پتانسیومتر
پتانسیومترها و رئوستات ها در هنگام چرخش فیزیکی شافت متصل تغییری در مقدار مقاومت خود ایجاد می کنند.
مقاومت ها یک مقدار ثابت مقاومت را ایجاد میکنند که گردش جریان الکتریکی اطراف مدار را مسدود یا مقاومت میکند.
همچنین مطابق با قانون اهم ، افت ولتاژ ایجاد می کنند.
مقاومت ها را می توان به گونه ای تولید کرد که دارای یک مقدار مقاومتی ثابت در اهم و یا یک مقدار مقاومت متغیر باشد که با استفاده از برخی وسایل خارجی تنظیم شود.
پتانسیومتر ، که معمولاً به آن “گلدان” گفته می شود ، یک دستگاه آنالوگ دوار چرخشی مکانیکی با سه ترمینال است که می تواند در انواع مختلفی از مدارهای الکتریکی و الکترونیکی یافت و مورد استفاده قرار گیرد.
آنها دستگاههای غیرفعال هستند، به اینمعنی که برای انجامعملکرد پایه خطی یا چرخشی خود به منبعتغذیه یا مدار اضافی نیازندارند.
پتانسیومترهای متغیر درانواع مختلفمکانیکی موجوداست که امکانتنظیم آسان ولتاژ،جریان یا بایاس و کنترلمدار را برای بدستآوردن شرایط صفر فراهم میکند.
نام “پتانسیومتر” ترکیبی از کلمات Potential Difference and Metering است که از روزهای ابتدایی توسعه الکترونیک به وجود آمده است.
سپس تصور می شد که تنظیم سیم پیچهای مقاوم در برابر سیم پیچ بزرگ اندازه گیری می شود.
یا مقدار مشخصی از اختلاف پتانسیل را اندازه گیری میکند و آن را بهنوعی دستگاه اندازه گیری ولتاژ تبدیل میکند.
امروزه پتانسیومترها بسیار کوچکتر و دقیقتر از مقاومتمتغیرهای بزرگهستند و مانند اکثر اجزایالکترونیکی، انواعمختلفی از نام ها وجود دارد کهاز:
- مقاومت متغیر
- از پیش تعیین شده
- اصلاح کننده
- رئوستات
- و البته پتانسیومتر متغیر متفاوت است.
نحوه کار :
اما این دستگاه ها به هر نامی که دارند ، دقیقاً به همان روشی کار می کنند که می توان با حرکت یک کنتاکت مکانیکی یا برف پاک کن که توسط برخی اعمال خارجی ایجاد می شود ، مقدار مقاومت خروجی آنها تغییر کرده یا تغییر می کند.
مقاومت های متغیر با هر فرمت ، به طور کلی با نوعی کنترل در ارتباط هستند ، چه تنظیم حجم رادیو ، سرعت خودرو ، فرکانس یک اسیلاتور یا تنظیم دقیق کالیبراسیون مدار ، یک دور و چند پتانسیومترهای چرخشی ، گلدان های اصلاح و رئوستات در موارد برقی روزمره کاربردهای زیادی دارند.
عبارت potentiometer و مقاومت متغیر اغلب باهم برای توصیف مولفههای یکسانی استفاده میشوند.
اما مهم است که بفهمیم که ارتباطات و عملکرد این دو متفاوت هستند.
با اینحال، هر دوی آنها دارای خواصفیزیکی مشابهی هستند که درآن دو انتهای یکمسیر مقاومتی داخلی برای تماس آورده میشوند.
علاوه بر یک تماس سوم متصل به یک تماس متحرک به نام “اسلایدر” یا “اهرم”
پتانسیومتر
همانطور که نشان دادهشدهاست، وقتی به عنوان پتانسیومتر استفاده میشود، به هر دو انتها و همچنین اهرم اتصال داده میشود.
موقعیت برف پاک کن یک سیگنال خروجی مناسب (پایه 2) را فراهم می کند که بین سطح ولتاژ اعمال شده به یک انتهای مسیر مقاومت (پایه 1) و دیگری در سر دیگر (پایه 3) متفاوت خواهد بود.
پتانسیومتر یک دستگاه مقاومتی سه سیمه است که به عنوان یک تقسیم کننده ولتاژ ، سیگنال خروجی ولتاژ متغیر مداومی را تولید می کند که متناسب با موقعیت فیزیکی برف پاک کن در طول مسیر است.
مقاومت متغیر
هنگامی که به عنوان مقاومت متغیر استفاده می شود ، اتصالات فقط به یک انتهای مسیر مقاومت (یا پایه 1 یا پایه 3) و برف پاک کن (پایه 2) انجام می شود همانطور که نشان داده شده است.
