Vad är en potentiometer: konstruktion och dess arbete

Potentiometern är ett elektriskt instrument som används för att mäta EMF (elektromotorisk kraft) av en given cell, den interna resistansen hos en cell. Och det används också för att jämföra EMF för olika celler. Det kan också användas som en variabelt motstånd i de flesta applikationer. Dessa potentiometrar används i stora mängder vid tillverkning av elektronikutrustning som ger ett sätt att justera elektroniska kretsar så att rätt utgångar erhålls. Även om deras mest uppenbara användning måste vara för volymkontroller på radio och annan elektronisk utrustning som används för ljud.

Potentiometer Pin Out

Stiftdiagrammet för Trimpot-potentiometern visas nedan. Dessa potentiometrar finns i olika former och inkluderar tre ledningar. Dessa komponenter kan enkelt placeras på en brödbräda för enkel prototypning. Denna potentiometer inkluderar en ratt över den och den används för att ändra sitt värde genom att ändra den.

Stift ut ur potentiometern

Pin1 (fast ände): Anslutningen av denna fasta ände1 kan göras till en finish av den resistiva vägen

Pin2 (variabel ände): Anslutningen av denna variabla ände kan göras genom att ansluta den till torkaren så att den ger variabel spänning

Pin3 (fast slut): Anslutningen av denna andra fasta ände kan göras genom att ansluta den till en annan yta på den resistiva vägen

Hur man väljer en potentiometer?

Potentiometern kallas också ett POT- eller variabelt motstånd. Dessa används för att ge ett variabelt motstånd genom att bara byta vred på potentiometern. Klassificeringen av detta kan göras baserat på två viktiga parametrar som Resistance (R-ohm) & Power rating (P-Watt).

Potentiometer

Potentiometermotståndet, annars bestämmer dess värde huvudsakligen hur mycket motstånd det ger strömmen. När motståndsvärdet är högt kommer det mindre strömvärdet att strömma. Några av potentiometrarna är 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Klassificeringen av motstånd beror främst på hur mycket ström det tillåter att strömma genom det, vilket kallas effektklassificering. Effektbetyget för en potentiometer är 0,3 W och kan därför användas helt enkelt för kretsar med låg ström.

Det finns fortfarande flera typer av potentiometrar och deras val beror främst på vissa nödvändigheter som följande.

• Nödvändigheterna med strukturen
• Motståndsförändringsegenskaperna
• Välj typ av potentiometer baserat på användningsbehovet
• Välj parametrar baserat på kretsens nödvändigheter

Konstruktion och arbetsprincip

Potentiometern består av en lång resistiv ledning L bestående av magnum eller med konstantan och ett batteri med känd EMF V. Denna spänning kallas förarens cellspänning . Anslut de två ändarna av den resistiva ledningen L till batteripolerna som visas nedan, låt oss anta att detta är ett primärt kretsarrangemang.

En terminal av en annan cell (vars EMF E ska mätas) är i ena änden av den primära kretsen och en annan ände av cellterminalen är ansluten till vilken punkt som helst på resistivtråden genom en galvanometer G. Låt oss anta att detta arrangemang är en sekundär krets. Placeringen av potentiometern enligt bilden nedan.

Konstruktion av potentiometer

Den grundläggande arbetsprincipen för detta är baserad på det faktum att potentialens fall över vilken del av ledningen som helst är direkt proportionell mot trådens längd, förutsatt att ledningen har en enhetlig tvärsnittsarea och den konstanta strömmen som strömmar genom den. 'När det inte finns någon potentialskillnad mellan två noder finns det elektrisk ström kommer att strömma'.

Nu är potentiometertråden faktiskt en tråd med hög resistivitet (ῥ) med enhetligt tvärsnittsarea A. Således har den genom hela tråden enhetligt motstånd. Nu kallas denna potentiometeranslutning till cellen med hög EMF V (försummar dess inre motstånd) kallad drivcell eller spänningskällan. Låt strömmen genom potentiometern vara I och R är det totala motståndet för potentiometern.

Sedan av Ohms lag V = IR

Vi vet att R = ῥL / A

Således är V = I ῥL / A

Eftersom ῥ och A alltid är konstanta och strömmen hålls konstant av en reostat.

