Войти
 Типичный однооборотный потенциометр | |
| Тип | Пассивный |
|---|---|
| Электронный символ | |
 (стандарт IEC).  (стандарт ANSI) | |
A потенциометр представляет собой трех- контактный резистор с скользящим или вращающимся контакт, образующий регулируемый делитель напряжения. Если используются только две клеммы, один конец и стеклоочиститель, он действует как переменный резистор или реостат .
Измерительный прибор, называемый потенциометром, по сути, делитель напряжения, используемый для измерения электрического потенциала (напряжения); компонент является реализацией того же принципа, отсюда и его название.
Потенциометры обычно используются для управления электрическими устройствами, такими как регуляторы громкости на аудиооборудовании. Потенциометры, приводимые в действие механизмом, могут использоваться в качестве датчиков положения , например, в джойстике. Потенциометры редко используются для непосредственного управления значительной мощностью (более ватт ), поскольку мощность, рассеиваемая в потенциометре, была бы сопоставима с мощностью управляемой нагрузки.
В электронной промышленности существует ряд терминов, используемых для описания определенных типов потенциометров:
Рисунок потенциометра в разрезе, показывающий детали: (A) вал, (B) неподвижный резистивный элемент из углеродной композиции, (C) Грязесъемник из фосфористой бронзы, (D) вал, прикрепленный к дворнику, клеммы (E, G), подключенные к концам резистивного элемента, клемма (F), подключенная к дворнику. Механический упор (H) предотвращает вращение за пределы конечных точек. 
Однооборотный потенциометр со снятым металлическим корпусом, чтобы обнажить контакты стеклоочистителя и резистивную дорожку Потенциометры состоят из резистивного элемента, скользящего контакта ( дворник), который перемещается вдоль элемента, обеспечивая хороший электрический контакт с одной его частью, электрические клеммы на каждом конце элемента, механизм, который перемещает дворник от одного конца к другому, и корпус, содержащий элемент и дворник.
Многие недорогие потенциометры состоят из резистивного элемента (B на чертеже в разрезе), образованного дугой окружности, обычно немного меньше полного оборота, и скребка (C), скользящего по этому элементу при вращении, электрический контакт. Резистивный элемент может быть плоским или угловым. Каждый конец резистивного элемента подключен к клемме (E, G) на корпусе. Стеклоочиститель подключается к третьей клемме (F), обычно между двумя другими. На панельных потенциометрах стеклоочиститель обычно является центральным контактом из трех. Для однооборотных потенциометров этот стеклоочиститель обычно проходит менее одного оборота вокруг контакта. Единственная точка попадания загрязнений - это узкое пространство между валом и корпусом, в котором он вращается.
Другой тип - потенциометр с линейным ползунком, который имеет грязесъемник, который скользит по линейному элементу, а не вращается. Загрязнение потенциально может попасть в любую часть прорези, в которую входит ползун, что затрудняет эффективное уплотнение и снижает долговременную надежность. Преимущество ползункового потенциометра заключается в том, что положение ползунка дает визуальную индикацию его настройки. В то время как настройку поворотного потенциометра можно увидеть по положению метки на ручке, набор ползунков может дать визуальное представление о настройках, как в графическом эквалайзере или фейдерах на микшерном пульте.
Резистивный элемент недорогих потенциометров часто изготавливается из графита. Другие используемые материалы включают резистивную проволоку, частицы углерода в пластике и смесь керамики и металла, называемую керметом. В потенциометрах с токопроводящей дорожкой используются пасты для резисторов из токопроводящих полимеров, которые содержат износостойкие смолы и полимеры, растворители и смазочные материалы в дополнение к углю, который обеспечивает проводящие свойства.
Монтаж на печатной плате подстроечный резистор потенциометры, или «подстроечные потенциометры», предназначенные для нечастой регулировки 
Электронный символ для предварительно установленного потенциометра Многооборотные потенциометры также управляются вращением вала, но на несколько оборотов а не меньше, чем полный оборот. Некоторые многооборотные потенциометры имеют линейный резистивный элемент со скользящим контактом, перемещаемый ходовым винтом; другие имеют спиральный резистивный элемент и стеклоочиститель, который совершает 10, 20 или более полных оборотов, перемещаясь по спирали при ее вращении. Многооборотные потенциометры, как доступные для пользователя, так и предварительно установленные, позволяют выполнять более точные настройки; поворот на один и тот же угол изменяет настройку, как правило, на одну десятую больше, чем для простого поворотного потенциометра.
