מהו פוטנציומטר: בניה ועבודה שלה

הפוטנציומטר הוא מכשיר חשמלי המשמש למדידת ה- EMF (כוח אלקטרומוטורי) של תא נתון, ההתנגדות הפנימית של תא. וגם הוא משמש להשוואת EMF של תאים שונים. זה יכול גם להשתמש בתור נגד משתנה ברוב היישומים. פוטנציומטרים אלה משמשים בכמויות אדירות בייצור ציוד אלקטרוניקה המספק דרך להתאמה מעגלים אלקטרונים כך שיתקבלו התפוקות הנכונות. למרות שהשימוש הברור ביותר שלהם חייב להיות בבקרות עוצמה ברדיו וציוד אלקטרוני אחר המשמש לאודיו.

פוטנציומטר להצמיד

תרשים הסיכה של פוטנציומטר הטרימפוט מוצג להלן. פוטנציומטרים אלה זמינים בצורות שונות וכוללים שלושה מובילים. רכיבים אלה ניתנים להצבה על קרש לחם בקלות לצורך יצירת טיפוס קל. פוטנציומטר זה כולל כפתור מעליו והוא משמש לשינוי ערכו על ידי שינויו.

הצמד את הפוטנציומטר

Pin1 (סוף קבוע): חיבור הקצה הקבוע 1 הזה יכול להיעשות לגימור אחד של נתיב ההתנגדות

Pin2 (סוף משתנה): חיבור הקצה המשתנה הזה יכול להיעשות על ידי חיבורו למגב כך שיספק מתח משתנה

Pin3 (סוף קבוע): החיבור של קצה קבוע אחר זה יכול להיעשות על ידי חיבורו לגימור אחר של נתיב ההתנגדות

כיצד לבחור פוטנציומטר?

הפוטנציומטר נקרא גם POT או נגד משתנה. אלה משמשים לספק התנגדות משתנה רק על ידי החלפת הכפתור בפוטנציומטר. הסיווג של זה יכול להיעשות על בסיס שני פרמטרים חשובים כמו התנגדות (R-ohms) ודירוג הספק (P-Watts).

פוטנציומטר

התנגדות הפוטנציומטר אחרת ערכו מחליט בעיקר כמה התנגדות הוא נותן לזרימה הנוכחית. כאשר ערך הנגד גבוה אז הערך הנמוך יותר של הזרם יזרום. חלק מהפוטנציומרים הם 500Ω, 1K אוהם, 2K אוהם, 5K אוהם, 10K אוהם, 22K אוהם, 47K אוהם, 50K אוהם, 100K אוהם, 220K אוהם, 470K אוהם, 500K אוהם, 1M.

סיווג הנגדים תלוי בעיקר בכמות הזרם שהוא מאפשר לזרום דרכו, המכונה דירוג הספק. דירוג ההספק של פוטנציומטר הוא 0.3W ולכן ניתן להשתמש בו פשוט למעגלים בעלי זרם נמוך.

ישנם עדיין כמה סוגים של פוטנציומטרים והבחירה שלהם תלויה בעיקר בצרכים מסוימים כמו הבאים.

• צורכי המבנה
• מאפייני שינוי ההתנגדות
• בחר את סוג הפוטנציומטר בהתבסס על צורכי השימוש
• בחר את הפרמטרים על פי צרכי המעגל

עקרון בנייה ועבודה

הפוטנציומטר מורכב מחוט התנגדות ארוך L המורכב ממגנום או עם קבוע וסוללה של EMF V. ידוע. מתח זה נקרא מתח תא הנהג . חבר את שני קצוות חוט ההתנגדות L למסופי הסוללה כמוצג להלן נניח שזהו סידור מעגלי ראשי.

מסוף אחד של תא אחר (ש- EMF E שלו אמור להימדד) נמצא בקצה אחד של המעגל הראשוני וקצה אחר של מסוף התא מחובר לכל נקודה על חוט ההתנגדות באמצעות גלוונומטר G. עכשיו נניח שהסדר זה הוא מעגל משני. סידור הפוטנציומטר כמוצג להלן.

בניית פוטנציומטר

עקרון העבודה הבסיסי של זה מבוסס על העובדה שנפילת הפוטנציאל על חלק כלשהו של החוט פרופורציונלית ישירות לאורך התיל, בתנאי שלחוט יש שטח חתך אחיד והזרם הקבוע שזורם דרכו. 'כשאין הבדל פוטנציאלי בין שני צמתים כלשהו יש זרם חשמלי שיזרום'.

