Wat is een potentiometer: constructie en zijn werking

De Potentiometer is een elektrisch instrument dat wordt gebruikt om de EMF (elektromotorische kracht) van een bepaalde cel, de interne weerstand van een cel. En het wordt ook gebruikt om de EMF's van verschillende cellen te vergelijken. Het kan ook als variabele weerstand in de meeste toepassingen. Deze potentiometers worden in grote hoeveelheden gebruikt bij de fabricage van elektronische apparatuur die een manier van afstellen biedt elektronische schakelingen zodat de juiste outputs worden verkregen. Hoewel hun meest voor de hand liggende gebruik moet zijn voor volumeregelingen op radio's en andere elektronische apparatuur die voor audio wordt gebruikt.

Potentiometerpen uit

Het pin-diagram van de Trimpot-potentiometer wordt hieronder weergegeven. Deze potentiometers zijn verkrijgbaar in verschillende vormen en bevatten drie kabels. Deze componenten kunnen eenvoudig op een breadboard worden geplaatst voor eenvoudige prototyping. Deze potentiometer heeft een knop erover en wordt gebruikt om de waarde te veranderen door deze te veranderen.

Pin uit potentiometer

Pin1 (vast uiteinde): De verbinding van dit vaste uiteinde1 kan worden gedaan met een uiteinde van het weerstandspad

Pin2 (variabel einde): De aansluiting van dit variabele uiteinde kan worden gedaan door het op de wisser aan te sluiten, zodat het een variabele spanning levert

Pin3 (vast uiteinde): De verbinding van dit andere vaste uiteinde kan worden gedaan door het te verbinden met een andere afwerking van het weerstandspad

Hoe een potentiometer selecteren?

De potentiometer wordt ook wel een POT of variabele weerstand genoemd. Deze worden gebruikt om een ​​variabele weerstand te bieden door simpelweg de knop op de potentiometer te veranderen. De classificatie hiervan kan worden gedaan op basis van twee belangrijke parameters, zoals weerstand (R-ohm) en vermogen (P-watt).

Potentiometer

De weerstand van de potentiometer, anders bepaalt de waarde vooral hoeveel weerstand hij geeft aan de stroom. Wanneer de weerstandswaarde hoog is, zal de minste stroomwaarde vloeien. Enkele van de potentiometers zijn 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

De classificatie van weerstanden hangt voornamelijk af van hoeveel stroom er doorheen kan stromen, wat bekend staat als vermogen. Het vermogen van een potentiometer is 0,3 W en daarom kan deze eenvoudig worden gebruikt voor zwakstroomcircuits.

Er zijn nog steeds verschillende soorten potentiometers en hun selectie hangt voornamelijk af van bepaalde benodigdheden zoals de volgende.

• De benodigdheden van de structuur
• De kenmerken van de weerstandsverandering
• Kies het soort potentiometer op basis van de gebruiksbehoeften
• Kies de parameters op basis van de behoeften van het circuit

Constructie- en werkingsprincipe

De potentiometer bestaat uit een lange resistieve draad L gemaakt van magnum of met constantaan en een batterij met bekende EMF V. Deze spanning wordt genoemd driver cel spanning ​Verbind de twee uiteinden van de resistieve draad L met de accuklemmen zoals hieronder getoond, laten we aannemen dat dit een primair circuit is.

De ene aansluiting van een andere cel (waarvan de EMF E moet worden gemeten) bevindt zich aan het ene uiteinde van het primaire circuit en een ander uiteinde van de celterminal is verbonden met een willekeurig punt op de weerstandsdraad via een galvanometer G. Laten we nu aannemen dat deze opstelling is een secundair circuit. De opstelling van de potentiometer zoals hieronder weergegeven.

Constructie van Potentiometer

Het basiswerkprincipe hiervan is gebaseerd op het feit dat de val van het potentiaal over een deel van de draad recht evenredig is met de lengte van de draad, op voorwaarde dat de draad een uniform dwarsdoorsnedeoppervlak heeft en de constante stroom die er doorheen vloeit. 'Als er geen potentiaalverschil is tussen twee knooppunten, zal er elektrische stroom vloeien'.