A Струнный потенциометр представляет собой многооборотный потенциометр, управляемый прикрепленной катушкой с проволокой, вращающейся против пружины, что позволяет преобразовывать линейное положение в переменное сопротивление.
Доступные для пользователя поворотные потенциометры могут быть оснащены переключателем, который обычно срабатывает при крайнем повороте против часовой стрелки. До того, как цифровая электроника стала нормой, такой компонент использовался, чтобы позволить радио и телевизионным приемникам и другому оборудованию включаться на минимальной громкости с слышимым щелчком, затем громкость увеличивалась поворотом ручки. Несколько элементов сопротивления могут быть объединены вместе с их скользящими контактами на одном валу, например, в стереоусилителях звука для регулировки громкости. В других приложениях, таких как бытовые осветительные диммеры, нормальная схема использования лучше всего удовлетворяется, если потенциометр остается установленным в его текущее положение, поэтому переключатель приводится в действие толкающим действием, попеременно включается и выключается осевым нажатий на ручку.
Остальные заключены в оборудование и предназначены для настройки для калибровки оборудования во время производства или ремонта, и к ним нельзя прикасаться иным образом. Обычно они физически намного меньше, чем доступные для пользователя потенциометры, и, возможно, для управления ими может потребоваться отвертка, а не ручка. Их обычно называют «предустановленными потенциометрами» или «подстроечными горшками». Доступ к некоторым предустановкам можно получить с помощью небольшой отвертки, проталкиваемой через отверстие в корпусе, что позволяет проводить обслуживание без демонтажа.
Масштабированные по размеру потенциометры 10k и 100k, сочетающие в себе традиционные крепления и валы ручки с более новыми и меньшими электрическими узлами. Буква «B» обозначает линейный (американский / азиатский стиль) конус. Отношение между положением ползуна и сопротивлением, известное как «конус» или «закон», контролируется производителем. В принципе возможны любые соотношения, но для большинства целей достаточно потенциометров линейных или логарифмических (также называемых «звуковой конус»).
Буквенный код может использоваться для обозначения используемого конуса, но определения буквенного кода не стандартизированы. Потенциометры, изготовленные в Азии и США, обычно маркируются буквой «А» для логарифмической конусности или буквой «В» для линейной конусности; "C" для редко встречающейся обратной логарифмической конусности. Другие, особенно европейские, могут быть помечены буквой «A» для линейного конуса, «C» или «B» для логарифмического конуса или буквой «F» для обратного логарифмического конуса. Используемый код также различается у разных производителей. Когда процентное соотношение относится к нелинейному конусу, это относится к значению сопротивления в средней точке вращения вала. Следовательно, конус бревна на 10% будет измерять 10% общего сопротивления в средней точке вращения; то есть 10% логарифмического конуса на потенциометре 10 кОм даст 1 кОм в средней точке. Чем выше процент, тем круче логарифмическая кривая.
Потенциометр с линейным конусом (линейный описывает электрические характеристики устройства, а не геометрию резистивного элемента) имеет резистивный элемент постоянного поперечного сечения, в результате чего получается устройство, в котором сопротивление между контактом (стеклоочистителем) и одним концевым выводом пропорционально расстоянию между ними. Потенциометры с линейным конусом используются, когда коэффициент деления потенциометра должен быть пропорционален углу поворота вала (или положению ползунка), например, элементы управления, используемые для регулировки центрирования дисплея на аналоговом электронно-лучевом осциллографе. Прецизионные потенциометры имеют точное соотношение между сопротивлением и положением ползунка.
