funcționare a unui potențiometru.

În cazul în figură, un potențiometru liniar este considerat, adică în cazul în care tensiunea de ieșire este liniar legat la tensiunea de intrare printr-un raport. Această ipoteză determină rezistența totală să fie considerată ca o rezistență rectilinie secțiunii S lungime totală $L_{t}$ ${\ Displaystyle L_ {t}}$ $L_t$ și rezistivitate $\rho$ ${\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ de tipul: $R_{t}=\rho \cdot {\frac {L_{t}}{S}}$ ${\ Displaystyle R_ {t} = \ rho \ cdot {\ frac {L_ {t}} {S}}}$ $R_t = \ rho \ cdot \ frac {L_t} S$

Dispozitivul este , prin urmare , echivalent cu o pereche de rezistoare în serie a cărei valoare totală este constantă, dar variabilă în mod individual în funcție de deplasarea „pointer“. Secțiunile individuale pot fi exprimate în funcție de rezistența totală, după cum urmează:

$R_{t}=R_{1}+R_{2}$ ${\ R_ displaystyle {t} = R_ {1} + R_ {2}}$ $R_t = R_1 + R_2$
$L_{t}=L_{1}+L_{2}$ ${\ Displaystyle L_ {t} = L_ {1} + L_ {2}}$ $L_t = L_1 + L_2$
$R_{1}=R_{t}{\frac {L_{1}}{L_{t}}}=R_{t}{\frac {(L_{t}-L_{2})}{L_{t}}}$ ${\ Displaystyle R_ {1} = R_ {t} {\ frac {L_ {1}} {{L_ t}}} = {t} R_ {\ frac {(L_ {t} -L_ {2})} { L_ {t}}}}$ $R_1 = R_t \ frac {L_1} {L_t} = R_t \ frac {(L_t - L_2)} {L_t}$
$R_{2}=R_{t}{\frac {L_{2}}{L_{t}}}$ ${\ Displaystyle R_ {2} = R_ {t} {\ frac {L_ {2}} {{L_ t}}}}$ $R_2 = R_t \ frac {L_2} {L_t}$

unde este:

_R1 este rezistența secțiunii superioare;
_R2 este rezistența secțiunii inferioare;
_Rt rezistența totală;
L ₁ lungimea secțiunii superioare;
_L2 lungimea secțiunii de fund;
L _t lungimea totală a potențiometrului.

Prin aplicarea o diferență de potențial la capetele potențiometrul, prin legea lui Ohm un curent electric se obține egal cu:

$I={\frac {V}{R_{t}}}$ ${\ Displaystyle I = {\ frac {V} {R_ {t}}}}$ $I = \ frac {V} R_t$

unde V este tensiunea aplicată. Rămășițele stare verificată:

$V=R_{1}\cdot I+R_{2}\cdot I$ ${\ V displaystyle = R_ {1} \ cdot I + R_ {2} \ cdot I}$ $V = R_1 \ cdot I + R_2 \ cdot I$

Tensiunea la capetele $R_{L}$ ${\ displaystyle R_ {L}}$ $R_L$ pare a fi, într-o primă aproximare brută (considerând $R_{L}$ ${\ displaystyle R_ {L}}$ $R_L$ un deschis ), egal cu: $V_{2}=R_{2}\cdot I=\rho \cdot {\frac {L_{2}}{S}}\cdot I$ ${\ V_ displaystyle {2} = R_ {2} \ cdot I = \ rho \ cdot {\ frac {L_ {2}} {S}} \ cdot I}$ $V_2 = R_2 \ cdot I = \ rho \ cdot \ frac {L_2} S \ cdot I$ adică: $V_{2}=\rho \cdot {\frac {L_{2}}{S}}\cdot {\frac {V}{\rho \cdot {\frac {L_{1}}{S}}+\rho \cdot {\frac {L_{2}}{S}}}}$ ${\ Displaystyle V_ {2} = \ rho \ cdot {\ frac {L_ {2}} {S}} \ cdot {\ frac {V} {\ rho \ cdot {\ frac {L_ {1}} {S} } + \ rho \ cdot {\ frac {L_ {2}} {S}}}}}$ $V_2 = \ rho \ cdot \ frac {L_2} S \ cdot \ frac {V} {\ rho \ cdot \ frac {L_1} S + \ rho \ cdot \ frac {L_2} S}$

Realizarea simplificările, se poate observa că totul poate fi exprimată în funcție de lungimile secțiunilor rezistor:

$V_{2}=V\cdot {\frac {L_{2}}{L_{t}}}$ ${\ V_ displaystyle {2} = V \ cdot {\ frac {L_ {2}} {{L_ t}}}}$ $V_2 = V \ cdot \ frac {L_2} {L_t}$

Măsurare potențială: calibrare

Ipoteza anterioară este valabilă numai în cazul în care curentul de ieșire prin intermediul cursorului este considerat nul. Pentru a efectua o măsurătoare de tensiune trebuie să calibrați mai întâi potențiometru folosind o sursă cunoscută cu precizie, de exemplu , o probă de celule . Pentru aceasta, sursa de probă este plasată între cursor și masa cu un galvanometru în serie. Cursorul este apoi ajustat până când curentul este adus la zero. În această situație, tensiunea parțială a potentiometru este perfect identic cu cel al sursei. Pentru a efectua măsurătoarea, substituie sursa necunoscuta pentru sursa de probă și reglați potențiometrul din nou pentru a anula curent.

