- Понятие потенциометра
- Типы потенциометров и характеристика их контактов
- Потенциометры с однополярным питанием контактов
- Потенциометры с двухполярным питанием контактов
- Механические потенциометры
- Электронные потенциометры
- Пресеты и триммеры
- Ползунковый потенциометр (слайдер)
- Устройство
- Особенности регулировки электропараметров переменного резистора
- Где и для чего используются делители напряжения
- Потенциометр и реостат: в чем разница
- Переменный резистор как реостат
- Переменный резистор как потенциомер
- Устройство
- Для чего используется резистор
- Чем отличается от подстроечного резистора
- Разница в сфере применения резисторов
- Наиболее понятное объяснение различия резисторов в применении
- Особенности резисторов по внешнему виду
- Принцип действия резисторов
- Алгоритм работы потенциометра, сравнение его с таковым у реостата
- Расчет, подбор параметров потенциометра
- Важность мощности рассеяния резистора
- Конструкция и виды переменных резисторов
- По материалу чувствительной части
- По количеству
- Поворотные (круговые, дисковые) переменники
- Линейные, с ползунками
- Многооборотные
- Струнные
- Особо точные
- Автоматические
- Сдвоенные
- Подстроечные (триммеры, пресеты)
- Цифровые
- Виды по «конусу» — характеру изменения сопротивления
- Объяснение
- Как делители напряжения показываются на схемах
- Подключение потенциометра
- Подключение потенциометра к платам Ардуино
- Схема подключения
- Пример проекта
- Пример скетча
- Проверка
- Как выбрать
- Как маркируются
- Ремонт
Понятие потенциометра
В этой статье мы будем использовать следующие сокращения буквой:
- ПТ и РС — потенциометр, реостат;
- I — ток;
- U — напряжение;
- R — сопротивление.
Другие два названия потенциометров:
- резистор: подстроечный или переменный. Это два разных вида одной и той же рассматриваемой детали в радиоприемниках, их необходимо различать, но иногда эти два резистора используют как общее название технологии. Здесь мы говорим про эти два резистора в роли потенциометра, а не реостата. По умолчанию мы будем ссылаться на два резистора в этом варианте включения потенциометра;
- делитель напряжения. Название наиболее правильно отражает понятие потенциометр.
Делитель напряжения — это тот же резистор, деталь создана по его типу и по похожему принципу. Только обычный («постоянный») контакт обеспечивает фиксированную величину сопротивления, которое блокирует ток на оси цепи, сопротивляясь ему и таким образом уменьшая его по закону Ома.
Переменный/подстроечный резистор имеет пластинку (типа скребка, автомобильного дворника) или аналогичный элемент, работающий с постоянным (скользящим) контактом по резистивной (чувствительной) части. Таким образом, происходит изменение сопротивления и, самое главное, деление напряжения сопротивление резистором, то есть регулировка его контакта, уменьшение/увеличение. Поэтому такие резисторы называют «делителями напряжения». Внизу на рис. обозначение резисторы западного стандарта:
Название «потенциометр постоянного тока» представляет собой совокупность словосочетаний «разность потенциалов» и «метр» (измеряю). Термин «потенциометр» появился на заре развития электроники и подразумевает измерительный прибор. При настройке обычных резистивных катушек с проволочными контактами свойство потенциометра использовалось для измерения параметров разности потенциалов, что относило ее к типам измерения. Сейчас эти два набора качеств потенциометра адаптированы к регулировке контактов напряжения сопротивления. Этот аспект применения потенциометра быстро стал основным, и 95% этих резисторов, а то и больше, изготавливаются специально для контроля электрических параметров контакта.
Типы потенциометров и характеристика их контактов
В современной электронике принято использовать следующие типы потенциометров:
- потенциометры с однополярным питанием контактов;
- потенциометры с двухполярным питанием контактов;
- механические потенциометры;
- электронные потенциометры.
Потенциометры с однополярным питанием контактов
Такие потенциометры снабжены специальными реостатными ключами. Все типы резисторов в этом случае следует использовать только пассивного типа. Подвижные контакты резистора обладают высокой проводимостью электрического тока. Показатель пропускной полосы электронного ключа резистора напрямую зависит от частоты среза контакта. Этот параметр резистора обычно не превышает две тыс.кГц. Подобные характеристики потенциометров очень часто используются для регулировки тембра контактов.