Beckman Прецизионный потенциометр Helipot Потенциометр с логарифмическим конусом - это потенциометр, который имеет смещение, встроенное в резистивный элемент. В основном это означает, что центральное положение потенциометра не составляет половину общего значения потенциометра. Резистивный элемент разработан так, чтобы следовать логарифмическому конусу, также известному как математическая экспонента или «квадратный» профиль. Потенциометр с логарифмическим конусом сконструирован с резистивным элементом, который либо «сужается» от одного конца к другому, либо изготовлен из материала, удельное сопротивление которого изменяется от одного конца к другому. В результате получается устройство, в котором выходное напряжение является логарифмической функцией положения ползунка.
Большинство (более дешевых) логарифмических потенциометров не являются точными логарифмическими, но используют две области разного сопротивления (но постоянного удельного сопротивления) для аппроксимации логарифмического закона. Две резистивные дорожки перекрываются примерно при 50% поворота потенциометра; это дает ступенчатый логарифмический конус. Логарифмический потенциометр также можно смоделировать (не очень точно) с помощью линейного потенциометра и внешнего резистора. Истинные логарифмические потенциометры значительно дороже.
Логарифмические потенциометры с конусом часто используются для измерения громкости или уровня сигнала в аудиосистемах, поскольку человеческое восприятие громкости звука является логарифмическим, согласно закону Вебера – Фехнера.
Наиболее распространенный способ изменения сопротивления в цепи - использование реостата . Слово реостат было придумано примерно в 1845 году сэром Чарльзом Уитстоном, от греческого ῥέος rheos, означающего «поток», и -στάτης -состояния (от ἱστάναι histanai, «устанавливать, заставлять стоять»), что означает « установщик, регулирующее устройство », представляющий собой двухполюсный переменный резистор. Термин «реостат» устаревает, его заменяет общий термин «потенциометр». Для приложений с низким энергопотреблением (менее 1 Вт) часто используется трехконтактный потенциометр, при этом одна клемма не подсоединена или подсоединена к дворнику.
Если реостат должен быть рассчитан на более высокую мощность (более примерно 1 Вт), он может быть построен с резистивным проводом, намотанным на полукруглый изолятор, при этом грязесъемник скользит от одного витка провода к другому.. Иногда реостат делают из проволоки сопротивления, намотанной на термостойкий цилиндр, а ползунок состоит из нескольких металлических пальцев, которые легко захватывают небольшую часть витков проволоки сопротивления. «Пальцы» можно перемещать по катушке из проволоки сопротивления с помощью скользящей ручки, изменяя, таким образом, точку «касания». Реостаты с проволочной обмоткой, рассчитанные на мощность до нескольких тысяч ватт, используются в таких приложениях, как приводы двигателей постоянного тока, средства управления электросваркой или средства управления генераторами. Номинальные характеристики реостата указаны с полным значением сопротивления, а допустимая рассеиваемая мощность пропорциональна доле общего сопротивления устройства в цепи. Реостаты из углеродного волокна используются как блоки нагрузки для тестирования автомобильных аккумуляторов и источников питания.
Реостат Чарльза Уитстона 1843 года с металлическим и деревянным цилиндром
Реостат Чарльза Уитстона 1843 года с подвижным усом
Электронный символ для реостата
Электронный символ для предварительно настроенного реостата
Мощный потенциометр с проволочной обмоткой
Цифровой потенциометр (часто называемый дигипотом) - это электронный компонент, который имитирует функции аналоговых потенциометров. С помощью цифровых входных сигналов можно регулировать сопротивление между двумя клеммами, как в аналоговом потенциометре. Существует два основных функциональных типа: энергозависимые, которые теряют свое установленное положение при отключении питания и обычно предназначены для инициализации в минимальном положении, и энергонезависимые, которые сохраняют свое установленное положение с использованием механизма хранения, аналогичного flash. память или EEPROM.
Использование цифрового потенциометра намного сложнее, чем использование простого механического потенциометра, и существует множество ограничений, которые следует соблюдать; тем не менее, они широко используются, часто для заводской настройки и калибровки оборудования, особенно там, где ограничения механических потенциометров являются проблематичными. Цифровой компьютер, как правило, невосприимчив к воздействию умеренной долговременной механической вибрации или загрязнения окружающей среды в той же степени, что и другие полупроводниковые устройства, и может быть защищен электронным способом от несанкционированного вмешательства путем защиты доступа к его программным входам различными способами.