Tensiunile de eșantionare V _c și V necunoscute _x sunt , respectiv:

$V_{c}=V_{t}\cdot {\frac {L_{c}}{L_{t}}}$ ${\ V_ displaystyle {c} = V_ {t} \ cdot {\ frac {L_ {c}} {{L_ t}}}}$ $V_c = V_t \ cdot \ frac {L_c} {L_t}$ Și $V_{x}=V_{t}\cdot {\frac {L_{x}}{L_{t}}}$ ${\ V_ displaystyle {x} = V_ {t} \ cdot {\ frac {L_ {x}} {{L_ t}}}}$ $V_x = V_t \ cdot \ frac {L_x} {L_t}$

combinarea celor doua obținem formula generală a potențiometrului:

$V_{x}=V_{c}\cdot {\frac {L_{x}}{L_{c}}}$ ${\ V_ displaystyle {x} = V_ {c} \ cdot {\ frac {L_ {x}} {L_ {c}}}}$ $V_x = V_c \ cdot \ frac {L_x} {L_c}$

Îmbunătățiri posibile: tamponul în cascadă

Cu toate acestea, potențiometrul văzut până acum prezintă o problemă: rezistența văzută de către generatorul nu este seria de R1 și R2, dar seria de R1 și R2 // RL, fapt ce introduce o inexactitate nu neglijabilă în considerare de tensiune în întreaga RL rezistență (circuitul din aval). O configurație ușor diferită a potențiometrului poate fi ales, care presupune plasarea unui tampon între potențiometrul și sarcina (circuitul din aval).

Potențiometru cu tampon în cascadă.

Tampon, de fapt, impune tensiunea pe sarcină egală cu cea prezentă la terminalul inversor, fără însă a influența curentului care circulă în divizorul R1-R2, deoarece oferă o rezistență de intrare care este în mod ideal infinit (circuit deschis), dar chiar și în cazurile reale este foarte mare.

Alte utilizări

Potențiometrul este utilizat pe scară largă în electronică ca un divizor de tensiune reglabil, bazat pe operația descrisă în secțiunea anterioară. O altă utilizare este ca un simplu rezistor variabil, folosind doar două terminale pentru acest lucru: cursorul și un capăt, ceea ce face să funcționeze ca un reostat . Pentru aceste aplicații, potențiometre sunt utilizate în care factorul economic și dimensiunea este mult mai presante decât precizie . Frecvent potențiometre utilizate sunt în general de tip rotativ în locul liniar, adică cursorul este deplasat pe o traiectorie circulară prin rotirea unui ax , de obicei , pe un arc de 270 °. Materialul rezistiv poate fi un fir metalic sau o bandă de grafit conductor sau plastic sau o peliculă dintr-un material conductor depus pe un substrat ceramic.

Utilizarea ca un divizor este tipic în cazul în care o valoare de tensiune trebuie să fie alimentat la un circuit, sau în cazul în care amplitudinea unui semnal trebuie să fie atenuat.

O utilizare, de exemplu, este ca un detector de poziție; o parte în mișcare acționează asupra cursorului liniar sau prin torsiune oferind o valoare de tensiune proporțională cu poziția. Contribuția de electronice digitale permite mai degrabă rafinate moduri de operare, cum ar fi cea adoptată de către producător Tektronix pentru poziționarea urmelor pe axa orizontală pe unele modele de osciloscoape , inclusiv 2465, simplu , dar brevetate; a constat dintr-un potențiometru echipat cu un buton cu excursie de 45 ° la stânga și la 45 ° dreapta, cu întoarcere la centru prin intermediul unui arc; viteza de deplasare a pistei a fost dependentă de poziționarea unghiulară a butonului, evident , funcția a fost realizată de către un convertor A / D .