Потенциометры с двухполярным питанием контактов
Потенциометры с двухполярным питанием контактов используются только в вычислительных изделиях. Главной особенностью таких потенциометров является высокий уровень максимального сопротивления контактов. Электронные ключи для такого резистора должны использоваться только реостатного типа контактов. Внизу потенциометра имеется несколько выводов контактов для подключения к электрической цепи. Резистор настраивается в специальном мостовом оборудовании. Величина разброса сопротивления контактов резистора не превышает два процента. Отрицательное электрическое напряжение сопротивления контактов потенциометра имеет значение не более 4 вольт.
Механические потенциометры
Механический потенциометр — это резисторы для регулирования электрического тока, которые оснащены специальным поворотным регулятором контактов. В нижней части резистора есть несколько выводов контактов. Электронные ключи переменного резистора должны быть резистивного типа. А также в таких переменных резисторах предусмотрена функция программной выборки. Максимальный параметр сквозного сопротивления контактов переменного резистора не превышает 4 Ом. Эти резисторы не оснащены функцией калибровки сопротивления контактов. Отрицательное электрическое напряжение сопротивления контактов такого переменного резистора составляет около 4 вольт, а линейные искажения резистора не превышают 92 децибел.
Мощные переменные резисторы следует применять только открытого типа. Механические потенциометры идеально подходят для реверсивного управления. Многие резисторы не поддерживают реостатный режим. Стоит отметить, что такие переменные резисторы не используются для управления усилением. Максимальное положительное электрическое напряжение освещения переменного резистора составляет около двух с половиной вольт. Частота среза контактов очень редко превышает две с половиной тыс. кГц. Величина пропускной полосы контактов напрямую зависит от характеристик электронного ключа. Такие резисторы обычно не используются в вычислительных машинах.
Электронные потенциометры
Электронный потенциометр является необходимым продуктом для регулирования электрического тока. Многие модели оснащены несколькими электронными ключами. Мощные переменные резисторы следует использовать только резистивного типа. Для реверсивного управления компьютером можно использовать практически любую модель переменного резистора. Эти резисторы выдерживают до 12 непрерывных циклов регулирования. Почти все модели резисторов имеют функцию выбора программы. Стоит отметить, что для управления стерео можно использовать электронные изделия. Величина линейных искажений таких устройств не превышает 85 децибел.
Электронные переменные резисторы часто используются в вычислительной технике компаний, поскольку их частота среза не превышает 3100 кГц. Показатель полосы пропускания электронного ключа составляет около 4 микрон, но сильно зависит от производителя. Многие модели таких потенциометров используются для качественной настройки различных фильтров. Следует отметить, что этот резистор не имеет права выполнять регулировку усиления безопасности.
Пресеты и триммеры
Потенциометры с триммером или предустановкой представляют собой небольшие регуляторы типа «установил и забыл», которые позволяют легко выполнять очень тонкие или случайные регулировки в цепи (например, для калибровки). Однооборотные поворотные потенциометры — это изготовление миниатюрных версий стандартного переменного резистора, предназначенные для установки непосредственно на печатную плату и регулируемые с помощью небольшой отвертки с плоским лезвием или подобного пластикового инструмента.
Как правило, эти переменные резисторы представляют собой конструкцию либо с открытым каркасом, либо с замкнутым квадратом, которая после того, как схема настроена и установлена на заводе, остается в этой конфигурации и корректируется, только если происходят изменения в настройках схемы.
Цифровой потенциометр X9C103S 10 кОм
Будучи открытой конструкцией, предустановки каркаса подвержены механическому и электрическому износу, что влияет на производительность и точность, поэтому они не подходят для непрерывного использования и поэтому предустановленные потенциометры рассчитаны только на несколько сотен операций. Однако их низкая стоимость, небольшие размеры и простота делают их популярными в некритических схемах.
Предустановки можно медленно регулировать от минимума до максимума за один оборот, но для некоторых схем или оборудования этот небольшой диапазон регулировки может быть слишком грубым, чтобы обеспечить очень точную настройку. Однако многооборотные переменные резисторы работают, перемещая рычаг контактов небольшой отверткой на несколько оборотов, где-то от 3 до 20 оборотов, что позволяет очень точно настраивать прибор.
«Триммеры» представляют собой многооборотные прямоугольные устройства с линейными направляющими, которые предназначены для монтажа и пайки непосредственно на печатную плату через сквозное отверстие или для поверхностного монтажа. Это дает триммеру как электрические соединения, так и механическую настройку, а закрытие дорожки в пластиковый корпус позволяет избежать проблем с пылью и грязью во время использования.