В оборудовании, имеющем микропроцессор, FPGA или другую функциональную логику, которая может сохранять настройки и перезагружать их в «потенциометр» каждый раз при включении оборудования, умножающий ЦАП может использоваться вместо цифрового преобразователя, и это может обеспечить более высокое разрешение настройки, меньший температурный дрейф и большую эксплуатационную гибкость.
Мембранные потенциометры используют проводящую мембрану, которая деформируется скользящим элементом для контакта с резисторным делителем напряжения. Линейность может составлять от 0,50% до 5% в зависимости от материала, конструкции и производственного процесса. Точность повторения обычно составляет от 0,1 мм до 1,0 мм с теоретически бесконечным разрешением. Срок службы потенциометров этого типа обычно составляет от 1 миллиона до 20 миллионов циклов в зависимости от материалов, используемых при производстве, и метода срабатывания; Доступны контактный и бесконтактный (магнитный) методы (для определения положения). Доступно множество различных материалов, таких как PET, FR4 и Kapton. Производители мембранных потенциометров предлагают линейные, поворотные и специальные варианты исполнения. Линейные версии могут иметь длину от 9 мм до 1000 мм, а поворотные версии - от 20 до 450 мм в диаметре, каждая из которых имеет высоту 0,5 мм. Для определения положения можно использовать мембранные потенциометры.
Для устройств с сенсорным экраном, использующих резистивную технологию, двумерный мембранный потенциометр обеспечивает координаты x и y. Верхний слой представляет собой тонкое стекло, расположенное близко к соседнему внутреннему слою. Нижняя сторона верхнего слоя имеет прозрачное токопроводящее покрытие; поверхность нижележащего слоя имеет прозрачное резистивное покрытие. Палец или стилус деформируют стекло, чтобы он соприкоснулся с нижележащим слоем. Края резистивного слоя имеют токопроводящие контакты. Определение точки контакта выполняется путем подачи напряжения на противоположные края, при этом два других края временно остаются неподключенными. Напряжение верхнего слоя обеспечивает одну координату. Отсоединение этих двух кромок и приложение напряжения к двум другим, ранее не подсоединенным, обеспечивает другую координату. Быстрое чередование пар ребер обеспечивает частое обновление положения. Аналого-цифровой преобразователь обеспечивает выходные данные.
Преимущества таких датчиков состоят в том, что требуется всего пять подключений к датчику, а соответствующая электроника сравнительно проста. Во-вторых, хорошо подойдет любой материал, который вдавливает верхний слой на небольшую площадь. Недостатком является то, что для контакта необходимо приложить достаточную силу. Другой заключается в том, что датчику требуется периодическая калибровка, чтобы сопоставить положение касания с расположенным ниже дисплеем. (Емкостные датчики не требуют калибровки или контактного усилия, только близость пальца или другого проводящего объекта. Однако они значительно сложнее.)
Потенциометры редко используются для непосредственного контроля значительных количество мощности (более ватта или около того). Вместо этого они используются для регулировки уровня аналоговых сигналов (например, регуляторы громкости на аудиооборудовании ) и в качестве управляющих входов для электронных схем. Например, диммер диммер использует потенциометр для управления переключением TRIAC и, таким образом, косвенно для управления яркостью ламп.
Предустановленные потенциометры широко используются в электронике везде, где требуется регулировка во время производства или обслуживания.
Управляемые пользователем потенциометры широко используются в качестве пользовательских элементов управления и могут управлять очень широким спектром функций оборудования. Повсеместное использование потенциометров в бытовой электронике снизилось в 1990-х годах, теперь более распространены поворотные инкрементальные энкодеры, кнопки вверх / вниз и другие цифровые элементы управления. Однако они остаются во многих приложениях, таких как регуляторы громкости и датчики положения.
Ползунковые потенциометры (фейдеры )Ползунковые и поворотные потенциометры малой мощности используются для управления звуковым оборудованием, изменения громкости, ослабления частоты и других характеристик аудиосигналов..
