Τι είναι ένα ποτενσιόμετρο;
Το ποτενσιόμετρο, συντομευμένο ως "γλάστρες", είναι μια αντίσταση με μηχανικό μηχανισμό ρύθμισης που μπορεί να ρυθμιστεί με το χέρι για την τιμή αντίστασης. Η ίδια η αντίσταση παρέχει μια σταθερή τιμή αντίστασης, που χρησιμοποιείται για την πρόληψη ή «περιορίζει» τη ροή του ρεύματος στο κύκλωμα. Η ουσία ενός ποτενσιόμετρου είναι μια μεταβλητή αντίσταση.
Η αρχή λειτουργίας ενός ποτενσιόμετρου είναι να ρυθμίσει την τάση εξόδου μέσω ενός διαιρέτη τάσης και να μετρήσει με ακρίβεια το δυναμικό, το οποίο είναι και η προέλευση του ονόματος "ποτενσιόμετρο". Το σήμα εξόδου που παράγουν είναι ανάλογο με τη φυσική θέση της βούρτσας στο στοιχείο αντίστασης και ως παθητικό στοιχείο, το ποτενσιόμετρο μπορεί να λειτουργήσει χωρίς πρόσθετη τροφοδοσία ή κύκλωμα ρεύματος.
Μια σύντομη ιστορία ποτενσιόμετρων
Στο πλαίσιο της ταχείας ανάπτυξης στην έρευνα και την ανάπτυξη εξουσίας στις αρχές του 19ου αιώνα, πολλοί άνθρωποι άρχισαν να διερευνούν μεθόδους για τον έλεγχο της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας σε συσκευές ή κυκλώματα. Η έννοια του ποτενσιόμετρου δεν προτάθηκε μέχρι το 1841. Το 1872, ο Thomas Edison εφευρέθηκε το πρώτο πρακτικό ποτενσιόμετρο άνθρακα.
Τα σύγχρονα ποτενσιόμετρα έχουν μικρότερους όγκους και υψηλότερη ακρίβεια και έρχονται σε διάφορους τύπους και μορφές συσκευασίας σύμφωνα με τις απαιτήσεις εφαρμογής. Χρησιμοποιούνται ευρέως για να ρυθμίσουν τη φωτεινότητα, τον όγκο, τα σήματα ήχου, καθώς και τη φωτεινότητα και το χρώμα του βίντεο και μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρες θέσης.
Πώς λειτουργεί ένα ποτενσιόμετρο;
Εσωτερική αρχή λειτουργίας του ποτενσιόμετρου περιστροφικού
Η αντίσταση ενός αντικειμένου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, ένας από τους οποίους είναι το μήκος του. Όταν το υλικό και η διατομή είναι τα ίδια, η αντίσταση ενός αντικειμένου με μήκος 10 εκατοστών είναι το ήμισυ εκείνης ενός αντικειμένου με μήκος 20 εκατοστών. Το ποτενσιόμετρο χρησιμοποιεί αυτήν την αρχή. Ρυθμίζοντας τη γραμμική ή περιστροφική θέση της συρόμενης επαφής στο ενιαίο στοιχείο αντίστασης, το ποτενσιόμετρο μπορεί να αλλάξει το μήκος της τρέχουσας διαδρομής, ρυθμίζοντας έτσι την έξοδο.
Η τάση εισόδου εφαρμόζεται σε ολόκληρο το στοιχείο αντίστασης, ενώ η τάση εξόδου είναι η πτώση τάσης μεταξύ του σταθερού στοιχείου αντίστασης και της ολίσθησης. Η θέση της ολίσθησης επαφής καθορίζει την τάση εισόδου που εφαρμόζεται στο κύκλωμα.
Λόγω της ανάγκης διαίρεσης της ισχύος εισόδου, τα ποτενσιόμετρα σπάνια χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ισχύος που υπερβαίνει το 1 watt, καθώς η υπερβολική ισχύς μπορεί να οδηγήσει σε απαράδεκτη θέρμανση. Αντίθετα, τα ποτενσιόμετρα ελέγχουν άλλα συστατικά ρυθμίζοντας αναλογικά σήματα. Για παράδειγμα, ένας απλός ρυθμιστής φωτός χρησιμοποιεί ένα ποτενσιόμετρο για τον έλεγχο ενός τριών τερματικών αμφίδρομων θυρίστορ (Triac) για να ρυθμίσει τη φωτεινότητα του φωτός.
Τύποι ποτενσιόμετρων
Τα ποτενσιόμετρα διαιρούνται κυρίως σε δύο κατηγορίες: αναλογικά ποτενσιόμετρα και ψηφιακά ποτενσιόμετρα.
Analog Potentiometer: Ελέγξτε την έξοδο με χειροκίνητα μηχανικά εξαρτήματα, συνήθως σε δύο μορφές: γραμμική και περιστροφική
Περιστροφικό ποτενσιόμετρο: Περιστρέφοντας ένα κουμπί ή έναν άξονα, η αντίσταση και η έξοδος μπορεί να αλλάξει. Η έκδοση χωρίς άξονα χρησιμοποιεί ένα κατσαβίδι για ρύθμιση, που συνήθως αναφέρεται ως trimmer.
Γραμμικό ποτενσιόμετρο: αλλάζει αντίσταση με συρόμενη, κατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν γραμμική σχέση.
Ψηφιακό ποτενσιόμετρο: Ρυθμίζει την έξοδο μέσω ψηφιακών σημάτων χωρίς την ανάγκη μηχανικής λειτουργίας. Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στη συζήτηση αναλογικών ποτενσιόμετρων.