Ползунковый потенциометр (слайдер)
Ползунковые потенциометры, или ползунки, предназначены для изменения показателей сопротивления их контактов линейным движением, и поэтому существует линейная зависимость между положением ползунка и выходным сопротивлением контактов.
Ползунковые потенциометры в основном используются в широком спектре профессионального звукового оборудования, такого как студийные микшеры, фейдеры, графические эквалайзеры и пульты управления звуком.
Одним из основных недостатков ползунковых потенциометров является то, что они имеют длинную открытую щель, которая позволяет наконечнику с контактами свободно перемещаться вверх и вниз по резистивной дорожке. Этот открытый слот делает внутреннюю резистивную дорожку восприимчивой к загрязнению даже от пота и жира на руках пользователя. Для минимизации воздействия загрязнения гусениц можно использовать экраны и войлочные покрытия с прорезями.
Поскольку потенциометр является одним из самых простых способов преобразования механического положения в пропорциональное напряжение, его также можно использовать в качестве резистивного датчика положения, также известного как датчик линейного перемещения. Потенциометры с подвижной углеродной дорожкой измеряют точное (прямое) линейное движение, а часть линейного датчика представляет собой резистивный элемент, прикрепленный к скользящему контакту. Это место контакта, в свою очередь, соединено стержнем или валом с измеряемым механизмом. Положение ползунка изменяется в соответствии с измеряемым параметром, что, в свою очередь, изменяет показатели сопротивления датчика.
Устройство
Потенциометр: что это такое в общих чертах? Обычная схема устройства включает в себя резистор, контакты и отводы. Некоторые модели снабжены диодами, ключи различных вариаций имеют разную проводимость. Обычно в конструкции используются резисторы пассивного типа, а пара контактов расположена в нижнем отсеке корпуса.
Другие модели резисторов отличаются реостатными ключами с подвижными контактами, обладающими высокой проводимостью тока. Полоса пропускания заряда резистора зависит от частоты среза, в среднем она составляет две тыс кГц. Также вариации бывают с двухполярным питанием, они используются только в вычислительных устройствах. Калибровка прибора осуществляется на мостовых схемах, подключение осуществляется через пару специальных проводов. Минимальный разброс сопротивления резистора составляет два процента, отрицательное напряжение достигает 3,5 вольт. Стоимость устройств варьируется от 300 до 600 рублей.
Особенности регулировки электропараметров переменного резистора
Для понимания работы переменных резисторов нужно знать, что всегда (в режиме реостата, потенциометра) изменяется и напряжение, и ток (U зависит пропорционально от I). Два алгоритма работы основаны на изменении сопротивления (R), которое остается независимым от заданных параметров. Но именно его регулировка на переменном резисторе уменьшает/увеличивает U и I.
Иными словами, делители напряжения представляют собой переменные резисторы не с постоянным показателем сопротивления (количество Ом) на нем, а с переменным сопротивлением, задаваемым дополнительным рычагом (скребком). Это распространенный переменный резистор с сопротивлением электрических цепей, электроники, бытовой техники. Органы управления переменным резистором всем знакомы: маленькие круглые ручки, ползунки, бегунки, селекторы.
Где и для чего используются делители напряжения
Потенциометры нормализуют сопротивление напряжения, чаще всего их используют для регулировки параметров приложения (обслуживаемого оборудования) в пределах нормальных обозначений, на которые оно рассчитано, когда такая функция встроена в него, например, громкость звука, обороты вентилятора. Более распространена модель с ручной регулировкой, но есть и встроенный автоматический потенциометр.
Потенциометр также используется при необходимости установки требуемого режима работы оборудования в сложных условиях, когда определенный уровень электрических параметров может вывести из строя приложение, или для проведения исследований, обслуживания, экспериментов и наладки, чтобы осуществлять ремонт.
Увеличение/уменьшение подаваемого на нагрузку U, также тянущего за собой изменения тока, осуществляется потенциометрами или реостатами. Ниже мы увидим разницу между ними. На самом деле эти термины обозначают не саму деталь (во всех случаях это переменный резистор), а способы ее включения на схеме.