«log pot », то есть потенциометр имеет сопротивление, конус или «кривую» (или закон) логарифмической (логарифмической) формы, используется как регулятор громкости в усилителях мощности, где он также называется «конусным звуковым потенциометром», потому что амплитуда отклика человеческого уха приблизительно логарифмическая. Это гарантирует, что на регуляторе громкости, отмеченном, например, от 0 до 10, значение 5 субъективно звучит вдвое громче, чем значение 10. Также имеется антилогарифмический потенциометр или обратная звуковая конусность, которая просто является обратной логарифмической потенциометр. Он почти всегда используется в групповой конфигурации с логарифмическим потенциометром, например, в регуляторе баланса звука.
Потенциометры, используемые в комбинации с фильтрующими сетями действуют как регуляторы тембра или эквалайзеры.
В аудиосистемах слово линейный иногда используется для описания ползунковых потенциометров непонятным образом из-за прямолинейного характера физического скольжения движение. Слово линейный, когда оно применяется к потенциометру, независимо от того, является он скользящим или вращающимся типом, описывает линейную зависимость положения потенциометра от измеренного значения штифта крана потенциометра (стеклоочистителя или электрического выхода).
Раньше потенциометры использовались для управления яркостью, контрастностью и цветовым откликом изображения. Потенциометр часто использовался для регулировки "вертикального удержания", что влияло на синхронизацию между внутренней схемой развертки приемника (иногда мультивибратором ) и принимаемым сигналом изображения, а также на другие вещи, такие как смещение несущей аудио-видео., частота настройки (для кнопочных комплектов) и так далее. Это также помогает при частотной модуляции волн.
Потенциометры могут использоваться в качестве устройств обратной связи по положению для создания управления «замкнутым контуром», например, в сервомеханизме. Этот метод управления движением, используемый в двигателе постоянного тока, является самым простым методом измерения угла, скорости и смещения.
Потенциометры также очень широко используются в составе преобразователей смещения из-за простоты конструкции и того, что они могут дать большой выходной сигнал.
В аналоговых компьютерах высокоточные потенциометры используются для масштабирования промежуточных результатов с помощью желаемых постоянных коэффициентов или для установки начальных условий для расчет. Потенциометр с приводом от двигателя может использоваться в качестве генератора функций , используя карту нелинейного сопротивления для обеспечения аппроксимации тригонометрических функций. Например, вращение вала может представлять угол, а коэффициент деления напряжения может быть сделан пропорциональным косинусу угла.
Потенциометр с резистивной нагрузкой, для ясности показаны эквивалентные фиксированные резисторы. Потенциометр может использоваться как делитель напряжения для получения регулируемого вручную выхода напряжение на слайдере (стеклоочистителе) от фиксированного входного напряжения, приложенного к двум концам потенциометра. Это их наиболее частое использование.
Напряжение на R L можно рассчитать по формуле:
Если R L велико по сравнению с другими сопротивлениями (например, вход в операционный усилитель ), выходное напряжение можно аппроксимировать более простым уравнением:
(разделение на R L и отбрасывая члены с R L в качестве знаменателя) В качестве примера предположим, что 
Поскольку сопротивление нагрузки велико по сравнению с другими сопротивлениями, выходное напряжение V L будет быть приблизительно:
Однако из-за сопротивления нагрузки оно будет немного ниже: ≈ 6,623 В.
Один Одним из преимуществ делителя потенциала по сравнению с переменным резистором, включенным последовательно с источником, является то, что, хотя переменные резисторы имеют максимальное сопротивление, при котором всегда будет течь некоторый ток, делители могут изменять выходное напряжение от максимального (V S) на землю (ноль вольт), когда стеклоочиститель перемещается от одного конца потенциометра к другому. Однако всегда существует небольшая величина контактного сопротивления.
. Кроме того, сопротивление нагрузки часто неизвестно, и поэтому простое включение переменного резистора последовательно с нагрузкой может иметь незначительный или чрезмерный эффект. в зависимости от нагрузки.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с потенциометрами. |