Så L ῥ / A = K (konstant)

Således är V = KL. Antag nu att en cell E med lägre EMF än drivcellen placeras i kretsen som visas ovan. Säg att den har EMF E. Nu i potentiometertråden säg längd x potentiometern har blivit E.

E = L ῥx / A = Kx

När denna cell placeras i kretsen som visas ovan i figuren med en skämt kopplad till motsvarande längd (x) kommer det inte att finnas något strömflöde genom galvanometern, för när potentialskillnaden är lika med noll kommer ingen ström att strömma genom den .

Så galvanometern G visar nolldetektering. Sedan kallas längden (x) längden på nollpunkten. Nu genom att känna till konstant K och längd x. Vi kan hitta den okända EMF.

E = L ῥx / A = Kx

För det andra kan även EMF av två celler jämföras, låt den första cellen i EMF El ges en nollpunkt i längden = L1 och den andra cellen i EMF E2 visar en nollpunkt i längden = L2

Sedan,

E1 / E2 = L1 / L2

Varför är potentiometer väljs över voltmeter?

När vi använder Voltmeter strömmar ström genom kretsen och på grund av cellens interna motstånd kommer alltid terminalpotentialen att vara mindre än den faktiska cellpotentialen. I denna krets, när potentialskillnaden är balanserad (med en Galvanometer nolldetektering), flyter ingen ström i kretsen, så terminalpotentialen kommer att vara lika med den faktiska cellpotentialen. Så vi kan förstå att voltmätaren mäter terminalens potential i en cell, men detta mäter den faktiska cellpotentialen. De schematiska symbolerna för detta visas nedan.

Potentiometersymboler

Typer av potentiometrar

En potentiometer är också allmänt känd som potten. Dessa potentiometrar har tre terminalanslutningar. En terminal ansluten till en glidkontakt som kallas en torkare och de andra två terminalerna är ansluten till ett fast motståndsspår. Torkaren kan flyttas längs motståndsspåret antingen med hjälp av en linjär glidreglage eller en roterande 'torkar' -kontakt. Både roterande och linjära kontroller har samma grundläggande funktion.

Den vanligaste formen av potentiometern är rotationspotentiometern med en varv. Denna typ av potentiometer används ofta i ljudvolymkontroll (logaritmisk avsmalning) liksom i många andra applikationer. Olika material används för att konstruera potentiometrar, inklusive kolkomposition, cermet, ledande plast och metallfilm.

Roterande potentiometrar

Dessa är den vanligaste typen av potentiometrar, där torkaren rör sig längs en cirkulär bana. Dessa potentiometrar används främst för att få en förändrad spänningsförsörjning till en bråkdel av kretsarna. Det bästa exemplet på denna roterande potentiometer är en radiotransistors volymkontroll där den roterande ratten styr strömtillförseln mot förstärkaren.

Denna typ av potentiometer innehåller två terminalkontakter där ett jämnt motstånd kan placeras i en halvcirkulär modell. Och det innehåller också en terminal i mitten som är allierad med motståndet med hjälp av en glidkontakt som är ansluten via en roterande ratt. Glidkontakten kan vridas genom att vrida vredet över det halvcirkulära motståndet. Spänningen för detta kan erhållas mellan de två motståndskontakterna och glidningen. Dessa potentiometrar används var som helst nivåspänningsstyrning är nödvändig.

Linjära potentiometrar

I dessa typer av potentiometrar rör sig torkaren längs en linjär väg. Kallas även glidpott, skjutreglage eller fader. Denna potentiometer liknar den roterande typen men i denna potentiometer roterade glidkontakten helt enkelt på motståndet linjärt. Anslutningen av motståndets två terminaler är ansluten över spänningskällan. En glidkontakt på motståndet kan flyttas med en bana som är ansluten genom motståndet.

Motståndets terminal är ansluten mot glidningen som är ansluten till en yta av kretsens utgång och en annan terminal är ansluten till den andra ytan av kretsens utgång. Denna typ av potentiometer används mest för att beräkna spänningen i en krets. Den används för att mäta battericellens interna motstånd och används även i blandningssystem för ljud- och musikutjämnare.

Mekanisk potentiometer

Det finns olika typer av potentiometrar tillgängliga på marknaden, i och med att mekaniska typer används för manuell styrning för att ändra motståndet såväl som enhetens utgång. Emellertid används en digital potentiometer för att ändra dess motstånd automatiskt baserat på det givna tillståndet. Denna typ av potentiometer fungerar exakt som en potentiometer och dess motstånd kan ändras genom digital kommunikation som SPI, I2C snarare än att vrida på ratten direkt.

