Что такое потенциометр — для чего он нужен, что измеряет, чем можно заменить

Потенциометром называют регулируемый резисторный делитель напряжения. Конструктивно он схож с реостатом, однако влияет именно на напряжение, а не на силу тока в цепи. Кроме того, потенциометрами называют большой класс измерительных устройств, конструкция которых включает резисторный делитель. Подробнее о том, что это такое, где используется и чем можно заменить.

Потенциометр как электронный компонент

Механический потенциометр управляется напрямую с помощью вращения его рукоять и, следовательно, передвижения ползунка внутри корпуса детали

Применение

В электрических цепях используются механические и интегральные потенциометры. Оба служат одной цели — осуществляют регулировку какого-либо параметра, например, громкости звука в колонках. Интегральная схема управляется входящими электронными сигналами, она удобна в автоматизированных системах.

Чем можно заменить

В большинстве электронных схем потенциометр может быть без ущерба заменён одним или двумя реостатами, а также кассетным переключателем с резисторами различного номинала. Кроме того, если нужно поддерживать постоянство параметров, роль потенциометра могут играть два обыкновенных резистора.

Как измерительный прибор

Их конструкция базируется на реохорде — отрезке проволоки с высоким сопротивлением, по которой перемещался регулируемый ползунок

Применение

До изобретения вольтметров потенциометры были единственным прибором, способным определить напряжение в электрической цепи. К ползунку подключался источник тока с известными параметрами, к краям реохорда — неизвестный источник. После этого напряжение неизвестного источника находилось по правилам Кирхгофа, позволяющим оценивать соотношения параметров тока в различных условиях.

Альтернативный прибор

Измерительные потенциометры самопишущего типа всё ещё встречаются в некоторых отраслях промышленности, требующих автоматизированного контроля напряжения и записи полученных данных. Тем не менее большинство бытовых и профессиональных задач по определению параметров электрических цепей возложено на специализированные приборы — мультиметры.

Несмотря на различие функций, оба вида потенциометров теряют свою актуальность в современном мире. Компьютеризация и повсеместный переход от аналоговых технологий к цифровым не могли не затронуть эту отрасль электроники.

Источник

Потенциометры и их применение

Потенциометром называется регулируемый делитель напряжения, который в отличие от реостата служит для регулировки напряжения при почти неизменном токе.

Делитель напряжений — комбинация из сопротивлений, служащая для того, чтобы разделить подводимое напряжение на части. Простейший делитель напряжения представляет собой два сопротивления соединенные последовательно с источником э. д. с.

Снимаемое с подвижного отводного контакта потенциометра напряжение может изменяться от нуля до максимального значения, равного приложенному к потенциометру напряжению, в зависимости от текущего положения подвижного контакта.

Величина снимаемого напряжения может как линейно зависеть от перемещения движка, так и логарифмически, и потенциометры по типу этой зависимости подразделяются на линейные и логарифмические (также антилогарифмические). Как вы уже поняли, речь в нашей статье пойдет о переменных резисторах.

На сегодняшний день различных переменных резисторов выпускается масса. Для любой электронной схемы можно подобрать переменный резистор, который станет потенциометром. Между тем, переменные резисторы делятся на два типа по своему устройству: тонкопленочные и проволочные, а по функциональному назначению — на непосредственно переменные и подстроечные.

Проволочные переменные резисторы содержат в себе манганиновую или константановую проволоку в качестве элемента с изменяемым сопротивлением. Проволока намотана на керамический стержень, формируя собой обмотку, по которой скользит ползунок, связанный с регулировочным механизмом, и таким образом можно изменить сопротивление между отводным контактом и контактами основными. Проволочные резисторы способны рассеивать мощность 5 ватт и даже более.

Тонкопленочные переменные резисторы содержат в качестве элемента сопротивления пленку, нанесенную на подковообразную диэлектрическую пластинку, по которой и перемещается ползунок, связанный с отводным контактом и с механизмом регулировки. Пленка представляет собой слой лака, углерода или иного материала, который указывается в документации.

Подстроечные резисторы служат для одноразовой настройки сопротивления, например в качестве потенциометров на схемах обратной связи импульсных источников питания всегда можно встретить подстроечные резисторы.

Подстроечные резисторы имеют небольшие габаритные размеры, и рассчитаны всего на несколько циклов регулировки с целью предварительной или профилактической настройки оборудования, и больше их, как правило, не трогают. Поэтому подстроечные резисторы не являются очень стойкими и прочными, по сравнению с переменными резисторами, и рассчитаны максимум на несколько десятков циклов регулировки.