Наиболее типичные примеры данного переменного резистора, регулирующие:
- мощность и другие параметры (регулировка эквалайзерами) звука, яркости/оттенков видео, света (диммеры);
- скорость маломощных электромоторчиков бытовых приборов, игрушек;
- вентиляторы с регулируемой скоростью оборотов имеют делители напряжения. Даже те, в которых интенсивность вращения подразумевается, как обусловленная постоянной работой с определенной величиной, часто имеет подстроечный переменный резистор на микросхеме;
- частоту генераторов;
- калибровку электрических цепей, на микросхемах для установления электрических параметров по напряжению (его выходной мощности);
- прецизионный, в т.ч. высокоточный автоматический потенциометр, используется в датчиках линейных и угловых перемещений.
Переменные резисторы/триммеры используются там, где необходимо отрегулировать выходное напряжение. Но надо понимать, что такой переменный резистор необходим только для нагрузок с большим сопротивлением и малыми токами. Когда сопротивление и ток велики, применяют реостаты. Например, на диммере может быть потенциометр, но если лампа накаливания мощная, то она будет бесполезна и надо использовать РС. Аналогично и для электродвигателей: маломощные могут регулироваться потенциометром, но на мощных силовых установках у транспортных средств стоят РС. Чтобы изучить, где и что применять, необходимо производить расчеты по формулам закона Ома.
Потенциометр и реостат: в чем разница
Рассмотрим РТ подробно, так как в процессе будут раскрыты и свойства потенциометров. Итак, один и тот же переменный резистор можно монтировать на схему двумя способами, создаются два режима:
- параллельное подключение — потенциометр. Подключение потенциометра обычно использует все 3 контакта;
- последовательное — реостат. Используются только два контакта.
«Потенциометр» и «реостат» — это всего лишь два разных варианта включения в схему одного и того же переменного резистора соответственно последовательно или параллельно. Два резистора работают именно с сопротивлением, U, I. Но пропорциональность изменений разная: в первом случае регулируется в большей степени напряжение, во втором — ток.
У реостата два вывода, у потенциометра — три (при использовании в качестве первого подключаются только два контакта). То есть РС включен в схему как обычный переменный резистор. Два резистора не поляризованы и могут работать в обратном направлении.
Потенциометр и РС подключаются по-разному. Второй, в отличие от первого, обычно находится в промышленном устройстве или в мощном оборудовании. В некоторых школах уроки проводились с реостатом, так что кто-то может вспомнить его форму — керамическая трубка с нихромовой обмоткой и ползунком на среднем выводе, который никуда не подключен. РС имеет большую мощность (пропускает мощный ток) и низкое сопротивление (до десятков Ом). Он имеет значительную индуктивность, что учитывается в ВЧ-устройствах.
Делители напряжения, как правило, маломощные, поэтому для функций РС подходят редко, переменники до 10 Вт позиционируются в производстве как первые, от 10 Вт — как вторые.
Переменный резистор как реостат
РС изменяет полное сопротивление цепи — здесь это свойство важно, оно наиболее эффективно используется для регулирования (ограничения) тока.
Включается в схему только последовательно — включенный так переменный резистор называется реостатом (это режим работы).
Представление схемы можно сделать как образованной двумя обычными резисторами, соединенными последовательно, то есть ползунок делит катушку РС на указанные элементы. Регулируя сопротивление, уменьшают/увеличивают параметры этих резисторов, а соответственно и ток в цепи.
Переменный резистор как потенциомер
Более подходящее и правильное название потенциомера — делитель напряжения. Если взять приведенную выше схему, то это тоже два или более переменных резистора, соединенных последовательно, но узел из них (цепочка) подключается параллельно источнику, что позволяет регулировать его сопротивление для получения именно того напряжения, которое требуется для нагрузки.
Устройство
Переменный резистор состоит из следующих компонентов:
- резистивный элемент, определяющий величину сопротивления, с припаянными по краям двумя неподвижными выводами для подключения к цепи;
- подпружиненный третий подвижный контакт (бегунок, ползунок), который может перемещаться по металлической или металлизированной дорожке (коллектору), уменьшая или увеличивая сопротивление;
- ручка, управляющая механизмом регулировки.
Транзистор может быть:
- Поворотным — токоприводящий элемент выполнен в виде кольца (подковы), ползунок перемещается поворотным механизмом регулировки со специальной рукояткой. Поворотные резисторы могут быть однооборотными и многооборотными.
- Движковым — величина сопротивления регулируется прямым перемещением ползунка по проводящему элементу.
Для чего используется резистор
Регулируемый резистор плавно изменяет параметры электрической цепи непосредственно во время работы.
Резистор используется во многих бытовых приборах и устройствах — как потенциометрические датчики различного назначения и для регулировки громкости и тембра звука, частоты радиоприема, яркости светодиодов или градусов нагрева простым поворотом ручки управления.