از موقعیت اهرم برای تغییر یا تغییر میزان مقاومت موثر متصلشده بین خود، تماس متحرک و انتهای ثابت ثابت استفادهمیشود.
گاهی اوقات مناسباست که یک اتصالالکتریکی بین انتهای استفادهنشده مسیر مقاومت و اهرم ایجاد شود تا از شرایطمدار باز جلوگیریشود.
سپس یک مقاومت متغیر یک دستگاه مقاومتی دو سیمه است که تعداد نامحدودی از مقاومت را کنترل می کند
که جریان ارائه شده به مدار متصل متناسب با موقعیت فیزیکی برف پاک کن در امتداد مسیر را کنترل می کند.
توجهداشتهباشید که یک مقاومت متغیر برای کنترل جریانهای مدار بسیاربالا که در بارهای لامپ یا موتور وجوددارد، رئوستات نامیده میشود.
انواع پتانسیومتر
پتانسیومترهای متغیر دستگاهی آنالوگ است که اساساً از دو قسمت اصلی مکانیکی تشکیل شده است:
- یک قسمت الکتریکی که از یک عنصر مقاومتی ثابت،سیم پیچ تشکیل شدهاست که مقدار مقاومت پتانسیومتر را تعیین میکند.
مانند 1kΩ (1000 اهم) ، 10kΩ (10000 اهم) و غیره
- یک قسمت مکانیکی که به یک برف پاک کن یا نقطه تماس اجازه می دهد تا در طول کل مسیر مقاومت از یک انتها به سر دیگر حرکت کند و در هنگام حرکت مقدار مقاومت خود را تغییر می دهد.
روشهای مختلفی وجوددارد که می تواند برف پاک کن را از طریق مقاومت از نظر مکانیکی یا الکتریکی عبور دهد.
پتانسیومترها و همچنین مسیر مقاومت و برف پاک کن، از یک محفظه، شافت، بلوککشویی و بوش یا یاتاقان تشکیل شدهاند.
حرکت برف پاک کن یا کشویی خود می تواند یک عمل چرخشی (زاویه ای) یا یک عمل خطی (مستقیم) باشد.
چهار پتانسیومتر متغیر وجود دارد.
پتانسیومتر چرخشی
پتانسیومتر چرخشی (رایج ترین نوع) در نتیجه حرکت زاویه ای ، مقاومت مقاومت آنها را تغییر می دهد.
چرخاندن یکدکمه یا صفحه متصل به شافت باعث میشود که اهرم داخلی بهدور یک عنصر مقاومتی منحنی جارو شود.
متداول ترین کاربرد پتانسیومتر چرخشی گلدان کنترل حجم است.
پتانسیومترهای دوار کربنی به گونه ای طراحی شده اند که با استفاده از مهره حلقه ای و واشر قفل بر روی صفحه جلوی قاب ، محفظه یا صفحه مدار چاپی (PCB) سوار می شوند.
آنها همچنین میتوانند یک مسیرمقاومتیمنفرد یا چند مسیر داشتهباشند که بهعنوان پتانسیومتر محصورشناختهمیشود و همه بااستفاده از یکشافت منفرد میچرخند.
به عنوان مثال یک گلدان دوباند برایتنظیم همزمان کنترل صدای چپ و راست یک تقویتکننده رادیویی یا استریو به طور همزمان.
برخی از گلدان های دوار دارای سوئیچ خاموش هستند.
پتانسیومترهای دوار می توانند خروجی خطی یا لگاریتمی با تلرانس هایی معمولاً 10 تا 20 درصد ایجاد کنند.
از آنجا که آنها به صورت مکانیکی کنترل میشوند، می توان از آنها برای اندازه گیری چرخش شافت استفاده کرد.
اما یک پتانسیومتر چرخشی تکچرخش بهطور معمول کمتر از300 درجه حرکت زاویهای از حداقل تا حداکثر مقاومت را ارائه میدهد.
با این حال، پتانسیومترهای چند چرخشی، به نام تریمر، در دسترس هستند که درجهبالاتری از دقت چرخش را امکانپذیر میکنند.
پتانسیومترهای چند دور، چرخش شافت بیش از360 درجه حرکت مکانیکی را از یک سرمسیر مقاومت به سر دیگر امکانپذیر میکند.
گلدانهای چند دور گران ترند، اما بسیار با ثبات هستند و با دقتبالا عمدتا برای اصلاح و تنظیم دقیق استفادهمیشوند.