Переменные резисторы рассчитаны на большое количество циклов перестройки, которое может достигать сотен тысяч раз. Переменные резисторы поэтому более износоустойчивы, чем подстроечные. Однако и здесь нужно знать меру, ведь если превысить гарантированное количество циклов перестройки, то и переменный резистор может выйти из строя.

Очевидно, подстроечный резистор никогда не заменит переменный, и если этот принцип нарушить, то можно поплатиться низкой надежностью конструируемого устройства.

Переменные резисторы применяются в тех устройствах, где регулировка подразумевается назначением устройства, например регулировка громкости в акустической системе или плавная регулировка температуры бытового колорифера. На электрогитаре можно встретить в роли потенциометра переменный резистор.

Переменные резисторы типа СП-1 на защитной крышке имеют вывод, который соединяется с общим выводом, и крышка служит электрическим экраном. Подстроечные же резисторы типа СП3-28а не имеют защитной крышки, защитой будет служить корпус устройства в котором данный резистор будет установлен.

И хотя внутренне резисторы по устройству похожи, снаружи все выгладит иначе. Переменный резистор имеет прочную металлическую или пластиковую ручку, связанную с ползунком, а подстроечный резистор регулируется отверткой, которая вставляется в специальный паз регулировочного механизма, связанного с круговым ползунком.

На схемах переменные резисторы легко узнать, они изображаются как постоянный резистор, но с регулировочным отводом в виде стрелки, символизирующей подвижный контакт потенциометра или реостата, в зависимости от схемы включения компонента. Буква R на схеме точно так же обозначает переменный резистор, как и постоянный, разница лишь в графическом изображении компонента.

При реостатной схеме включения используется изображение в виде резистора, пересеченного наискосок стрелкой, это указывает на то, что задействованы всего два контакта — регулировочный и один из крайних. Подстроечный же резистор на схеме обозначается без стрелки, а регулировочный контакт обозначается тонкой полоской.

Переменные резисторы, бывает, сочетают в себе с функцией потенциометра еще и функцию выключателя. Это удобно, когда переменный резистор используется в качестве регулятора громкости, скажем, портативного радиоприемника, когда поворотом ручки сначала осуществляется включение, затем сразу настраивается громкость.

Электрически встроенный выключатель не связан с цепью резистора, но находится в том же корпусе, что и переменный резистивный элемент с подвижным контактом. Примером переменных резисторов с интегрированным выключателем может служить отечественный СП3-3бМ или 24S1 китайского производства.

Среди переменных резисторов встречаются сдвоенные и даже счетверенные, когда поворот одной ручки приводит к перестройке сразу двух или четырех независимых электрически, на функционально связанных цепей. Например регулятор стерео баланса удобно реализовывать таким образом. В эквалайзерах используется до двух десятков сдвоенных резисторов.

На схемах сдвоенные (счетверенные) резисторы отличаются обозначением и графическим изображением: пунктир указывает на то, что механически подвижные контакты объединены.

Типов подстроечных и переменных резисторов на современном рынке множество. Это и неразборные подстроечные резисторы типа СП4-1, залитые эпоксидным компаундом, и предназначенные для аппаратуры оборонного назначения и подстроечные типа СП3-16б для вертикального монтажа на плату, и т.д.

При изготовлении бытовой аппаратуры, на платы впаивают маленькие подстроечные резисторы, которые, кстати, могут по мощности достигать 0,5 ватт. В некоторых из них, например в СП3-19а, в качестве резистивного слоя применяется металлокерамика.

Есть и совсем простые подстроечные резисторы на основе лаковой пленки, такие как СП3-38 с открытым корпусом, уязвимые для влаги и пыли, и мощностью не более 0,25 ватт. Такие резисторы регулируются диэлектрической отверткой, дабы избежать случайного короткого замыкания. Такие простые резисторы часто встречаются в бытовой электронике, например в блоках питания мониторов.

Некоторые подстроечные резисторы имеют герметичный корпус, например R-16N2, они регулируются специальной отверткой, и являются более надежными, поскольку на резистивную дорожку не попадает пыль и не конденсируется влага.

Мощные трехваттные резисторы типа СП5-50МА в корпусе имеют отверстия для вентиляции, в них проводник намотан в форме тороида, а контактный ползунок скользит по нему при повороте ручки отверткой.