Άλλοι τύποι αναλογικών ποτενσιόμετρων
Σύμφωνα με τις απαιτήσεις εφαρμογής, τα αναλογικά ποτενσιόμετρα περιλαμβάνουν επίσης τους ακόλουθους υποτύπους:
Προεπιλογές και ρυθμιστές: Στοιχεία τοποθετημένων σε μικρά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται για εντοπισμό σφαλμάτων και βαθμονόμησης.
Διπλό ποτενσιόμετρο: Ο συνδυασμός δύο ποτενσιόμετρων σε έναν μόνο άξονα μπορεί να ρυθμίσει ταυτόχρονα δύο σήματα.
Σερβοκίνητο ποτενσιόμετρο: ένα ποτενσιόμετρο συνδεδεμένο με έναν περιστρεφόμενο άξονα (όπως έναν κινητήρα) για ανίχνευση θέσης.
Λογαριθμικό ποτενσιόμετρο: Η αντίσταση αλλάζει λογαριθμικά και χρησιμοποιείται συνήθως για την ρύθμιση του όγκου.
Ο ομοαξονικό ποτενσιόμετρο: Δύο περιστροφικά ποτενσιόμετρα εγκαθίστανται ομοιόμορφα για πολυλειτουργικό έλεγχο.
Παρουσιάζοντας ποτενσιόμετρο: Ρυθμίζει την αντίσταση με συρόμενη, κατάλληλη για μίξερ ή ισοσταθμιστές.
Ηλεκτρική συρόμενη ποτενσιόμετρο: οδηγείται από έναν μικρό κινητήρα DC, που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο αυτοματισμού.
Ενιαία στροφή και ποτενσιόμετρα πολλαπλών στροφών: κατάλληλα για εφαρμογές συνηθισμένων και υψηλής ακρίβειας αντίστοιχα.
Η διαφορά μεταξύ των ποτενσιόμετρων και των ρεομέτητων
Τα ποτενσιόμετρα είναι τρία τερματικά συστατικά που χρησιμοποιούνται συνήθως για τον έλεγχο τάσης. Οι μεταφορείς είναι δύο τερματικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για τον τρέχοντα έλεγχο. Ένα ποτενσιόμετρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μεταβλητή αντίσταση αποσυνδέοντας το ένα άκρο. Οι μεταβλητές είναι ως επί το πλείστον αντιστάσεις τραυμάτων υψηλής ισχύος που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο υψηλού ρεύματος των λαμπτήρων ή των κινητήρων.
Ποτενσιόμετρο και περιστροφικός κωδικοποιητής
Ο περιστροφικός κωδικοποιητής μετατρέπει τη γωνιακή μετατόπιση του άξονα σε ένα ψηφιακό σήμα, το οποίο είναι διαφορετικό στη δομή και το σκοπό από τα ποτενσιόμετρα. Τα ποτενσιόμετρα είναι αναλογικές συσκευές που είναι εύκολο να ρυθμιστούν, ενώ οι περιστροφικοί κωδικοποιητές είναι ψηφιακές συσκευές με υψηλή ακρίβεια, αλλά απαιτούν πρόσθετα κυκλώματα για να μεταφράζουν σήματα.
Παράμετροι απόδοσης των ποτενσιόμετρων
Αντίσταση: Η συνολική τιμή αντίστασης του ποτενσιόμετρου.
Ονομαστική ισχύς: Μέγιστη ανεκτή ισχύς.
Ανάλυση: Η ακρίβεια εξαρτάται από την κίνηση της βούρτσας.
Συιτωρωμένος θόρυβος: Ηλεκτρικός θόρυβος που παράγεται από εσωτερική επαφή.
Συντελεστής θερμοκρασίας: Ο βαθμός στον οποίο η αντίσταση αλλάζει με τη θερμοκρασία.
Μηχανική διάρκεια ζωής: αριθμός κύκλων.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ποτενσιόμετρων
Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν απλό σχεδιασμό, χαμηλό κόστος, βολική λειτουργία και ευρύ φάσμα τιμών αντίστασης. Τα μειονεκτήματα είναι περιορισμένα εύρος ζώνης, εύκολη φθορά και πιθανή παραγωγή ηλεκτρικού θορύβου.
Κοινές εφαρμογές
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα ποτενσιόμετρα χρησιμοποιούνται συνήθως σε συσκευές ήχου ήχου και βίντεο για τον έλεγχο των παραμέτρων όπως ο όγκος, η φωτεινότητα, η αντίθεση και το χρώμα. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση τάσης στον εξοπλισμό δοκιμών, καθώς και την ανίχνευση θέσης στα συστήματα ελέγχου και αυτοματισμού. Η ευελιξία των ποτενσιόμετρων και οι δυνατότητές τους ως μεταβλητές αντιστάσεις όχι μόνο τους περιορίζουν σε αυτές τις κοινές εφαρμογές, αλλά και επεκτείνονται σε σχεδόν όλες τις αναλογικές και πολλές ψηφιακές εφαρμογές. Εφόσον είναι απαραίτητο να ελέγξετε ενεργά το κύκλωμα ή να λάβετε ανατροφοδότηση από το κύκλωμα, τα ποτενσιόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική λύση.
συνοψίζω
Το ποτενσιόμετρο είναι μια σχετικά απλή συσκευή που χρησιμοποιεί ώριμη τεχνολογία για την επίτευξη λειτουργιών ελέγχου τάσης ή μέτρησης σε διάφορες ηλεκτρονικές ή ηλεκτρικές συσκευές και συστήματα. Μπορούν επίσης να αισθάνονται με ακρίβεια και να μετρήσουν γραμμική ή περιστροφική κίνηση.