دو پتانسیومتر متداول چند چرخشی 3 چرخش (1080o) و 10 دور (3600o) است .
اما گلدان های 5 دور ، 20 دور و بالاتر 25 چرخشی در مقادیر اهم مختلف وجود دارد.
پتانسیومتر لغزنده
پتانسیومترهای کشویی یا گلدان های کشویی برای تغییر مقدار مقاومت تماس آنها با استفاده از یک حرکت خطی طراحی شده اند و به همین ترتیب بین موقعیت تماس لغزنده و مقاومت خروجی رابطه خطی وجود دارد.
پتانسیومترهای اسلاید عمدتا در طیف وسیعی از تجهیزات صوتی حرفه ای مانند:
- میکسرهای استودیویی
- فیدرها
- اکولایزرهای گرافیکی
- و کنسول های کنترل صدا استفاده میشود.
به کاربران امکان می دهد از موقعیت دکمه پلاستیکی مربع یا گرفتن انگشت تنظیمات واقعی اسلاید را ببینند .
یکی از مهمترین معایب پتانسیومتر کشویی این است که آنها یک شکاف باز و بلند دارند که باعث می شود لول برف پاک کن در تمام طول مسیر مقاومت آزادانه به بالا و پایین برود.
این شکاف باز باعث می شود مسیر مقاومتی داخل آن در معرض آلودگی گرد و غبار و خاک یا در اثر عرق و چربی دست کاربران باشد.
می توان از پوشش ها و صفحه های نمدی شکافدار برای به حداقل رساندن اثرات آلودگی مسیر مقاومتی استفاده کرد.
از آنجا که پتانسیومتر یکی از ساده ترین روش های تبدیل موقعیت مکانیکی به ولتاژ متناسب است ، می توان از آنها به عنوان سنسورهای موقعیت مقاومتی نیز استفاده کرد که به آنها سنسور جابجایی خطی نیز می گویند. پتانسیومترهای مسیر کربن کشویی یک حرکت دقیق خطی (مستقیم) را اندازه می گیرند که قسمت حسگر یک سنسور خطی عنصر مقاومتی متصل به یک تماس کشویی است.
این تماس به نوبه خود از طریق یک میله یا شافت به مکانیسم مکانیکی برای اندازه گیری متصل می شود.
سپس موقعیت اسلاید با توجه به کمیت سنجش شده(اندازه گیری)تغییر میکند که به نوبه خود مقدار مقاومت سنسور را تغییرمیدهد.
Presets و Trimmer
پتانسیومترهای از پیش تعیین شده یا اصلاح کننده پتانسیومترهای کوچک از نوع “تنظیم و فراموش” هستند که اجازه می دهد تنظیمات بسیار خوب یا گاه به گاه بر روی مدار انجام شود (به عنوان مثال برای کالیبراسیون). پتانسیومترهای چرخشی پیش فرض تک چرخش نسخه های مینیاتوری از مقاومت متغیر استاندارد هستند که برای نصب مستقیم روی صفحه مدار چاپی طراحی شده اند و با استفاده از پیچ گوشتی تیغه ای کوچک یا ابزار پلاستیکی مشابه تنظیم می شوند.
به طور کلی:
این گلدان های از پیش تعیین شده مسیر کربن خطی ، از نوع اسکلت باز یا از نوع مربع بسته هستند که پس از تنظیم مدار و تنظیم کارخانه ، در این تنظیمات باقی می مانند و فقط در صورت تغییر در تنظیمات مدار ، آنها دوباره دوباره تنظیم می شوند.
از نظر سازه ای باز ، اسکلت های از پیش تعیین شده مستعد تخریب مکانیکی و الکتریکی هستند که عملکرد و دقت آنها را تحت تأثیر قرار می دهد ، بنابراین برای استفاده مداوم مناسب نیستند و به همین ترتیب ، گلدان های از پیش تعیین شده فقط برای چند صد کار مکانیکی رتبه بندی می شوند.
با این حال، کم هزینه بودن، اندازه کوچک و سادگی آنها باعث محبوبیت آنها در برنامههای مدار غیر بحرانی میشود.
تنظیمات از پیش تنظیم شده را می توان از حداقل تا حداکثر مقدار آن در یک دور انجام داد ، اما برای برخی از مدارها یا تجهیزات ممکن است این محدوده تنظیم کوچک بسیار ناخوشایند باشد تا امکان تنظیمات بسیار حساس را فراهم کند. مقاومت های متغیر چند چرخشی ، با حرکت بازوی برف پاک کن با استفاده از یک پیچ گوشتی کوچک ، تعدادی چرخش ، از 3 پیچ تا 20 دور را قادر می سازد تا تنظیمات بسیار خوبی را انجام دهد.