כעת חוט הפוטנציומטר הוא למעשה חוט בעל התנגדות גבוהה (ῥ) עם שטח חתך אחיד. לפיכך, לאורך כל החוט, יש לו התנגדות אחידה. עכשיו מסוף הפוטנציומטר הזה מחובר לתא של EMF V גבוה (מזניח את ההתנגדות הפנימית שלו) שנקרא תא הנהג או מקור המתח. תן לזרם דרך הפוטנציומטר אני ו- R הוא ההתנגדות הכוללת של הפוטנציומטר.

ואז לפי חוק אוהם V = IR

אנו יודעים כי R = ῥL / A.

לפיכך, V = I ῥL / A

כמו ῥ ו- A תמיד קבועים וזרם אני נשמר קבוע על ידי ריאוסטט.

אז L ῥ / A = K (קבוע)

לפיכך, V = KL. עכשיו נניח שתא E בעל EMF נמוך יותר מאשר תא הנהג מוכנס למעגל כמוצג לעיל. תגיד שיש לו EMF E. עכשיו בחוט הפוטנציומטר תגיד באורך x הפוטנציומטר הפך ל E.

E = L ῥx / A = Kx

כאשר מכניסים תא זה למעגל כפי שמוצג איור לעיל עם בדיחה המחוברת לאורך המקביל (x), לא תהיה זרימת זרם דרך הגלוונומטר מכיוון שכאשר הפרש הפוטנציאל שווה לאפס, לא יזרום דרכו זרם. .

אז גלוונומטר G מראה זיהוי אפס. ואז האורך (x) נקרא אורך נקודת האפס. עכשיו על ידי הכרת קבוע K ואורך x. אנו יכולים למצוא את EMF הלא ידוע.

E = L ῥx / A = Kx

שנית, ניתן להשוות גם EMF של שני תאים, תנו לתא הראשון של EMF E1 נקודת null באורך = L1 והתא השני של EMF E2 מראה נקודת null באורך = L2

לאחר מכן,

E1 / E2 = L1 / L2

מדוע פוטנציומטר הוא נבחר מעל מד מתח?

כאשר אנו משתמשים במד מתח, הזרם זורם דרך המעגל, ובגלל ההתנגדות הפנימית של התא, הפוטנציאל המסוף תמיד יהיה קטן יותר מפוטנציאל התא בפועל. במעגל זה, כאשר הפרש הפוטנציאל מאוזן (באמצעות גילוי אפס של גלוונומטר), לא זרם זרם במעגל, ולכן פוטנציאל המסוף יהיה שווה לפוטנציאל התא בפועל. כדי שנוכל להבין שמד המתח מודד את הפוטנציאל המסוף של תא, אך זה מודד את פוטנציאל התא בפועל. הסמלים הסכימטיים לכך מוצגים להלן.

סמלי פוטנציומטר

סוגי פוטנציומטרים

פוטנציומטר מכונה בדרך כלל סיר. לפוטנציומטרים אלה שלושה חיבורי מסוף. מסוף אחד המחובר למגע הזזה הנקרא מגב ושני המסופים האחרים מחובר למסלול התנגדות קבוע. ניתן להעביר את המגב לאורך המסלול ההתנגדתי באמצעות בקרת הזזה לינארית או מגע 'מגב' סיבובי. גם לפקדים סיבוביים וגם ליניאריים אותה פעולה בסיסית.

הצורה הנפוצה ביותר של פוטנציומטר היא פוטנציומטר סיבובי יחיד. סוג זה של פוטנציומטר משמש לעתים קרובות בבקרת עוצמת שמע (התחדשות לוגריתמית) כמו גם ביישומים רבים אחרים. חומרים שונים משמשים לבניית פוטנציומטרים, כולל הרכב פחמן, סרמט, פלסטיק מוליך וסרט מתכת.

פוטנציומטרים סיבוביים

אלה הם הסוגים הנפוצים ביותר של פוטנציומטרים, כאשר המגב נע לאורך שביל מעגלי. פוטנציומטרים אלה משמשים בעיקר להשגת אספקת מתח משתנה לשבריר מעגלים. הדוגמה הטובה ביותר לפוטנציומטר סיבובי זה הוא בקר עוצמת הקול של טרנזיסטור רדיו שבו הכפתור המסתובב שולט על האספקה ​​הנוכחית לכיוון המגבר.