Nu is de potentiometerdraad eigenlijk een draad met een hoge soortelijke weerstand (ῥ) met een gelijkmatig dwarsdoorsnedeoppervlak A. Het heeft dus door de hele draad een gelijkmatige weerstand. Nu is deze potentiometeraansluiting verbonden met de cel met hoge EMF V (waarbij de interne weerstand wordt verwaarloosd), de stuurcel of de spanningsbron. Laat de stroom door de potentiometer I zijn en R is de totale weerstand van de potentiometer.

Dan volgens de wet van Ohms V = IR

We weten dat R = ῥL / A

Dus V = I ῥL / A

Omdat ῥ en A altijd constant zijn en stroom I constant wordt gehouden door een reostaat.

Dus L ῥ / A = K (constant)

Dus V = KL. Stel nu dat een cel E met een lagere EMF dan de stuurcel in het circuit wordt geplaatst zoals hierboven weergegeven. Stel dat het EMF E heeft. Zeg nu in de potentiometerdraad eindelijk x de potentiometer is E.

E = L ῥx / A = Kx

Wanneer deze cel in het circuit wordt geplaatst zoals hierboven weergegeven, met een jokey verbonden met de overeenkomstige lengte (x), zal er geen stroom door de galvanometer stromen, omdat wanneer het potentiaalverschil gelijk is aan nul, er geen stroom doorheen zal stromen .

Dus de galvanometer G toont nuldetectie. De lengte (x) wordt dan de lengte van het nulpunt genoemd. Nu door de constante K en de lengte x te kennen. We kunnen de onbekende EMF vinden.

E = L ῥx / A = Kx

Ten tweede kan EMF van twee cellen ook worden vergeleken, laat de eerste cel van EMF E1 een nulpunt geven met een lengte = L1 en de tweede cel van EMF E2 een nulpunt laten zien op lengte = L2

Vervolgens,

E1 / E2 = L1 / L2

Waarom is de potentiometer gekozen boven voltmeter?

Wanneer we een voltmeter gebruiken, stroomt er stroom door het circuit en vanwege de interne weerstand van de cel zal het eindpotentiaal altijd kleiner zijn dan het werkelijke celpotentieel. In dit circuit, wanneer het potentiaalverschil is gebalanceerd (met behulp van een galvanometer-nuldetectie), vloeit er geen stroom in het circuit, dus het aansluitpotentiaal is gelijk aan het werkelijke celpotentieel. We kunnen dus begrijpen dat de voltmeter het eindpotentiaal van een cel meet, maar dit meet het werkelijke celpotentieel. De schematische symbolen hiervan worden hieronder weergegeven.

Potentiometer symbolen

Soorten potentiometers

Een potentiometer is ook algemeen bekend als pot. Deze potentiometers hebben drie klemverbindingen. Een terminal is verbonden met een schuifcontact dat een wisser wordt genoemd en de andere twee terminals zijn verbonden met een vast weerstandsspoor. De wisser kan langs het resistieve spoor worden bewogen door middel van een lineaire schuifregelaar of een roterend “wisser” -contact. Zowel de draaiknop als de lineaire bediening hebben dezelfde basisbediening.

De meest voorkomende vorm van de potentiometer is de draaipotentiometer met enkele draaiing. Dit type potentiometer wordt vaak gebruikt bij het regelen van het audiovolume (logaritmische taper) en in vele andere toepassingen. Er worden verschillende materialen gebruikt om potentiometers te construeren, waaronder koolstofsamenstelling, cermet, geleidend plastic en metaalfilm.

Roterende potentiometers

Dit zijn het meest voorkomende type potentiometers, waarbij de wisser langs een cirkelvormig pad beweegt. Deze potentiometers worden voornamelijk gebruikt om een ​​veranderlijke spanningstoevoer naar een fractie van circuits te krijgen. Het beste voorbeeld van deze draaipotentiometer is de volumeregelaar van een radiotransistor, waarbij de draaiknop de stroomtoevoer naar de versterker regelt.