پتانسیومترهای اصلاح کننده یا “گلدان های اصلاح کننده” دستگاه های مستطیلی چند چرخشی با آهنگ های خطی هستند که برای نصب و لحیم کاری مستقیم روی برد مدار یا از طریق سوراخ و یا به صورت سطح نصب شده اند. این به اتصال دهنده های الکتریکی و نصب مکانیکی کمک می کند و محصور کردن مسیر در داخل محفظه پلاستیکی از مشکلات گرد و غبار و کثیفی در هنگام استفاده از تنظیمات اولیه اسکلت جلوگیری می کند.
رئوستات
رئوستات ها پسران بزرگ دنیای پتانسیومتر هستند. آنها دو مقاومت متغیر اتصال هستند که برای کنترل هرگونه مقاومت در محدوده اهمی خود برای کنترل جریان جریان از طریق آنها پیکربندی شده اند.
در حالی که از نظر تئوری ، هر پتانسیومتر متغیری را می توان به عنوان یک رئوستات پیکربندی کرد ، اما به طور کلی رئوستات ها از مقاومت های متغیر وات بالا ، سیم پیچ دار استفاده می کنند ، که در برنامه های جریان بالا به عنوان مزیت اصلی رئوستات استفاده می شود ، درجه قدرت بالاتر آنها است.
هنگامی که از یک مقاومت متغیر به عنوان رئوستات دو ترمینال استفاده می شود ، تنها بخشی از کل عنصر مقاومتی که بین ترمینال انتهایی و تماس متحرک قرار دارد ، قدرت اتلاف دارند. همچنین ، برخلاف پتانسیومتر که به عنوان تقسیم کننده ولتاژ پیکربندی شده است ، تمام جریان جریان یافته از عنصر مقاومتی رئوستات ها نیز از مدار برف پاک کن عبور می کند.
سپس فشار تماس برف پاک کن بر روی این عنصر رسانا باید توانایی حمل جریان مشابه را داشته باشد.
پتانسیومترها در فن آوریهای مختلفی از جمله:
فیلم کربن ، پلاستیک رسانا ، سرمت ، سیم پیچ و غیره وجوددارد.
درجهبندی”مقاومت” یک پتانسیومتر یا مقاومت متغیر مربوط به مقدار مقاومت کل مسیر مقاومت ثابت از یک ترمینال ثابت به دیگری.
بنابراین یک پتانسیومتر با درجه بندی 1kΩ دارای یک مسیر مقاومتی برابر با مقدار یک مقاومت ثابت 1kΩ خواهد بود.
در ساده ترین شکل ، می توان عملکرد الکتریکی پتانسیومتر را همانند دو مقاومت سری دانست که تماس کشویی مقادیر این دو مقاومت را تغییر می دهد و اجازه می دهد از آن به عنوان تقسیم ولتاژ استفاده شود.
در آموزش ما در مورد مقاومت سری ، مشاهده کردیم که جریان مشابهی از طریق مدار سری جریان می یابد ، زیرا فقط یک مسیر برای جریان وجود دارد و ما می توانیم قانون Ohm را برای یافتن افت ولتاژ هر مقاومت در سری اعمال کنیم. زنجیر.
سپس یک مدار مقاومتی سری همانطور که نشان داده شده به عنوان یک شبکه تقسیم ولتاژ عمل می کند.
مدار تقسیم ولتاژ
در این مثال بالا ، دو مقاومت به طور سری در سرتاسر منبع تغذیه به هم متصل شده اند.
همانطور که به صورت سری، مقاومت معادل یا مقاومت کلی هستند، بنابراین RT برابر است با مجموع دو مقاومت منفرد، یعنی: R1 + R2.
همچنین به عنوان یک شبکه سری، جریان مشابهی از هر مقاومت عبور می کند که جایی دیگر برای رفتن ندارد.
با این حال، افت ولتاژ داده شده در هر مقاومت با توجه به مقادیر اهم مختلف مقاومت ها متفاوت خواهدبود.
این افت ولتاژ را میتوان با استفاده از قانون اهم با مجموع برابر ولتاژ تغذیه در زنجیره سری محاسبه کرد.
بنابراین در اینجا در این مثال ، VIN = VR1 + VR2.
مثال شماره 1 پتانسیومتر
یک مقاومت 250 اهم به صورت سری با یک مقاومت دوم 750 اهم متصل می شود به طوری که مقاومت 250 اهم به منبع 12 ولت و مقاومت 750 اهم به زمین (0v) متصل می شود. مقاومت کل سری ، جریان عبوری از مدار سری و افت ولتاژ در مقاومت 750 اهم را محاسبه کنید.