В некоторых телевизорах с ЭЛТ до сих пор можно встретить высоковольтные подстроечные резисторы, такие как НР1-9А, сопротивлением 68 МОм и номинальной мощностью 4 ватта. По сути это набор металлокерамических резисторов в одном корпусе, а типичное рабочее напряжение для данного резистора составляет 8,5 кВ, при максимуме в 15 кВ. Сегодня подобные резисторы встроены в ТДКС.

В аналоговой аудиоаппаратуре можно встретить ползунковые или движковые переменные резисторы, типа СП3-23а, которые отвечают за регулировку громкости, тембра, баланса и т. д. Это линейные резисторы, которые бывают и сдвоенными, как например СП3-23б.

Подстроечные многооборотные резисторы часто встречаются в электронной аппаратуре, в измерительных приборах и т. д. Их механизм позволяет точно регулировать сопротивление, и количество оборотов измеряется несколькими десятками. Червячная передача делает возможным медленный поворот и плавное перемещение скользящего контакта по резистивной дорожке, благодаря чему схемы настраиваются очень и очень точно.

Например подстроечный многооборотный резистор СП5-2ВБ настраивается именно посредством червячной передачи внутри корпуса, и для полного прохода всей резистивной дорожки нужно совершить 40 оборотов отверткой. Резисторы данного типа в разных модификациях имеют мощность от 0,125 до 1 ватта, и рассчитаны на 100 — 200 циклов регулировки.

Всевозможные переменные резисторы находят широкое применение в роли потенциометров в различных приборах, начиная с бытовых, таких как обогреватели, водонагреватели, акустические системы, заканчивая музыкальными инструментами, такими как электрогитары и синтезаторы. Подстроечные резисторы можно встретить практически на любых печатных платах, начиная с телевизоров, заканчивая цифровыми осциллографами и техникой оборонного значения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Потенциометры. Виды и устройство. Работа и особенности

Устройство и принцип действия потенциометра

Потенциометр состоит из следующих элементов, указанных на схеме:

Потенциометр (переменный резистор) оснащён ручным управлением. По центральной оси выводится ручка, при повороте которой можно изменить положение ползунка. Потенциометры Meyertec встроены в пластиковый корпус для монтажа в отверстие 22,5 мм.

Принцип действия потенциометра заключается в следующем. При механическом повороте ручки ползунок передвигается по плоскости подковы с резистивным веществом. Вследствие этого сопротивление изменяется между выводом 3 и выводами 1 и 2. Если на выводы 1 и 2 подать ток, то между ними и выводом 3 получается выходное напряжение. Таким образом потенциометр выполняет функции делителя напряжения.

Видео

Потенциометр и реостат: в чем разница

РТ рассмотрим подробно, так как в процессе раскроются и свойства потенциометров. Итак, тот же переменный резистор можно монтировать на схему по двум вариантам, создается два режима:

«Потенциометр» и «реостат» это просто разные варианты включения одного и того же переменного резистора в схему, соответственно, последовательно или параллельно. Обе детали работают именно с R, U, I. Но пропорциональность изменений разная, в первом случае в большей мере регулируется напряжение, во втором — ток.

Реостат имеет два выхода, потенциометр — три (если применяется как первый, то подключают только два контакта). То есть РС включается в схему как обычный резистор. Оба не поляризованные, могут работать в обратном порядке.

ПТ и РС подключаемые по-разному. Второй, в отличие от первого, обычно прибор промышленный или на мощном оборудовании. В некоторых школах проводили уроки с реостатом, поэтому его форму может кто-то и помнит: габаритная керамическая трубка с нихромовой обмоткой и ползунком на среднем выводе, который никуда не подключается. РС имеет большую мощность (пропускает мощный ток) и малое сопротивление (до десятков Ом). Имеет значительную индуктивность, что учитывают в ВЧ приборах.

Делители напряжения обычно маломощные, поэтому на роль РС они редко подходят, переменники до 10 Вт при производстве позиционируются как первые, от 10 Вт — как вторые.

Переменник как реостат

РС изменяет общее сопр. цепи — тут важно именно это свойство, оно используется в полном наиболее эффективном виде для управления (ограничения) током.

В схему включается только последовательно: так включенный переменник называется реостатом (это режим работы).