Dit soort potentiometer bevat twee aansluitcontacten waar een consistente weerstand kan worden gelokaliseerd in een halfcirkelvormig model. En het bevat ook een terminal in het midden die is verbonden met de weerstand door middel van een schuifcontact dat is verbonden via een draaiknop. Het schuifcontact kan worden gedraaid door de knop over de halfronde weerstand te draaien. De spanning hiervan kan worden verkregen tussen de twee contacten van weerstand en het glijden. Deze potentiometers worden overal gebruikt waar spanningsregeling nodig is.

Lineaire potentiometers

Bij dit soort potentiometers beweegt de wisser langs een lineair pad. Ook bekend als schuifpot, schuifregelaar of fader. Deze potentiometer is vergelijkbaar met het roterende type, maar bij deze potentiometer draait het schuifcontact eenvoudig lineair op de weerstand. De verbinding van de twee aansluitingen van de weerstand is verbonden met de spanningsbron. Een schuifcontact op de weerstand kan worden verplaatst via een pad dat door de weerstand is verbonden.

De aansluiting van de weerstand is verbonden met de schuif die is verbonden met de ene afwerking van de uitgang van het circuit en een andere aansluiting is verbonden met de andere afwerking van de uitgang van het circuit. Dit soort potentiometer wordt meestal gebruikt om de spanning in een circuit te berekenen. Het wordt gebruikt om de interne weerstand van de batterijcel te meten en wordt ook gebruikt in de mixsystemen van geluids- en muziek-equalizer.

Mechanische Potentiometer

Er zijn verschillende soorten potentiometers beschikbaar op de markt, in die zin dat mechanische typen worden gebruikt voor handmatige besturing om zowel de weerstand als de output van het apparaat te veranderen. Er wordt echter een digitale potentiometer gebruikt om de weerstand automatisch te wijzigen op basis van de gegeven toestand. Dit type potentiometer werkt nauwkeurig als een potentiometer en de weerstand kan worden gewijzigd via digitale communicatie zoals SPI, I2C in plaats van direct aan de knop te draaien.

Deze potentiometers worden POT genoemd vanwege de POT-vormige structuur. Het bevat drie terminals zoals i / p, o / p en GND, samen met een knop op het toppunt. Deze knop werkt als een controle om de weerstand te regelen door hem in de twee richtingen te draaien, zoals met de klok mee, anders tegen de klok in.

Het belangrijkste nadeel van digitale potentiometers is dat ze simpelweg worden beïnvloed door verschillende omgevingsfactoren zoals vuil, stof, vocht, etc. Om deze nadelen te overwinnen, werden digitale potentiometers (digiPOT) geïmplementeerd. Deze potentiometers kunnen werken in omgevingen zoals stof, vuil en vocht zonder de werking te veranderen.

Digitale Potentiometer

Digitale potentiometers worden ook wel digiPOTs of variabele weerstanden die wordt gebruikt om analoge signalen te besturen met behulp van microcontrollers. Dit soort potentiometers geeft een o / p-weerstand die kan worden gewijzigd afhankelijk van digitale ingangen. Soms worden deze ook wel RDAC's (resistieve digitaal-naar-analoog converters) genoemd. De besturing van deze digipot kan worden gedaan door middel van digitale signalen in plaats van door mechanische beweging.

Elke trede op de weerstandsladder bevat een schakelaar die is aangesloten op de o / p-klem van de digitale potentiometer. De verhouding van de weerstand in de potentiometer kan worden bepaald via de gekozen trede over de ladder. Over het algemeen worden deze stappen aangegeven met bijvoorbeeld een bitwaarde. 8-bits zijn gelijk aan 256 stappen.

Deze potentiometer gebruikt digitale protocollen zoals I²C of SPI Bus (Serial Peripheral Interface) voor signalering. De meeste van deze potentiometers gebruiken eenvoudigweg vluchtig geheugen, zodat ze zich hun plaats niet herinneren als ze eenmaal zijn uitgeschakeld en hun laatste plaats kan worden opgeslagen via de FPGA of microcontroller waarmee ze zijn verbonden.