در این مثال تقسیم ولتاژ ساده ، ولتاژ توسعه یافته در سراسر R2 مشخص شده است که 9 ولت است.
اما با تغییرمقدار هریک از دو مقاومت، ولتاژ در تئوری میتواند هر مقداری بین 0 ولت و 12 ولت باشد.
این ایده از یک مدار سری دو مقاومت که در آن می توانیم مقدار هر یک از مقاومت ها را تغییر دهیم تا ولتاژ متفاوتی را بدست آوریم ، مفهوم اصلی عملکرد پتانسیومتر است.
تفاوت این زمان با پتانسیومتر این است که برای بدست آوردن ولتاژهای مختلف در خروجی ، مقاومت کل ، مقدار RT مسیر مقاومت پتانسیومتر تغییر نمی کند ، فقط نسبت دو مقاومت در هنگام حرکت از هر دو طرف پاک کن تشکیل می شود.
بنابراین برف پاک کن متحرک پتانسیومترها خروجی ایجاد می کند که بین ولتاژ یک سر مسیر و دیگری در سر دیگر متغیر است ، معمولاً بین حداکثر و صفر همانطور که نشان داده شده است.
پتانسیومتر به عنوان تقسیم ولتاژ
هنگامی که مقاومت پتانسیومتر کاهش می یابد (برف پاک کن به سمت پایین حرکت می کند) ولتاژ خروجی از پایه 2 کاهش می یابد و افت ولتاژ کوچکتر در R2 ایجاد می کند. به همین ترتیب ، وقتی مقاومت پتانسیومتر افزایش می یابد (برف پاک کن به سمت بالا حرکت می کند) ولتاژ خروجی از پایه 2 افزایش می یابد و افت ولتاژ بیشتری ایجاد می کند. سپس ولتاژ در پین خروجی به موقعیت برف پاک کن بستگی دارد که این مقدار افت ولتاژ از ولتاژ تغذیه کم می شود.
مثال شماره 2 پتانسیومتر
برای تأمین منبعتغذیه 6 ولت از یکباتری 9 ولت، به یک پتانسیومتر چرخشی1.5kΩ تک چرخشی 1.5kΩ تک چرخ 270o نیازاست.
- موقعیت زاویه ای اهرم در مسیر را بر حسب درجه
- مقادیر مقاومتهای دو طرف برف پاک کن را محاسبه کنید.
- موقعیت زاویه ای اهرم گلدان ها:
سپس موقعیت زاویه ای اهرم ها چرخش 180 درجه یا 2/3 است.
- مقادیر مقاومت پتانسیومتر:
سپس مقادیر مقاومتی هر دو طرف اهرم R1 = 500Ω و R2 = 1000Ω هستند.
همچنین می توانیم صحت این مقادیر را با استفاده از فرمول تقسیم ولتاژ از بالا تأیید کنیم:
سپس می توانیم ببینیم که وقتی به عنوان تقسیم کننده ولتاژ متغیر استفاده می شود ، ولتاژ خروجی مقداری از مقدار ولتاژ ورودی خواهد بود که مقدار ولتاژ خروجی متناسب با موقعیت فیزیکی پاک کن متحرک نسبت به یک ترمینال انتهایی است. بنابراین به عنوان مثال ، اگر مقاومت یک ترمینال انتهایی تا برف پاک کن 30٪ از کل باشد ، ولتاژ خروجی پین برف پاک کن در آن قسمت 30٪ ولتاژ پتانسیومتر خواهد بود و این شرایط همیشه درست خواهد بود برای پتانسیومترهای خطی.
بارگیری اهرم
در مثال تقسیم کننده ولتاژ ساده در بالا ، ما مقادیر R1 و R2 را به ترتیب 500Ω و 1000Ω محاسبه کرده ایم تا ولتاژ در ترمینال برف پاک کن (پین 2) 6 ولت با موقعیت زاویه ای برف پاک کن 180o تولید کنیم. ما در اینجا فرض کرده ایم که پتانسیومتر تخلیه شده و یک خروجی خطی مستقیم تولید می کند ، بنابراین VOUT = θVIN.
با این حال ، اگر بخواهیم ترمینال برف پاک کن را با اتصال یک بار مقاومتی ، RL بارگیری کنیم ، ولتاژ خروجی دیگر به عنوان مقاومت بار 6 ولت نخواهد بود ، RL به طور موازی با R2 ، قسمت پایین تر 1000Ω موازی است و بنابراین بر کل مقدار مقاومتی قسمت بار شبکه تقسیم ولتاژ.