Чем отличается от подстроечного резистора
Обратите внимание! Справка: подстроечный резистор — одна из разновидностей переменного резистора: он используется для точной настройки отдельных компонентов электронной аппаратуры и коэффициентов передачи в измерительных устройствах — преобразователях напряжения в частоту.
Подстроечный резистор компактных размеров устанавливается непосредственно на электронную плату и служит для вывода схемы в нужный режим только на этапе настройки и наладки, после чего фиксируется краской или клеем.
ВАЖНО! Ручка переменного резистора выведена на переднюю панель прибора; у триммера такой возможности нет.
Для регулировки подстроечного резистора используется отвертка, которая вставляется в специальный паз механизма регулировки, связанного с круговым ползунком.
Разница в сфере применения резисторов
Потенциометр маломощный, применяется для устройств с относительно небольшим энергопотреблением: телевизоры, аудиоаппаратура, маломощные диммеры, регуляторы нагрева теплого пола, водонагревателей; как преобразователь — для регулировки частоты оборотов слабых моторов, для вентиляторов, например компьютерных кулеров, систем вентиляции.
Использование РС характеризуется так:
На первый взгляд области применения аналогичны потенциометру, но это не так: РС применяются там, где большие токи и от них зависит работа устройств: мощных электроинструментов, электродвигателей транспортных средств и в промышленности.
Можно сказать, что резистор для ламп, работающих с большими токами и такими же нагрузками в виде электродвигателей, для электропечей, станков используется только в реостатном режиме.
Наиболее понятное объяснение различия резисторов в применении
С потенциометром ток источника потребляется в несколько раз больше, чем требуется нагрузке. При РС величина этого значения равна параметру нагрузки. Поэтому последний используются для подстройки I и U на низкоомных нагрузках (они имеют закономерность: потребляют относительно более мощные токи), а потенциометры — на высокоомных, так как питаются обычно этой величиной с малым показателем.
Особенности резисторов по внешнему виду
Резистор может быть и тем, и другим, но если он сделан для реостатного режима, то он имеет типоразмер: с двумя выводами, с большой резистивной частью (обмоткой), это обычно большой, толстый, тяжелый проволочный резистор и форма его гораздо крупнее, чем у детали для РТ.
Следует различать термины, так как в разных источниках иногда возникает путаница: например, словосочетание «потенциометр в реостатном режиме» не совсем корректно, так как это обозначение двух разных включений, а словосочетание «переменный резистор в реостатном (или потенциометрическом) режиме» является правильным. Хотя неправильные лексические образования часто встречаются даже на технических сайтах; здесь главное, чтобы пользователь различал, что есть что.
Если у детали два выхода, то ее состояние только РС, а если три, то теоретически эту деталь можно использовать как РС (о нем мы писали выше), но на самом деле она предназначена именно для режима ПT.
Принцип действия резисторов
Потенциометр преобразует линейные или угловые перемещения в соответствующие величины напряжения, тока или сопротивления. Благодаря этому можно работать со многими неэлектрическими величинами: давлением, уровнем, расходом и т.д.
Потенциометрические датчики, принцип работы которых заключается в измерении перемещения или местоположения, подключаются своими подвижными контактами переменного сопротивления к объектам. Это могут быть клапаны, антенны, режущие инструменты и прочее. После подачи питания на датчик с него снимается сигнал положения ползунка потенциометра, как с делителя напряжения.
Основной метод регистрации во всех моделях остается одинаковым, но есть различия в конструкции. Сигнал может сниматься напрямую или через электронную схему после обработки и нормализации
Важно, чтобы он соответствовал определенным стандартам.
Алгоритм работы потенциометра, сравнение его с таковым у реостата
Уместно раскрыть принцип работы одновременно для потенциометра, РС, так как речь идет, по сути, об одной детали в разных режимах:
Принципы работы резисторов раскрываются закономерностями процесса изменения тока и напряжения. Для реостата за нагрузку берем лампочку (на схемах выше). С увеличением сопротивления на РС то же самое происходит и с общим сопротивлением (сопротивление общ), и этот же ток уменьшается. Следовательно, и I на нагрузке, и напряжение на ней падают.