Kenmerken

De kenmerken van een potentiometer omvatten de volgende.

• Het is uiterst nauwkeurig omdat het werkt op de evaluatietechniek in plaats van op de afbuigingstechniek om de niet-geïdentificeerde spanningen te bepalen.
• Het bepaalt het balanspunt dat anders nul is en geen kracht nodig heeft voor de dimensie.
• De werking van de potentiometer is vrij van de weerstand van de bron, aangezien er geen stroom door de potentiometer loopt omdat deze in balans is.
• De belangrijkste kenmerken van deze potentiometer zijn resolutie, versmalling, de markeercodes en hop-on / hop off-weerstand

Potentiometer gevoeligheid

De gevoeligheid van de potentiometer kan worden gedefinieerd als de kleinste potentiële variatie die wordt berekend met behulp van een potentiometer. De gevoeligheid hangt voornamelijk af van de potentiële gradiëntwaarde (K). Als de potentiële gradiëntwaarde laag is, is het potentiële verschil dat een potentiometer kan berekenen kleiner, en is de gevoeligheid van de potentiometer groter.

Dus voor een gegeven potentiële ongelijkheid kan de gevoeligheid van de potentiometer toenemen door de lengte van de potentiometer. De gevoeligheid van de potentiometer kan ook worden verhoogd om de volgende redenen.

• Door de lengte van de potentiometer te vergroten
• Door de stroom van stroom in het circuit door een reostaat te verminderen
• Beide technieken zullen helpen bij het verminderen van de waarde van de potentiële gradiënt en het verhogen van de soortelijke weerstand.

Verschil tussen potentiometer en voltmeter

De belangrijkste verschillen tussen potentiometer en voltmeter worden besproken in de vergelijkingstabel.

Rheostat vs Potentiometer

De belangrijkste verschillen tussen reostaat en potentiometer worden besproken in de vergelijkingstabel.

Meting van spanning door potentiometer

Het meten van spanning kan worden gedaan met behulp van een potentiometer in een circuit is een heel eenvoudig concept. In het circuit moet de reostaat worden aangepast en kan de stroom door de weerstand worden aangepast zodat voor elke eenheidslengte van de weerstand een exacte spanning kan worden verlaagd.

Nu moeten we de ene afwerking van de aftakking aan het begin van de weerstand bevestigen, terwijl het andere uiteinde met een galvanometer op het glijcontact van de weerstand kan worden aangesloten. Dus nu moeten we het schuifcontact over de weerstand verplaatsen totdat de galvanometer nul doorbuiging aangeeft. Zodra de galvanometer zijn nultoestanden bereikt, moeten we de positiemeting op de weerstandsschaal noteren en op basis daarvan kunnen we de spanning in het circuit ontdekken. Voor een beter begrip kunnen we de spanning aanpassen voor elke lengte-eenheid van de weerstand.

Voordelen

De voordelen van potentiometer omvatten de volgende.

• Er is geen kans op fouten omdat het de nulreflectiemethode gebruikt.
• De standaardisatie kan worden gedaan door rechtstreeks een normale cel te gebruiken
• Het wordt gebruikt om kleine emf's te meten vanwege zeer gevoelig
• Op basis van de vereiste kan de lengte van de potentiometer worden vergroot om nauwkeurigheid te verkrijgen.
• Als de potentiometer in het circuit wordt gebruikt om te meten, trekt deze geen stroom.
• Het wordt gebruikt om de inwendige weerstand van een cel te meten en om de e.m.f. van twee cellen, maar met een voltmeter is het niet mogelijk.

Nadelen

De nadelen van potentiometer omvatten de volgende.

• Het gebruik van de potentiometer is niet handig
• De doorsnede van de potentiometerdraad moet consistent zijn, zodat dit praktisch niet mogelijk is.
• Tijdens het uitvoeren van een experiment moet de draadtemperatuur stabiel zijn, maar dit is moeilijk vanwege de stroom.
• Het belangrijkste nadeel hiervan is dat het een enorme kracht nodig heeft om hun wisser of schuifcontacten te verplaatsen. Er is erosie door de beweging van de wisser. Het verkort dus de levensduur van de transducer
• De bandbreedte is beperkt.

