Потенциометр что это и для чего он нужен
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.
Принцип работы и выбор потенциометра
Потенциометр – это переменный резистор, сопротивление которого можно регулировать механическим способом от 0 до номинала. Потенциометры используются в качестве делителя напряжения для его плавной регулировки.
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.
Применение и принцип работы потенциометра с другими устройствами
Внешний потенциометр в промышленности может применяться для управления станками обработки, вентиляцией, температурой различных видов печей и т.д.
Подключая внешний потенциометр к частотному преобразователю, мы можем вручную регулировать скорость исполнительного механизма, например, электродвигателя. Если задать стандартные уставки скорости двигателя от 0 до 50 Гц, то в крайнем левом положении потенциометра скорость двигателя будет равна 0, а в крайнем правом положении двигатель выйдет на номинальную скорость вращения.
Как выбрать потенциометр
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.
Потенциометр: что это такое, что измеряет и где применяется?
Устройство
Попробуем разобраться – потенциометр, что это такое в общих чертах? Обычная схема прибора включает в себя резистор, контакты и отводы. Некоторые модели оснащаются диодами, ключи для различных вариаций обладают отличием по проводимости. Обычно в конструкции используются резисторы пассивного типа, а пара контактов расположена в нижнем отсеке корпуса.
Другие модели отличаются реостатными ключами с подвижными контактами, которые имеют высокую токопроводность. Полоса пропускания заряда зависит от частоты среза, в среднем это 2 тысячи КГц. Кроме того, выпускаются вариации с питанием двух полярностей, используются они сугубо в вычислительных устройствах. Калибровка прибора осуществляется на мостовых схемах, подсоединение проводится через пару специальных выводов. Разброс сопротивления по минимуму составляет 2 процента, отрицательное напряжение достигает показателя в 3,5 вольта. Стоимость приспособлений варьируется в пределах 300-600 рублей.
Механические разновидности
Продолжаем изучать потенциометр. Что это такое в механическом исполнении, рассмотрим далее. Устройство представляет собой регулятор тока, оснащенный контроллером поворотного типа. Ключи – резистивного типа, имеется два вывода, сквозное сопротивление выдерживает до 3,5 Ом. Предельный показатель линейных искажений – 90 дБ, отрицательное напряжение по максимуму – 3,5 В.
Следует отметить некоторые особенности этого вида устройств, а именно:
Механическая модель отлично подходит для реверсивного управления, а полоса пропускания зависит от параметров ключа.
Электронные варианты
Электронный потенциометр заслонки имеет реверсивный тип, часто используется в качестве регулятора громкости. Аппарат преимущественно оснащается двумя ключами, поддерживает порядка десяти циклов, присутствует опция программной выборки.
Рассматриваемые устройства нередко становятся элементами вычислительных приборов. Предельный показатель частоты среза составляет около 3 000 кГц. Многие параметры зависят от конструкционных особенностей и производителя. Линейные искажения составляют порядка 80 дБ, пропуск ключа – 3,5 мк. Для регулировки коэффициента усиления данные устройства не предназначены.
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:
Модели ЕР
Устройство этой марки под индексом 1200 подключается посредством пары выводов. Датчик потенциометра выдерживает четыре цикла с частотой среза до 2300 кГц. Модификация подходит для регулировки звука и тембра гитар, а также используется в качестве элемента вычислительной техники.
ЕР-3000 отличается малым разбросом сопротивления. Ключ реостатного типа находится возле выводов, корпус имеет специальную защиту. Присутствует опция программной выборки, калибровка выполняется по мостовым схемам, предусмотрен один резистор. Версия не подходит для настойки фильтров и регулировки коэффициента усиления.
Модификация ЕР-2110 применяется для цифрового реверсивного управления. Имеется реостатный ключ, пара выводов в нижней части корпуса, программная выборка. Настройка производится автоматически без участия мостовых схем.
Как действует на двигатель потенциометр?