סוג זה של פוטנציומטר כולל שני מגעים סופיים שבהם ניתן למקם התנגדות עקבית במודל חצי עגול. וגם הוא כולל מסוף באמצע שקשור להתנגדות באמצעות מגע הזזה המחובר באמצעות כפתור מסתובב. ניתן לסובב את מגע ההזזה על ידי סיבוב הכפתור על ההתנגדות החצי עגולה. המתח של זה ניתן להשיג בין שני מגעי ההתנגדות והחלקה. פוטנציומטרים אלה משמשים בכל מקום בו יש צורך בבקרת מתח ברמה.

פוטנציומטרים לינאריים

בסוגים אלה של פוטנציומטרים, המגב נע לאורך שביל ליניארי. ידוע גם בשם שקופית, מחוון או דהייה. פוטנציומטר זה דומה לסוג הסיבובי אך בפוטנציומטר זה, מגע ההזזה פשוט הסתובב על הנגד בצורה לינארית. חיבור שני המסופים של הנגד מחובר על פני מקור המתח. ניתן להזיז מגע הזזה על הנגד באמצעות נתיב המחובר דרך הנגד.

מסוף הנגד מחובר לכיוון ההחלקה המחובר לגימור אחד של יציאת המעגל ומסוף אחר מחובר לגימור השני של יציאת המעגל. סוג זה של פוטנציומטר משמש בעיקר לחישוב המתח במעגל. הוא משמש למדידת ההתנגדות הפנימית של תא הסוללה ומשמש גם במערכות ערבוב של אקולייזר סאונד ומוסיקה.

פוטנציומטר מכני

ישנם סוגים שונים של פוטנציומטרים הזמינים בשוק, מכיוון שסוגים מכניים משמשים לבקרה ידנית לשינוי ההתנגדות, כמו גם את תפוקת המכשיר. עם זאת, פוטנציומטר דיגיטלי משמש לשינוי התנגדותו באופן אוטומטי בהתבסס על המצב הנתון. סוג זה של פוטנציומטר עובד במדויק כמו פוטנציומטר ואת ההתנגדות שלו ניתן לשנות באמצעות תקשורת דיגיטלית כמו SPI, I2C במקום לסובב את הכפתור ישירות.

פוטנציומטרים אלה נקראים POT בשל המבנה בצורת POT שלו. הוא כולל שלושה מסופים כמו i / p, o / p ו- GND יחד עם כפתור על פסגתו. כפתור זה פועל כמו שליטה לשליטה בהתנגדות על ידי סיבובו בשני הכיוונים כמו בכיוון השעון אחרת נגד כיוון השעון.

החיסרון העיקרי של פוטנציומטרים דיגיטליים הוא שהם פשוט מושפעים מגורמים סביבתיים שונים כגון לכלוך, אבק, לחות וכו '. בכדי להתגבר על חסרונות אלה יושמו פוטנציומטרים דיגיטליים (digiPOT). פוטנציומטרים אלה יכולים לעבוד בסביבות כמו אבק, לכלוך, לחות מבלי לשנות את פעולתו.

פוטנציומטר דיגיטלי

פוטנציומטרים דיגיטליים מכונים גם digiPOTs או נגדים משתנים המשמש לבקרת אותות אנלוגיים באמצעות מיקרו-בקרים. סוגים אלה של פוטנציומטרים נותנים התנגדות o / p המשתנה בהתאם לכניסות הדיגיטליות. לעיתים, אלה מכונים גם RDACs (ממירים דיגיטליים-אנלוגיים התנגדים). השליטה בדיגיפוט זה יכולה להיעשות על ידי אותות דיגיטליים ולא באמצעות תנועה מכנית.

כל שלב בסולם הנגד כולל מתג אחד המחובר למסוף ה- o / p של הפוטנציומטר הדיגיטלי. ניתן לקבוע את יחס ההתנגדות בפוטנציומטר דרך הצעד הנבחר מעל הסולם. באופן כללי, צעדים אלה מצוינים בערך ביט, למשל. 8 סיביות שוות ל 256 צעדים.

פוטנציומטר זה משתמש בפרוטוקולים דיגיטליים כגון I²C, אחרת SPI Bus (ממשק היקפי סידורי) לצורך איתות. רוב הפוטנציומטרים הללו משתמשים בזיכרון נדיף פשוט, כך שהם לא זכרו את מקומם ברגע שהם כיבו את מקומם וייתכן שהם יאוחסנו באמצעות ה- FPGA או המיקרו-בקר אליו הם מחוברים.