Dessa potentiometrar kallas POT på grund av dess POT-formade struktur. Den innehåller tre terminaler som i / p, o / p och GND tillsammans med en ratt på toppen. Denna knopp fungerar som kontroll för att kontrollera motståndet genom att vrida den i de två riktningarna som medurs annars moturs.

Den största nackdelen med digitala potentiometrar är att de helt enkelt påverkas av olika miljöfaktorer som smuts, damm, fukt etc. För att övervinna dessa nackdelar implementerades digitala potentiometrar (digiPOT). Dessa potentiometrar kan fungera i miljöer som damm, smuts, fukt utan att ändra dess funktion.

Digital potentiometer

Digitala potentiometrar kallas också som digiPOTs eller variabla motstånd som används för att styra analoga signaler med hjälp av mikrokontroller. Dessa typer av potentiometrar ger ett o / p-motstånd som kan ändras beroende på digitala ingångar. Ibland kallas dessa också RDAC (resistiva digital-till-analoga omvandlare). Styrningen av denna digipot kan ske med digitala signaler snarare än genom mekanisk rörelse.

Varje steg på motståndsstegen innehåller en omkopplare som är ansluten till den digitala potentiometern o / p-terminal. Förhållandet mellan motståndet i potentiometern kan bestämmas genom det valda steget över stegen. I allmänhet indikeras dessa steg till exempel med ett bitvärde. 8-bitar är lika med 256 steg.

Denna potentiometer använder digitala protokoll som I²C annars SPI Bus (Serial Peripheral Interface) för signalering. De flesta av dessa potentiometrar använder helt enkelt flyktigt minne så att de inte kommer ihåg sin plats när de stängs av och deras slutliga plats kan lagras via FPGA eller mikrokontroller som de är anslutna till.

Egenskaper

De egenskaper hos en potentiometer inkluderar följande.

• Det är extremt exakt eftersom det fungerar på utvärderingstekniken snarare än avböjningstekniken för att bestämma de oidentifierade spänningarna.
• Den bestämmer balanspunkten annars noll som inte behöver kraft för dimensionen.
• Potentiometern som arbetar är fri från källans motstånd eftersom det inte finns något strömflöde genom hela potentiometern eftersom det är balanserat.
• De viktigaste egenskaperna hos denna potentiometer är upplösning, avsmalning, märkningskoder och hopp på / hopp av motstånd

Potentiometer Känslighet

Potentiometerkänsligheten kan definieras som den minsta potentiella variationen som beräknas med hjälp av en potentiometer. Dess känslighet beror främst på det potentiella gradientvärdet (K). När det potentiella gradientvärdet är lågt är potentialskillnaden som en potentiometer kan beräkna mindre, och då är potentiometern känslighet mer.

Så för en given potentiell skillnad kan potentiometerkänsligheten öka genom ökningen av potentiometerns längd. Potentiometerkänsligheten kan också ökas av följande skäl.

• Genom att öka potentiometerns längd
• Genom minskat strömflödet i kretsen genom en reostat
• Båda teknikerna hjälper till att minska värdet på den potentiella gradienten och öka resistiviteten.

Skillnad mellan potentiometer och voltmeter

De viktigaste skillnaderna mellan potentiometer och voltmeter diskuteras i jämförelsetabellen.

Reostat vs Potentiometer

De viktigaste skillnaderna mellan reostat och potentiometer diskuteras i jämförelsetabellen.

Mätning av spänning med potentiometer

Mätningen av spänning kan göras med en potentiometer i en krets är ett mycket enkelt koncept. I kretsen måste reostaten justeras och strömflödet genom motståndet kan justeras så att för varje enhetslängd på motståndet kan en exakt spänning släppas.

Nu måste vi fixa en yta av grenen till motståndets början medan den andra änden kan anslutas mot motståndets glidkontakt med en galvanometer. Så nu måste vi flytta glidkontakten över motståndet tills galvanometern visar ingen avböjning. När galvanometern når sitt nollläge måste vi notera läsavläsningen på motståndsskalan och baserat på att vi kan upptäcka spänningen i kretsen. För bättre förståelse kan vi justera spänningen för varje motståndslängd.

Fördelar

De fördelarna med potentiometer inkluderar följande.