Нередко владельцы современных автомобилей пытаются выжать предельную мощность из авто, нажимая до упора педаль акселератора. Такое решение не приносит успеха, поскольку агрегация между силовым агрегатом и педалью газа происходит через специальный датчик дроссельной заслонки (потенциометр). «Мерседес», «БМВ», «Фольксваген» и большинство других иномарок оснащены подобным устройством.
Прибор предназначен для регулировки подачи топлива в двигатель дозированными порциями. Кроме того, приспособление отслеживает динамику нажима на педаль акселератора и определяет число оборотов на холостом ходу. Составляющими элементами потенциометра для автомобиля являются два резистора, один из которых стабильного типа, второй – изменяемый аналог. Суммарное сопротивление элементов равняется 8 кОм.
Принцип работы
Функционирование потенциометра заключается в том, что на один из выводов подается напряжение 5 вольт, при этом второй край должен быть заземлен. Средний вывод подключен к специальному контроллеру, выдающему необходимую информацию по дроссельной заслонке. При полностью закрытой задвижке напряжение не превышает 0,7 В, а в открытом положении достигает 4 В.
На корпусной части заслонки прикрепляется датчик потенциометра посредством винтовой фиксации. С осью вращения приспособление взаимодействует при помощи специального отверстия в гнезде индикатора. Чтобы правильно настроить устройство, необходимо подключить разъемы датчика, активировать зажигание, измерить напряжение на входе. Этот показатель не должен превышать 0,7 вольта. В случае завышенного показания следует отрегулировать крепление индикатора при помощи винтов до нормы. Если имеются сомнения в том, какой потенциометр подобрать, желательно обратиться к специалисту или в сервисный центр.
Потенциометры. Виды и устройство. Работа и особенности
Потенциометры — это регулируемые делители напряжения, которые предназначены для регулирования напряжения при неизменной величине тока, и выполненные по типу переменного резистора.
Устройство и работа
На выводы резистивного элемента подается напряжение, которое предполагается регулировать. Подвижный контакт является регулирующим элементом, который приводится в действие вращением ручки. От подвижного контакта снимается напряжение, которое может находиться в диапазоне от нуля до наибольшей величины, равной входному напряжению на потенциометр, и зависит от текущей позиции подвижного контакта.
Потенциометр действует по типу переменного резистора, однако выполняет функции делителя напряжения. Его резистивный компонент представляет собой два резистора, которые соединены последовательно. Положение скользящего контакта является определяющим в определении отношения величины сопротивления 1-го резистора ко 2-му.
Наиболее популярным стал переменный однооборотный резистор. Он широко применяется в радиотехнике в качестве регулятора громкости, и в других устройствах. При изготовлении потенциометров применяются разные материалы для изготовления резистора: металлическая пленка, токопроводящий пластик, проволока, металлокерамика, углерод.
Виды и особенности
Потенциометры классифицируются по типу изменения сопротивления, типу корпуса устройства и другим различным признакам, и параметрам.
Основное разделение потенциометров.
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.
Также разделяют на:
По назначению делятся:
Сопротивления проволочных образцов выполняются из константановой или манганиновой проволоки, которая намотана на стержень, изготовленный из керамики. Такие модели резисторов изготавливают на мощность более 5 ватт.
Тонкопленочные резисторы включают в себя сопротивление из пленки, которая нанесена на диэлектрическую пластину, похожую на подкову. По ней передвигается ползунок, который связан с выходным контактом. Эта пленка образована слоем углерода, лака или другого токопроводящего материала.
Подстроечные резисторы предназначены для однократной подстройки значения сопротивления. Например, они используются в обратной связи импульсных блоков питания. Такие модели имеют компактные размеры, и спроектированы для профилактических или предварительных настроек устройств. После этого их чаще всего не трогают, оставляют с одной настройкой. Поэтому такие образцы не имеют высокой надежности и прочности, в отличие от переменных резисторов.
Переменные резисторы способны функционировать длительное время и большое число циклов регулировки.
Такие образцы потенциометров имеют повышенную стойкость к износу, в отличие от подстроечных. Переменные резисторы используются в качестве потенциометров в таких устройствах, где требуется настройка громкости звучания акустической системы, либо точная настройка температуры какого-либо устройства.