در نظر بگیرید که اگر یک مقاومت بار 3kΩ به پایانه های خروجی اهرم ها متصل کنیم، چه اتفاقی میافتد.
اهرم پتانسیومتر
بنابراین می بینیم که با اتصال یک بار در ترمینال های پتانسیومتر خروجی ، ولتاژ در این مثال کاهش یافته است ، از 6 ولت مورد نیاز به فقط 5.4 ولت زیرا اثر بارگذاری مقاومت 3kΩ یک مقاومت معادل موازی ، RP از 750Ω به جای 1kΩ اصلی.
بدیهی است که هرچه مقاومت بار متصل بیشتر یا کمتر شود، تأثیر بارگذاری بر روی اهرم بیشتر یا کمتر میشود.
بنابراین مقاومت در برابر بار در محدوده مگا اهم در مقایسه با مقاومت چند اهم اهمیتی ندارد.
بنابراین ، برای بازگرداندن ولتاژ خروجی به 6 ولت اولیه نیاز به تنظیم کوچکی از موقعیت پاک کن پتانسیومتر است (در این حالت 18 درجه) زیرا اکنون RT برابر است با 1250Ω (500 + 750).
رئوستات
تا کنون دیده ایم که می توان یک مقاومت متغیر را پیکربندی کرد تا به عنوان یک مدار تقسیم ولتاژ عمل کند که به آن پتانسیومتر داده می شود.
اما ما همچنین میتوانیم یک مقاومت متغیر را برای تنظیمجریان پیکربندیکنیم و ایننوع پیکربندی معمولاً به عنوان Rheostat شناخته میشود.
رئوستات ها مقاومت متغیر دو ترمینالی هستند که برای استفاده از یک ترمینال انتهایی و فقط ترمینال اهرم پیکربندی شدهاند.
ترمینال انتهایی استفاده نشده را می توان بدون اتصال رها کرد یا مستقیماً به برف پاک کن متصل شد.
آنها دستگاههای سیم پیچ زنجیری هستند که حاوی سیمپیچهای مفتول سنگین هستند که مقاومت را باافزایش مرحله مانند تغییر میدهد.
با تغییر موقعیت برف پاک کن بر روی عنصر مقاومت ، می توان مقدار مقاومت را کم یا زیاد کرد و در نتیجه میزان جریان را کنترل کرد.
سپس رئوستات برای کنترلجریان با تغییرمقدار مقاومت آن استفاده میشود و آن را به یک مقاومت متغیر واقعی تبدیل میکند.
مثال کلاسیک استفاده از رئوستات در کنترل سرعت یک مجموعه قطار مدل است یا مقیاس مقداری که جریان عبوری از داخل رئوستات توسط قانون اهم تنظیم می شود. سپس رئوستات ها نه تنها با مقادیر مقاومتی بلکه با قابلیت های کنترل قدرت به عنوان P = I2 * R تعریف می شوند.
رئوستات به عنوان تنظیم کننده فعلی
در نمودار بالا ، مقاومت موثر رئوستات بین پایه انتهای 3 و برف پاک کن در پایه 2 است.
اگر پایه 1 بدون اتصال باقی بماند ، مقاومت مسیر بین پایه 1 و پایه 2 به صورت مدار باز است و هیچ تأثیری ندارد در مقدار جریان بار.
برعکس، اگر پایه1 و پایه2 به هم متصلشوند، آن قسمت از مسیرمقاومت اتصال کوتاه میشود و بازهم تاثیری درمقدارجریان بارندارد.
همانطور که رئوستات ها یک جریان را کنترلمیکنند، بنابراین بر اساس تعریفآنها باید برای کنترلآن جریان بار پیوستهدارای درجهبندی مناسبیباشند.
پیکربندی پتانسیومتر سه ترمینال به عنوان رئوستات دو ترمینال امکان پذیر است.
اما ممکن است مسیر مقاومت بر پایه کربن نتواند جریان بار را عبور دهد.
همچنین تماس با اهرم یک پتانسیومتر ضعیفترین نقطه است بنابراین بهترینحالت این است که جریانکمتری را از طریق اهرم بکشید.
با این حال توجه داشته باشید که در صورت مقاومت بار ، رئوستات برای کنترل جریان بار مناسب نیست ، RL بسیار بالاتر از مقدار کامل مقاومت رئوست است.
این RL >> RRHEO است. مقدار مقاومت مقاومت بار باید بسیار کمتر از رئوستات باشد تا جریان بار جریان یابد.