מאפיינים

ה מאפיינים של פוטנציומטר כלול את הבאים.

• זה מדויק ביותר מכיוון שהוא עובד על טכניקת ההערכה ולא על טכניקת הסטה כדי לקבוע את המתחים הלא מזוהים.
• הוא קובע את נקודת האיזון אחרת אפס אשר אינו זקוק לכוח לממד.
• הפוטנציומטר העובד נקי מהתנגדות המקור מכיוון שאין זרם זרם בכל הפוטנציומטר מכיוון שהוא מאוזן.
• המאפיינים העיקריים של פוטנציומטר זה הם רזולוציה, התחדדות, קודי הסימון והתנגדות קפיצה / כיבוי

רגישות לפוטנציומטר

ניתן להגדיר את הרגישות לפוטנציומטר כוריאציה הפוטנציאלית הפחותה שמחושבת בעזרת פוטנציומטר. רגישותו תלויה בעיקר בערך שיפוע פוטנציאלי (K). כאשר ערך השיפוט הפוטנציאלי נמוך, ההפרש הפוטנציאלי שפוטנציומטר יכול לחשב הוא קטן יותר ואז הרגישות לפוטנציומטר גבוהה יותר.

לכן, עבור הבדל פוטנציאלי נתון, הרגישות לפוטנציומטר יכולה לעלות באמצעות הגדלת אורך הפוטנציומטר. ניתן להגביר את הרגישות לפוטנציומטר מהסיבות הבאות.

• על ידי הגדלת אורך הפוטנציומטר
• על ידי הפחתת זרימת הזרם בתוך המעגל דרך ריאוסטט
• שתי הטכניקות יסייעו בהפחתת הערך של שיפוע הפוטנציאל והגברת ההתנגדות.

ההבדל בין פוטנציומטר ומד מתח

ההבדלים העיקריים בין פוטנציומטר ומד מתח נדונים בטבלת ההשוואה.

Rheostat לעומת פוטנציומטר

ההבדלים העיקריים בין ריאוסטט לפוטנציומטר נידונים בטבלת ההשוואה.

מדידת מתח באמצעות פוטנציומטר

מדידת המתח יכולה להיעשות באמצעות פוטנציומטר במעגל הוא מושג פשוט מאוד. במעגל, יש לכוונן את הריאוסטט ולהתאים את זרימת הזרם דרך הנגד כך שלכל אורך יחידה של הנגד, ניתן להוריד מתח מדויק.

כעת עלינו לתקן גימור אחד של הענף להתחלת הנגד ואילו את הקצה השני ניתן לחבר לכיוון מגע ההחלקה של הנגד באמצעות גלוונומטר. אז עכשיו עלינו להעביר את מגע ההחלקה מעל הנגד עד שהגלוונומטר יציג סטיה אפסית. ברגע שהגלוונומטר מגיע למצבי האפס שלו, עלינו לציין את קריאת המיקום בסולם הנגד ובהתבסס על כך שנוכל לגלות את המתח במעגל. להבנה טובה יותר, אנו יכולים להתאים את המתח לכל אורך יחידה של הנגד.

יתרונות

ה היתרונות של פוטנציומטר כלול את הבאים.

• אין סיכוי לקבל שגיאות מכיוון שהוא משתמש בשיטת השתקפות אפס.
• התקן יכול להיעשות על ידי שימוש ישיר בתא רגיל
• הוא משמש למדידת EMF קטנים עקב רגישות גבוהה
• בהתבסס על הדרישה, ניתן להגדיל את אורך הפוטנציומטר כדי לקבל דיוק.
• כאשר משתמשים בפוטנציומטר במעגל למדידה אז הוא אינו שואב שום זרם.
• הוא משמש למדידת ההתנגדות הפנימית של תא וכן להשוואה בין ה- e.m.f. של שני תאים אך באמצעות מד מתח זה לא אפשרי.

חסרונות

ה חסרונות של פוטנציומטר כלול את הבאים.