Можно сделать представление схемы как таковой, состоящей из двух обычных резисторов, включенных последовательно, то есть ползунок делит катушку РС на указанные элементы. Осуществляя регулировку R уменьшают/увеличивают параметры этих резисторов и, соответственно, тока на цепи.

Маркировка переменных резисторов

Российская маркировка переменных сопротивлений до 1980 года – например, СП4-18:

Маркировка группы по технологии изготовления и материалу:

Сейчас действует новая система маркировки переменных и подстроечных резисторов – например, РП1-46:

Внимание! Единого стандарта маркировки регулировочных резисторов не существует – маркировка импортных отличается от российской.

Таблица номиналов

Справка: По ГОСТ 103 18-80 номинальные сопротивления должны соответствовать значениям ряда, полученного умножением или делением на 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; умноженное на 10 в n-степени, где n – целое положительное число.

Виды и особенности

По характеру изменения сопротивления:

По типу корпуса потенциометра:

Скользящий элемент может поворачиваться на один оборот, а точнее, около 270 градусов. На полный оборот поворот невозможен, так как на остальной части сектора поворота размещены клеммы контактов. Наиболее популярными однооборотные переменные резисторы стали в устройствах, не требующих для регулировки более одного оборота. — Многооборотные.

Подвижный контакт имеет возможность выполнять несколько оборотов для увеличения точности регулирования параметра. Такие переменные резисторы обычно оснащены винтовым или спиральным резистивным элементом, применяются в устройствах, требующих повышенной точности разрешения и регулировки. Многооборотные модели чаще всего используют в виде подстроечных сопротивлений на монтажной плате. — Сдвоенные.

Включают в себя два переменных резистора, расположенных на одной оси. Это дает возможность выполнять регулировку параллельно двух сопротивлений. В таких моделях наиболее популярно использование сопротивлений с логарифмической и линейной зависимостью. Они применяются в стереорегуляторах усилителей звука, радиоприемниках и других приборов, требующих регулировки одновременно двух отдельных каналов.

Одинарный линейный потенциометр служит для устройств аудиоаппаратуры. Такие модели выполняют из токопроводящего пластика для повышения качества изделия, используются для регулировки одного канала. — Линейный двойной.

Такая модель способна регулировать сразу два отдельных канала. Часто применяется для настройки стереофонической аппаратуры в профессиональных аудиоустройствах, требующих управления двумя каналами. — Ползунковый многооборотный.

Его конструкция включает в себя шпиндель, который преобразует вращательное движение в прямолинейное поступательное перемещение ползунка по сопротивлению. Он применяется в местах, где необходимо повышенное разрешение и точность. Такая модель устанавливается для подстройки параметров на монтажной плате.

Модификации

Точнее узнать, потенциометр, что это такое, поможет обзор некоторых моделей устройства. Для начала рассмотрим модификацию Skal. В этой серии особой популярностью пользуются модели под индексом 103, 105, 107.

Краткое описание устройств:

Основное разделение потенциометров:

а) характер изменения сопротивления:

б) типа корпуса:

— монтажные (под пайку на плату);

— оборотные стационарные (размещаемые на корпусе );

— ползунковые (линейные);

Конструкция потенциометра

Потенциометр чаще всего имеет 3 вывода: два вывода соединены друг с другом путем постоянного сопротивления, третий вывод имеет подвижной контакт, который перемещается по поверхности постоянного сопротивления.

Как выбрать потенциометр

Главную роль при выборе потенциометра играет номинал его полного сопротивления – это уровень сопротивления между неподвижными контактами. Выбирать потенциометр следует опираясь на номинал внешнего переменного резистора, указанный в руководстве по эксплуатации конкретного прибора. Например, для преобразователей частоты ОВЕН ПЧВ1, ПЧВ2, ПЧВ3 используются потенциометры номиналов 1 кОм, 5 кОм, 10 кОм., для регуляторов мощности Meyertec DRU3-125/150/200 — 10 кОм.

В некоторых случаях необходимо принять во внимание и другие параметры, а именно:

Почему это важно? При работе оборудования в закрытом пространстве потенциометр не должен перегреваться.

При работе с преобразователями частоты и регуляторами мощности ток в потенциометрах Meyertec небольшой, тепловые потери незначительные, поэтому отводить тепло не требуется.

Важно! Перед пуском схемы в работу необходимо проверить все места пайки и изоляции, а также соблюдать правила техники безопасности.

Источник