عموماً رئوستات ها مقاومت متغیر الکترومکانیکی با ولتاژ بالا هستند که برای کاربردهای برق مورد استفاده قرار می گیرند و عنصر مقاومت آنها معمولاً از سیم مقاومت ضخیم ساخته شده است که برای حمل حداکثر جریان مناسب است ، وقتی مقاومت آن R باشد حداقل است.
رئوستات های Wirewound عمدتا در برنامه های کنترل نیرو مانند مدارهای کنترل لامپ ، بخاری یا موتور برای تنظیم جریان های میدان برای کنترل سرعت یا جریان شروع موتورهای DC و غیره استفاده می شود. انواع مختلف رئوستات وجود دارد اما رایج ترین آنها دوار انواع toroidal که از ساختار باز برای خنک سازی استفاده می کنند ، اما انواع بسته نیز در دسترس هستند.
کشویی رئوستات
رئوستات های کشویی لولهای از انواع موجود در آزمایشگاه های فیزیک و آزمایشگاه های علوم در مدارس و کالجها هستند.
در این نوع های خطی یا اسلایدی از سیم مقاومت در اطراف یک لوله یا لوله استوانهای عایق استفاده میشود.
تماس کشویی (پایه 2) که در بالا نصب شده است ، به صورت دستی به چپ یا راست تنظیم می شود تا مقاومت موثر رئوستات ها را افزایش دهید یا کاهش دهید ، همانطور که نشان داده شده است.
همانند پتانسیومترهای چرخشی ، رئوستات های کشویی نوع چند باند نیز موجود است.
در بعضی از انواع، اتصالات الکتریکی ثابت به سیم مقاومت ایجاد میشود تا مقاومت ثابت بین هر دو ترمینال داشتهباشد.
چنین اتصالات میانی به طور کلی به عنوان “ضربه زدن” شناخته میشوند، همان نام همان اتصالات مورد استفاده در ترانسفورماتورها.
پتانسیومترهای خطی یا لگاریتمی
محبوب ترین نوع مقاومت متغیر و پتانسیومتر نوع خطی یا مخروطی خطی است که با ایجاد یک منحنی ویژگی که نشان دهنده یک خط مستقیم است ، مقدار مقاومت آن در پایه 2 به صورت خطی تغییر می کند. این یعنی مسیر مقاومتی همان تغییر مقاومت را در هر زاویه چرخش در کل طول مسیر دارد.
بنابراین اگر برف پاک کن 20٪ از کل سفر خود را بچرخاند ، مقاومت آن 20٪ حداکثر یا حداقل است.
دلیل اصلی آن این است که عنصر مسیر مقاومتی آنها از کامپوزیت های کربن ، آلیاژهای فلز سرامیک یا مواد پلاستیکی رسانا ساخته شده است که دارای یک مشخصه خطی در کل طول آنها است.
اما عنصر مقاومت یک پتانسیومتر ممکن است همیشه با تنظیم برف پاک کن ، یک مشخصه خط مستقیم ایجاد نکند و یا یک تغییر خطی در مقاومت در کل مسیر خود داشته باشد ، اما در عوض می تواند چیزی را ایجاد کند که مقاومت لگاریتمی نامیده می شود.
پتانسیومترهای لگاریتمی اساساً انواع پتانسیومترهای غیرخطی یا غیر متناسبی بسیار مشهور هستند که مقاومت آنها از نظر لگاریتمی متفاوت است.
پتانسیومترهای لگاریتمی یا “ورود” معمولاً به عنوان کنترل کننده های میزان صدا و افزایش در برنامه های صوتی استفاده می شوند که در آن میرایی به عنوان نسبت لگاریتمی در دسی بل تغییر می کند. دلیل این امر این است که حساسیت به سطح صدا در گوش انسان پاسخ لگاریتمی دارد و بنابراین غیرخطی است.
ایجاد تعادل در طول چرخش
اگر ما می توانیم از پتانسیومتر خطی برای کنترل میزان صدا استفاده کنیم ، به گوش این تصور می رسد که بیشتر تنظیم میزان صدا به یک انتهای مسیر گلدان محدود شده است. با این حال ، پتانسیومتر لگاریتمی ، یک حس تنظیم یکنواخت و متعادل را در طول چرخش کامل کنترل میزان صدا ایجاد می کند.
بنابراین عملکرد پتانسیومترهای لگاریتمی هنگام تنظیم برای تولید یک سیگنال خروجی است
که کاملاً با حساسیت غیرخطی گوش انسان مطابقت دارد و باعث میشود که سطح صدا به صورت خطی افزایشیابد.