• Det finns ingen chans att få fel eftersom den använder nollreflektionsmetoden.
• Standardiseringen kan göras genom att använda en normal cell direkt
• Den används för att mäta små emk på grund av mycket känslig
• Baserat på kravet kan potentiometerlängden ökas för att få noggrannhet.
• När potentiometern används i kretsen för mätning drar den ingen ström.
• Den används för att mäta en cells inre motstånd samt jämföra e.m.f. av två celler men med en voltmeter är det inte möjligt.

Nackdelar

De nackdelar med potentiometer inkluderar följande.

• Potentiometeranvändningen är inte bekväm
• Tvärsnittsarean för potentiometertråden bör vara konsekvent så att det inte är praktiskt möjligt.
• Under ett experiment bör ledningstemperaturen vara stabil men det är svårt på grund av strömflödet.
• Den största nackdelen med detta är att det behöver en enorm kraft för att flytta sina torkare eller glidkontakter. Det finns erosion på grund av torkarens rörelse. Så det minskar givarens liv
• Bandbredd är begränsad.

Potentiometer Driver Cell

Potentiometern används för att mäta spänningen genom att utvärdera mätspänningen över potentiometerns motstånd med spänning. Så för potentiometerdriften bör det finnas en spänningskälla som är allierad över en potentiometers krets. En potentiometer kan manövreras av den spänningskälla som tillhandahålls av cellen kallas drivcellen.

Denna cell används för att leverera strömmen genom potentiometerns motstånd. Motståndet och den nuvarande produkten från potentiometern kommer att ge enhetens fullständiga spänning. Så, denna spänning kan justeras för att ändra potentiometerns känslighet. Vanligtvis kan detta göras genom att reglera strömmen genom hela motståndet. En reostat är kopplad till drivcellen i serie.

Flödet av ström genom hela motståndet kan styras med hjälp av en reostat som är kopplad till drivcellen i serie. Så förarens cellspänning måste vara bättre jämfört med den uppmätta spänningen.

Tillämpningar av potentiometrar

Tillämpningarna av potentiometer inkluderar följande.

Potentiometer som en spänningsdelare

Potentiometern kan arbetas som en spänningsdelare för att erhålla en manuellt justerbar utspänning vid skjutreglaget från en fast ingångsspänning applicerad över de båda ändarna av potentiometern. Nu kan belastningsspänningen över RL mätas som

Spänningsdelarkrets

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

Ljudkontroll

Glidande potentiometrar, en av de vanligaste användningarna för moderna potentiometrar med låg effekt, är som ljudkontrollenheter. Både glidkrukor (faders) och roterande potentiometrar (knoppar) används regelbundet för att frekvensdämpning, justera ljudstyrka och för olika egenskaper hos ljudsignaler.

Tv

Potentiometrar användes för att kontrollera bildens ljusstyrka, kontrast och färgrespons. En potentiometer användes ofta för att justera 'vertikalt håll', vilket påverkade synkroniseringen mellan den mottagna bildsignalen och mottagarens interna svepkrets ( en multivibrator ).

Givare

En av de vanligaste applikationerna är att mäta förskjutning. För att mäta kroppens förskjutning, som är rörlig, är ansluten till det glidande elementet på potentiometern. När kroppen rör sig ändras också glidarens läge i enlighet därmed så att motståndet mellan den fasta punkten och skjutreglaget ändras. På grund av detta ändras också spänningen över dessa punkter.

Förändringen i motstånd eller spänningen är proportionell mot förändringen i kroppens förskjutning. Således indikerar spänningsförändringen kroppens förskjutning. Detta kan användas för mätning av såväl translationell som rotationsförskjutning. Eftersom dessa potentiometrar arbetar på motståndsprincipen kallas de också resistiva potentiometrar. Axelrotationen kan till exempel representera en vinkel och spänningsdelningsförhållandet kan göras proportionellt med vinkelns cosinus.

Således handlar det här om en översikt över vad som är en potentiometer , pinout, dess konstruktion, olika typer, hur man väljer, egenskaper, skillnader, fördelar, nackdelar och dess tillämpningar. Vi hoppas att du har fått en bättre förståelse för denna information. Dessutom är alla frågor angående detta koncept eller el- och elektronikprojekt , ge dina värdefulla förslag genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, vilken funktion har en roterande potentiometer?