• השימוש בפוטנציומטר אינו נוח
• שטח החתך של חוט הפוטנציומטר צריך להיות עקבי כך שזה לא אפשרי באופן מעשי.
• בזמן ביצוע ניסוי, טמפרטורת החוט צריכה להיות יציבה אך זה קשה בגלל הזרימה הנוכחית.
• החיסרון העיקרי בכך הוא שהוא זקוק לכוח עצום כדי להזיז את המגבים או את מגעיהם. יש שחיקה בגלל תנועת המגב. אז זה מקטין את חיי המתמר
• רוחב הפס מוגבל.

תא נהג פוטנציומטר

הפוטנציומטר משמש למדידת המתח על ידי הערכת מתח המדידה על פני התנגדות הפוטנציומטר עם מתח. אז לפעולת הפוטנציומטר, צריך להיות מקור מתח שקשור למעגל של פוטנציומטר. ניתן להפעיל פוטנציומטר על ידי מקור המתח המסופק על ידי התא המכונה תא הנהג.

תא זה משמש להעברת הזרם לאורך ההתנגדות של הפוטנציומטר. ההתנגדות והמוצר הנוכחי של הפוטנציומטר יספקו מתח מלא של המכשיר. לכן, ניתן לכוונן מתח זה כדי לשנות את הרגישות של הפוטנציומטר. בדרך כלל, ניתן לעשות זאת על ידי ויסות הזרם לאורך ההתנגדות. ריאוסטט מחובר לתא הנהג בסדרה.

ניתן לשלוט על זרימת הזרם בכל ההתנגדות באמצעות ריאוסטט המחובר לתא הנהג בסדרה. אז מתח תא הנהג חייב להיות טוב יותר בהשוואה למתח הנמדד.

יישומים של פוטנציומטרים

היישומים של פוטנציומטר כוללים את הדברים הבאים.

פוטנציומטר כמפריד מתח

ניתן לעבוד על הפוטנציומטר כמו מחלק מתח כדי להשיג מתח יציאה מתכוונן באופן ידני במחוון ממתח כניסה קבוע המופעל על שני קצוות הפוטנציומטר. כעת ניתן למדוד את מתח העומס על פני RL כ-

מעגל מחלק מתח

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

בקרת שמע

פוטנציומטרים הזזה, אחד השימושים הנפוצים ביותר בפוטנציומטרים מודרניים בעלי הספק נמוך הם כמכשירים לבקרת שמע. הן סירי הזזה (פאדרים) והן פוטנציומטרים סיבוביים (ידיות) משמשים באופן קבוע להנחתת תדרים, לכוונון עוצמת הקול ולתכונות שונות של אותות שמע.

טֵלֶוִיזִיָה

פוטנציומטרים שימשו לשליטה על בהירות התמונה, הניגודיות ותגובת הצבע. פוטנציומטר שימש לעיתים קרובות לצורך התאמת 'אחיזה אנכית', שהשפיעה על הסנכרון בין אות התמונה שהתקבל לבין מעגל הטאטא הפנימי של המקלט ( רב ויברטור ).

מתמרים

אחד היישומים הנפוצים ביותר הוא מדידת תזוזה. כדי למדוד את תזוזת הגוף, הניתנת לזזה, מחוברת לאלמנט הזזה הממוקם על הפוטנציומטר. בזמן שהגוף נע, גם מיקום המחוון משתנה בהתאם כך שההתנגדות בין הנקודה הקבועה למחליק משתנה. בשל כך גם המתח על פני נקודות אלה משתנה.

שינוי ההתנגדות או המתח פרופורציונלי לשינוי תזוזת הגוף. לפיכך שינוי המתח מציין את תזוזת הגוף. זה יכול לשמש למדידת עקירה טרנספורמציה כמו גם סיבוב. מכיוון שפוטנציומטרים אלה עובדים על עקרון ההתנגדות, הם נקראים גם פוטנציומטרים התנגדותיים. לדוגמא, סיבוב הפיר עשוי לייצג זווית, ואת יחס חלוקת המתח ניתן לבצע ביחס לקוסינוס הזווית.

לפיכך, זה הכל בערך סקירה של מה זה פוטנציומטר , pinout, בנייתו, סוגים שונים, כיצד לבחור, מאפיינים, הבדלים, יתרונות, חסרונות, ויישומיו. אנו מקווים שיש לך הבנה טובה יותר של מידע זה. יתר על כן, כל שאלה בנוגע למושג זה או פרויקטים של חשמל ואלקטרוניקה אנא הוסף את הצעותיך החשובות על ידי תגובה בקטע התגובות למטה. הנה שאלה עבורך, מה תפקידו של פוטנציומטר סיבובי?