Potentiometer-stuurcel

De potentiometer wordt gebruikt om de spanning te meten door de meetspanning over de weerstand van de potentiometer te evalueren met spanning. Dus voor de werking van de potentiometer moet er een spanningsbron zijn die verbonden is met het circuit van een potentiometer. Een potentiometer kan worden bediend door de spanningsbron die wordt geleverd door de cel, de zogenaamde stuurcel.

Deze cel wordt gebruikt om de stroom door de weerstand van de potentiometer heen te leveren. De weerstand en het huidige product van de potentiometer zorgen voor een volledige spanning van het apparaat. Deze spanning kan dus worden aangepast om de gevoeligheid van de potentiometer te veranderen. Meestal kan dit worden gedaan door de stroom door de weerstand te regelen. Een reostaat is in serie verbonden met de stuurcel.

De stroomstroom door de weerstand kan worden geregeld met behulp van een reostaat die in serie is verbonden met de aandrijfcel. De spanning van de stuurcel moet dus beter zijn in vergelijking met de gemeten spanning.

Toepassingen van potentiometers

De toepassingen van potentiometer omvatten de volgende.

Potentiometer als spanningsdeler

De potentiometer kan worden bewerkt als een spanningsdeler om een ​​handmatig instelbare uitgangsspanning bij de schuifregelaar te verkrijgen van een vaste ingangsspanning die over de twee uiteinden van de potentiometer wordt aangelegd. Nu kan de belastingsspanning over RL worden gemeten als

Spanningsdeler Circuit

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

Audiobediening

Schuifpotmeters, een van de meest voorkomende toepassingen voor moderne potentiometers met laag vermogen, zijn als audiobesturingsapparatuur. Zowel schuifpotten (faders) als draaipotentiometers (knoppen) worden regelmatig gebruikt om de frequentie te verzwakken, de luidheid aan te passen en voor verschillende karakteristieken van audiosignalen.

Televisie

Potentiometers werden gebruikt om de helderheid, het contrast en de kleurrespons van het beeld te regelen. Een potentiometer werd vaak gebruikt om de 'vertical hold' aan te passen, wat de synchronisatie tussen het ontvangen beeldsignaal en het interne sweepcircuit van de ontvanger beïnvloedde ( een multi-vibrator ​

Transducers

Een van de meest voorkomende toepassingen is het meten van verplaatsing. Om de verplaatsing van het lichaam te meten, dat beweegbaar is, is verbonden met het schuifelement dat zich op de potentiometer bevindt. Terwijl het lichaam beweegt, verandert de positie van de schuif ook dienovereenkomstig, zodat de weerstand tussen het vaste punt en de schuifregelaar verandert. Hierdoor verandert ook de spanning over deze punten.

De verandering in weerstand of de spanning is evenredig met de verandering in de verplaatsing van het lichaam. De spanningsverandering geeft dus de verplaatsing van het lichaam aan. Dit kan worden gebruikt voor het meten van translatie- en rotatieverplaatsing. Omdat deze potentiometers werken volgens het weerstandsprincipe, worden ze ook wel de resistieve potentiometers genoemd. De asrotatie kan bijvoorbeeld een hoek vertegenwoordigen, en de spanningsdelingsverhouding kan evenredig worden gemaakt met de cosinus van de hoek.

Dit gaat dus allemaal over een overzicht van wat een Potentiometer is , pinout, de constructie, verschillende typen, hoe te selecteren, kenmerken, verschillen, voordelen, nadelen en de toepassingen. We hopen dat u deze informatie beter begrijpt. Verder kunnen eventuele vragen over dit concept of elektrische en elektronische projecten , geef alstublieft uw waardevolle suggesties door te reageren in de commentaarsectie hieronder. Hier is een vraag voor u: Wat is de functie van een draaipotentiometer?