O utilizare clasic este în control al volumului audio amplificatoare . Semnalul audio de intrare este aplicat la ambele capete, iar semnalul atenuat este preluat de cursor. În cazul ajustării volumului este de preferat să utilizeze potențiometre în care variația raportului în ceea ce privește poziția nu este liniară , ci logaritmic , pentru a compensa sensibilitatea logaritmică tipică a urechii . Termenul linear menționat la un potențiometru poate fi echivoce între sensurile poziției răspuns liniar / rezistență și liniară de alunecare a cursorului. Pentru a elimina neînțelegere, potențiometrelor funcției Logarithmic de tip A sunt definite, în timp ce LINEAR potențiometre tip B (pentru unele mărci de potențiometre opusul este adevărat, adică A = liniar, B = logaritmică). Există, de asemenea , modele inverse logaritmice, numit de tip C, utilizat în general în combinație cu un tip B în reglarea balansului stereo. In potențiometrelor americane și producție orientale cu tip A și cei cu funcție logaritmică sunt indicate, în timp ce pentru tipul B cele liniare.

Există potențiometre rotative de tipul multitură, în care arborele trebuie să facă mai mult de o revoluție, de obicei , 5, 10 sau 20, pentru a trece de la un capăt al cursei de la celălalt. Această soluție vă permite să varieze poziția cu o mai mare precizie. In aceste dispozitive cursorul se traduce liniar printr - un șurub solidar cu axul. Ele există sub forma unui potențiometru dublu, adică două potențiometre rotative având aceeași valoare, asamblate coaxial cu arborele de antrenare comun. O mecanică mai complexe este adoptată atunci când este necesară o pereche de potențiometre coaxiale reglabile independent, soluția constă în utilizarea unui arbore tubular pentru a controla potențiometrul frontal, un ax cu diametru mai mic de rotație coaxială în interiorul arborelui mai mare permite să acționeze asupra potențiometrului posterior , funcționarea independentă se realizează prin intermediul unei perechi de butoni coaxiale, de obicei, de diametre diferite. Diametrul arborelui în potențiometre axiale diferă cu câteva zecimi de mm între producția europeană și SUA, deoarece aceasta din urmă continuă să adopte standardul inch.

anomalii de funcționare

Singura anomalie care poate să apară într - un potențiometru în timpul vieții sale de funcționare este constituit de zgomot, un termen adoptat pentru a indica pierderea de liniaritate a rezistive materialul care constituie pista pe care se rulează glisante contact. În cazul echipamentelor audio, anomalia poate fi percepută în timpul activării potențiometru, ca un zgomot real, suprapus peste semnalul de tratat; în alte tipuri de echipamente, anomalia este perceptibilă ca instabilitatea a semnalului controlat, cel mai evident exemplu este în comanda poziția unui semnal de pe ecranul unui osciloscop , în cele mai rele cazuri, este imposibil să se poziționeze semnalul într - o precisă punct al ecranului. În cazul în care cauza se datorează prafului sau a degradării lubrifiant prezent pe pista, în unele cazuri, utilizarea detergenților specifice în format de pulverizare este suficientă pentru a curăța pista, eliminând anomalia, dacă în loc minciunile defect în degradarea materialului constituind pista rezistivă, nicio intervenție este posibilă decât înlocuirea potențiometrului.

Notă

^ Potențiometre

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționar conține dicționarul lema „ potențiometru “
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de pe potențiometru

linkuri externe

(RO) IUPAC aur de carte, "potențiometru" , pe goldbook.iupac.org.

Controlul autorității	GND (DE) 4046940-2

Portal de inginerie

Portal de metrologie

[1] Potențiometre

[1]

V · D · M Componente electronice și electrice
Dispozitiv semiconductor	Circuit integrat · CMOS · Diodă ( avalanșă · DIAC · PIN · Schottky · Varicaps · LED · Triac · Zener ) · dispozitiv multiport · FET · Un fotodetector (SCR) · JFET · memristor · MOSFET ( putere ) · Transistor ( Tiristor · Transistor bipolar de joncțiune (BJT) · Tranzistor Darlington · tranzistor bipolar cu poartă izolată · Unistor de tranzistor
Regulator de voltaj	Convertor Boost · dolar Convertor · convertor Buck-boost · Convertor Cuk · Convertor Sepic · pompa de încărcare · regulator liniar
Tub de vid	Fotomultiplicator · Tub Foto · Gyrotron · clistron · magnetron · Maser · Nuvistor · tetroda · Călătorind tub val · tub Williams
Tub cu raze catodice (CRT)	Iconoscop · Monoscopio · Magic Eye · Cameră tub
Conductă de gaz plină	Cu catod rece lămpi fluorescente (CCFL) · Crossatron · Dekatron · GM · ignitrons · krytron · Lampa neon · Nixie · Rectifier mercur · tiratronice · Trigatron
Dispozitiv pasiv	Conectori (conector electric · Conectori RF ) · Cablu electric · Sârmă · Întrerupător de circuit · întrerupător · Potențiometru · Rezistor · termistor · Transformator · Varistor
Reactanţă	Condensator · Inductor · Comutator cu mercur · Oscilator de cristal · Releu