با این حال ، برخی از پتانسیومترهای لگاریتمی ارزان تر در تغییرات مقاومت بیشتر از لگاریتمی هستند
اما همچنان لگاریتمی نامیده میشوند زیرا پاسخ مقاومت آنها درمقیاس ورود به سیستم خطی است.
علاوه بر پتانسیومترهای لگاریتمی ، پتانسیومترهای ضد لگاریتمی نیز وجود دارد که در آن مقاومت آنها در ابتدا
به سرعت افزایش می یابد اما بعد از آن کاهش می یابد.
تمام پتانسیومترها و رئوستات ها با انتخاب مسیرهای مختلف مقاومتی یا الگوهایی در دسترس هستند
که به عنوان قانون شناخته می شوند ، خطی ، لگاریتمی یا ضد لگاریتمی هستند.
این اصطلاحات معمولاً به ترتیب با lin ، log و anti-log مخفف می شوند.
بهترین روش برای تعییننوع یا قانون یک پتانسیومتر خاص این است که شاخه گلدانها را در مرکز حرکت خود قراردهید.
یعنی تقریباً به نیمی از راه و سپس اندازهگیری مقاومت در برابر هرنیمه از اهرم تا انتهای آن را انجامدهید.
اگر هر نیمه مقاومت کم و بیش برابر داشته باشد ، آنگاه یک پتانسیومتر خطی است.
اگر بهنظر میرسد مقاومت درحدود90٪ از یکطرف و10٪ از راه دیگر تقسیم شدهباشد، احتمال دارد که یک پتانسیومتر لگاریتمی باشد.
خلاصه پتانسیومتر
در این مقاله آموزشی درمورد پتانسیومترها ، مشاهده کرده ایم که یک پتانسیومتر یا مقاومت متغیر اساساً از یک مسیر مقاومتی با یک اتصال در دو انتها و یک ترمینال سوم به نام برف پاک کن با موقعیت برف پاک کن مسیر مقاومت تشکیل شده است.
موقعیت برف پاک کن در مسیر با چرخش شافت یا استفاده از پیچ گوشتی به صورت مکانیکی تنظیم می شود.
مقاومت های متغیر را میتوان به یکی از دو حالت عملیاتی تقسیم کرد: تقسیم ولتاژ متغیر یا رئوستات جریان متغیر.
پتانسیومتر یک دستگاه سه ترمینال است که برای کنترل ولتاژ استفاده می شود.
در حالی که رئوستات یک دستگاه دو ترمینال است که برای کنترل جریان استفاده می شود.
ما می توانیم این را در جدول زیر خلاصه کنیم:
Type | Potentiometer | Rheostat |
Number of Connections |
Three Terminals | Two Terminals |
Number of Turns | Single and Multi-turn | Single-turn Only |
Connection Type | Connected Parallel with a Voltage Source | Connected in Series with the Load |
Quantity Controlled | Controls Voltage | Controls Current |
Type of Taper Law | Linear and Logarithmic | Linear Only |
سپس پتانسیومتر ، تریمر و رئوستات دستگاه های الکترومکانیکی طراحی شده اند تا مقادیر مقاومت آنها به راحتی تغییر کند.
آنها میتوانند به صورت گلدان های یک دور، ایستگاه از پیش تنظیم، گلدان کشویی یا به عنوان موبرهای چندچرخشی طراحیشوند.
رئوستات سیم پیچ عمدتا برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می شود.
پتانسیومترها و رئوستات ها نیز بهعنوان دستگاههای چندباند در دسترسهستند و میتوان آنها را دارای مخروطی خطی یا لگاریتمی طبقهبندیکرد.
در هر صورت، پتانسیومترها میتوانند حس و اندازهگیری دقیق حرکت یا چرخشی را ارائه دهند.
زیرا ولتاژ خروجی آنها متناسب با موقعیت برف پاک کن ها است. از مزایای پتانسیومتر می توان به هزینه کم ، عملکرد ساده ، اشکال ، اندازه ها و طرحهای زیاد اشاره کرد و می توان آنها را در مجموعه وسیعی از کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار داد.
با این وجود به عنوان دستگاه های مکانیکی ، از بین رفتن آنها می تواند در نتیجه از بین رفتن برف پاک کن لغزشی و / یا مسیر ، قابلیت کنترل محدود جریان (بر خلاف Rheostats) ، محدودیت های قدرت الکتریکی و زاویه چرخش باشد که برای گلدان های یک دور به کمتر از 270 درجه محدود می شود.