Уменьшение/увеличение тока в цепи не обратно пропорционально сопротивлению РС, так как кроме регулируемого реостата сопротивления имеется еще и сопротивление, но без изменений, на нагрузке. Только при сопротивление реост >>сопротивление н эти показатели изменятся почти обратно пропорционально. Наоборот будет, если сопротивление реост<< сопротивление н, то=»» это=»» приведет=»» к=»» тому,=»» что=»» i=»» через=»» нагрузку=»» почти=»» не=»» будет=»» меняться=»» при=»» изменении=»» сопротивление =»»></сопротивление н,>
Теперь поясним действие в процессе описания изменения нагрузки U: суммарная величина на источнике тока (Uист = Un + Uреост) между РT и U пропорционально их сопротивлению:
При его снижении в РС происходит разделение общего U и одновременно нагрузки U, а, следовательно, и увеличение I через нее.
Теперь перейдем к потенциометру. Это тот же реостат, но подключенный по-другому. Более точно отражает его суть название «делитель напряжения».
Потенциометр регулирует ток и напряжение на высокоомном оборудовании (акцентируем внимание на этом), то есть при таком параметре использование РС нецелесообразно, а то и вовсе невозможно. Переменный резистор типа потенциометра подключается к истоку нижними клеммами А и В, представляющими собой концы обмотки, заключенные (обжатые) удобным для включения в цепь образом. В отличие от РС клемма С подключается к потребителю и на нее также выведены А и В.
Принцип работы потенциометра:
- напряжение подается на весь резистор;
- но для потребителя снимается только одна часть, которую можно регулировать, перемещая ползунок D между точками A и B;
- при этом заданное параметре нагрузки Uн будет изменяться от 0 до максимального U источника.
U на потребителе может колебаться прямо пропорционально длине отрезка ^АС, но может иметь и более сложную зависимость U = f(l), определяемую соотношением сопротивления нагрузки и сопротивления потенциометра. Есть такие закономерности:
Расчет, подбор параметров потенциометра
Таким образом, потенциометр предназначен для точной регулировки напряжения на нагрузке с высоким сопротивлением; она должен иметь большее сопротивление, чем потенциометр, иначе ею же будет определяться количество вольт, функция регулировки будет потеряна.
Основными характеристиками для расчета потенциометра являются следующие:
- сопротивление потенциометра должно быть намного меньше (сопротивление пот << сопротивление н), чем у нагрузки. Это не обязательно, но если это не соблюдать, дальнейшие расчеты усложнятся; вам нужно будет принять во внимание ток на ней. Рекомендуемые показатели минимум в 10 раз ниже, а лучше — в 20, 30, 100. Чем ниже, тем лучше, но не слишком, иначе не будут выполнены требования следующих пунктов;
- U источника тока должно подходить, потенциометр должен его выдерживать (Iном.пот × сопротивление пот) > Uист. При этом количество ампер, протекающих через переменник (Iпот = Uист/ сопротивление пот), должно быть меньше, чем номинал детали по току;
- ток, проходящий через потенциометр (Iпот = Uист / сопротивление пот), не должен превышать номинальную величину, соответствующую источнику (Iпот < Iном ист);
- если потенциометров несколько и все они соответствуют вышеперечисленным условиям, то берите изделие с большим сопротивлением — оно будет потреблять меньше тока, что особенно существенно при использовании с гальваническими батареями, аккумуляторами.
Еще нюанс регулировки тока и напряжения реостатом и потенциометром:
- два элемента позволяют получать на нагрузке U, равную или меньшую, чем U источника;
- но с потенциометром можно понизить старую величину до 0, чего крайне сложно, практически невозможно добиться от РС.
Важность мощности рассеяния резистора
При выборе переменного резистора в первую очередь учитывают номинал по сопротивлению, но не менее важно обращать внимание на номинал по току, т.е. мощность рассеяния. Эти два параметра связаны. Мы объясним на примере. В схеме присутствует резистор с определенным сопротивлением, но получается, что этот показатель должен быть намного меньше, то есть деталь подлежит замене.
Ставят элемент с гораздо меньшим сопротивлением и вроде бы проблема решена, но тут есть опасность, связанная с игнорированием закона Ома. Сопротивление на резисторе было значительным, U цепи — фиксированным. При уменьшении параметра переменника общее сопротивление линии упало, в результате ток увеличился. Если поставить потенциометр с прежней мощностью рассеяния, то при увеличении I он может не выдержать нагрузки, последствия стандартные — перегрев, вплоть до воспламенения.
Примерная норма: при номинале 10 Ом по цепи должен протекать ток примерно 1 А; это мощность, рассеиваемая резистором. При выборе обязательно соблюдайте это допустимый для детали показатель.