Потенциометры марки СП-1 на металлическом корпусе имеют вывод для подключения к общему корпусу устройства для защиты от помех.
Резисторы для подстройки марки СПЗ – 28 не имеют металлического корпуса, и его защитой будет корпус прибора, в котором установлен резистор. Внутренняя часть переменных резисторов аналогична, однако внешне они выглядят по-разному. Резисторы переменного типа оснащены надежной металлической или пластмассовой ручкой, которая соединена с ползунком.
Резистор, предназначенный для подстройки, не имеет такой ручки, и регулируется с помощью отвертки. Она вставляется в регулировочный паз механизма, который соединен с ползунком.
На электрических схемах потенциометры чаще всего изображают в виде постоянного резистора, имеющего регулирующий отвод со стрелкой. Она является символом подвижного контакта прибора.
При изображении в схеме реостата применяется изображение в виде прямоугольника, пересеченного наискось стрелкой. Это обозначает, что в работе задействовано два контакта: один – регулирующий, другой – один из двух крайних выводов.
Подстроечный резистор обозначают без стрелки, а контакт регулировки показывают тонкой линией.
Для примера можно показать такие марки переменных резисторов:
Существуют также неразборные резисторы для подстройки марки СП4 – 1. Они заливаются эпоксидным компаундом, и служат для устройств военного применения. Резисторы марки СП3 – 16 предназначены для вертикальной установки на монтажную плату.
Металлокерамические потенциометры используются при производстве бытовых устройств. Их припаивают на плату для подстройки некоторых параметров. Мощность таких компактных резисторов достигает 0,5 Вт.
Резисторы с сопротивлением из лаковой пленки СП3-38 имеют открытый корпус. Они не защищены от пыли и влаги, имеют мощность менее 0,25 Вт.
Такие модели необходимо регулировать отверткой из диэлектрического материала, чтобы не допустить случайного замыкания. Подобные резисторы простой конструкции популярны в бытовой технике и электронике, особенно в источниках питания мониторов.
Герметичные потенциометры для подстройки оснащены защитным корпусом. Регулировка осуществляется диэлектрической отверткой. Они имеют повышенную надежность, так как на контактную дорожку не попадает влага и пыль. 
Тороидные охлаждаемые переменные резисторы СП5 – 50М обладают достаточно мощным сопротивлением, имеют вентиляционные отверстия для охлаждения. Намотка проводника выполнена по форме тороида. Скользящий контакт перемещается по нему при вращении ручки с помощью отвертки.
В телевизионных приемниках еще встречаются высоковольтные виды подстроечных резисторов НР1-9А. Их величина сопротивления равна 68 мегом, мощность 4 Вт.
Они представляют собой набор резисторов из металлокерамики, собранные в одном корпусе. Стандартное рабочее напряжение для такого резистора равно 8,5 киловольт, наибольшее напряжение 15 киловольт.
Что такое потенциометр?
Потенциометр — регулируемый вручную переменный резистор с 3 выводами. Два его вывода подключены к обоим концам резистивного элемента, а третий вывод (движок) подключен к скользящему контакту, который перемещается по резистивному элементу. Положение движка определяет выходное напряжение потенциометра.
Потенциометр по сути своей функционирует в качестве переменного делителя напряжения. Резистивный элемент можно представить как два последовательно соединенных резистора, где положение движка определяет соотношение сопротивления первого резистора ко второму резистору.
Потенциометр также широко известен как переменный резистор. Наиболее распространенной формой является однооборотный переменный резистор.
Этот тип переменного резистора часто используется в аудио системах для регулирования громкости (логарифмический тип), а также во многих других устройствах.
При производстве потенциометра используются различные резистивные материалы: углерод, металлокерамика, проволока, электропроводный пластик, металлическая пленка.
На принципиальных схемах потенциометр обозначается следующим образом:
Основное разделение потенциометров:
а) характер изменения сопротивления:
б) типа корпуса:
— монтажные (под пайку на плату);
— оборотные стационарные (размещаемые на корпусе );