Конструкция и виды переменных резисторов
Потенциометр — это преимущественно аналоговая электромеханическая часть, есть и цифровые типы, но они пока не получили широкого распространения. Дворник машины также может приводиться в движение не только вручную, но и с помощью электрических средств. Движение может быть угловым (вращение) или линейным (прямым); обычно оно ручное, но есть и автоматический потенциометр, регулируемый приложением.
Устройство потенциометра (первые две части основные):
- резистивный элемент;
- пластина (стеклоочиститель, скребок) со скользящим контактом, перемещаемым рукояткой (селектором, рычагом) вдоль части, указанной выше;
- клеммы на каждом конце детали;
- механизм перемещения стеклоочистителя (вал, ползунок), втулка, подшипник;
- корпус, содержащий резистивную часть.
Описанный резистор можно принять за общий принцип, который так или иначе реализуется во всех типах этих радиодеталей, на нем же основаны струнные и цифровые потенциометры, но со своей спецификой.
Резистивная часть дешевых переменников обычно изготавливается из графита. Также используют чувствительный провод, пластик с частицами углерода, смесь керамики и металла (кермет). Для вариантов с токопроводящими дорожками применяют токопроводящие полимерные пасты с углем, износостойкими смолами, растворителями и смазками. Короче говоря, в зависимости от конструкции корпуса, потенциометр имеет свои виды, типы в виде горшков (бочек, котлов), планов и чипов (триммеров).
По материалу чувствительной части
Проволочные: в корпусе размещаются равномерно подковой константиновый или манганиновый проводок. Ползунок скользит по виткам, касаясь следующего, прежде чем покинуть предыдущий; таким образом достигается плавная регулировка.
Тонкопленочные. Чувствительная часть представляет собой подковообразный каркас диэлектрической пластины с тонкой пленкой: углеродной, борной, из металлизированных, композиционных материалов. Подстроечники, триммеры часто именно такие.
По количеству
Есть одноэлементные модели — это стандартные переменники. Есть многоэлементные (двойные, тройные и т. д.), значит, больше контактов для каждой из этих частей. Также есть изделия с контактами для выключателя (ниже на рисунке).
Поворотные (круговые, дисковые) переменники
Наиболее распространенными переменниками являются поворотные. Они могут быть оснащены выключателем, который обычно работает в крайнем положении против часовой стрелки. Поэтому выключать/включать радио можно сразу, а не отдельным элементом, по такой методике: например, устройство запускается после щелчка при повороте селектора на минимальную громкость, затем ее можно увеличить.
Выводы 1 и два также относятся к обычным резисторам. Резистор создает в «корпусе» специальное покрытие, массив токопроводящего сплава (в т.ч. в виде пленки, напыления), проволочную обмотку (нихром и тому подобное). Переменники имеют третий вывод (для скребка), соединенный с «движком», подвижной пластиной (дворником), перемещаемой со скользящим контактом по этому сегменту.
Если вы повернете ручку, сопротивление между 1 и 3 изменится, от 0 до номинального параметра, выбитого на корпусе устройства. То же самое происходит между два и 3 «наоборот»: когда сопротивление увеличивается между 1 и 3, то уменьшается между два и 3 и наоборот.
Линейные, с ползунками
Линейные (слайдеры) бывают в виде пластины, планки, то есть резистивный элемент продольный. Инструмент регулировки представляет собой ползунок, который скользит, а не вращается. Недостаток этих моделей в том, что они менее защищены от грязи: грязь может попасть через любую часть щели, даже при наличии уплотнения ползунка. Преимуществом является лучшее отображение индикации конфигурации.
У поворотных моделей часто невозможно определить положение ручки, особенно если монтируется «голый» резистор; для этого нужно делать градуирование. Если есть шкала, то она воспринимается менее удобно. В линейном типе положение настройки видно и без заданного, по положению ползунка. Например, для эквалайзеров, фейдеров можно определить позиции регулировки, оценить общую картину установки десятка и более ползунков на панели управления, особо не присматриваясь. Кроме того, линейные потенциометры обычно более точны, поскольку резистивная часть длиннее.
Многооборотные
Обыкновенный круговой переменник совершает полное перемещение регулируемой точки за 1 оборот регулировочного винта и является неполным, подкова не должна замыкаться. Для некоторых задач они недостаточно точны. Для особой чувствительности есть многооборотные варианты. Они имеют полный описанный цикл, который выполняется за определенное количество оборотов, что значительно снижает объем ошибок. Например, поворот селектора на однооборотной модели номиналом 10 кОм на пол-оборота изменит сопротивление на 5000 Ом, при допуске 10% даст погрешность в 500 Ом. 10-оборотный многооборотный потенциометр с теми же параметрами, при аналогичном повороте рычага дает отклонение всего 50 Ом, 0,5% от номинала.
В среднем поворот селектора на один и тот же угол обеспечивает более точную настройку на одну десятую лучше, чем у однооборотных моделей.
Струнные
Особым подвидом являются струнные (строковые) делители напряжения; они управляются гибким проводом и подпружиненной катушкой. Применяются для измерений на движущихся объектах, для измерения линейного положения в промышленности, производстве, медицине, робототехнике, на автоматизированных производственных линиях.
Особо точные
Поворотные или линейные потенциометры с фиксированными положениями, отмеченными щелчками, представляют собой специальные дискретные прецизионные модели, набранные из различных резисторов. Они используются в поверочной технике, в особо точной аппаратуре.
Автоматические
Настройка производится не вручную, а с помощью автоматики приложения.
Сдвоенные
Несколько резисторов могут располагаться на одном валу со своими скользящими скребками, что позволяет параллельно управлять двумя или более каналами. Используется в усилителях звука.
Подстроечные (триммеры, пресеты)
Триммеры, они же подстроечные или предустановленные — это размеры под пайку на плату. Когда производитель создает микросхему, деталь впаивается и сразу устанавливается требуемое положение. Оно считается лучшей для устройства и менять ее не рекомендуется, кроме как в целях ремонта, особых случаев настройки.
Хотя есть и детали, подразумевающие постоянную регулировку: например, когда такой типоразмер подходит для конкретного устройства.
Цифровые
Становятся популярными цифровые потенциометры, которые представляют собой интегральные схемы без движущихся частей, что позволяет вам программно настраивать собственное сопротивление с заданным шагом.
Виды по «конусу» — характеру изменения сопротивления
«Конус» или «закон» — это соотношение между сопротивлением и положением скребка. Контролируется производителем. Возможна любая зависимость, но для большинства задач будет достаточно линейных и логарифмических потенциометров («звуковой конус»).
Можно использовать буквенный код, но он не стандартизирован, у разных производителей он может быть разным, но в целом маркировка выглядит следующим образом:
- Азия и США. A — для логарифмической, C — для обратной логарифмической (редкие, экспоненциальные) и B — для линейной конусности;
- Европа. А — для линейной, С и В -для логарифмической, F — для ее обратной разновидности.
Объяснение
Процентное соотношение нелинейного конуса относится к показателю сопротивления в средней точке вращения вала. На 10% логарифмический конус измеряет 10% от общего сопротивления на ней. То есть 10% логарифмического конуса на потенциометр 10 кОм дает 1 кОм на указанной отметке. Чем выше процент, тем круче кривая логарифма.
Как делители напряжения показываются на схемах
Для того чтобы читатель мог глубже различать детали, укажем графику для потенциометра и РС.
Обозначение реостатов:
Обозначение потенциометров:
Обозначение обычного резистора (фиксированного):
Подключение потенциометра
Для начала приведем блок наиболее характерных схем. Надо сказать, что потенциометр можно подключать не только как РС, но и как простой постоянный резистор (варианты на рисунке 3.):
Ниже приведены наиболее распространенные схемы (обозначения по западному стандарту):
Стоит сказать, что традиционная схема подключения частотника потенциометра всегда рекомендует подключать «лишний» вывод, не исключен обрыв на линии «подвижный контакт — подковка», что может привести к неприятным последствиям.
Схемы подключения потенциометров предельно просты, по сути, вариант только один — параллельно на один из проводов питания.
Например, так выглядит регулятор на компьютерном кулере. В этом случае полярность разницы не имеет. Берется любой провод питания кулера, разрезается, один конец сразу припаивается к первому и второму (среднему) контакту, второй- к оставшимся. То есть на первые два идет один конец провода (они припаяны к одной жиле), на третий контакт — другой конец, как бы отдельный.
Сложность некоторых схем: нужно знать, к какому проводу подключать, т.е. какую линию питания регулировать, например, если подключать внешний потенциометр для частотно-регулируемых электроприводов для регулировки интенсивности вращения электродвигателей при регулировке ПИД-регуляторов.
В таких случаях ориентируются на схемы производителей или авторов таких совершенствований, рекомендациями мастеров, вся информация есть в сети на специальных форумах и тематических сайтах. Пример подключения к преобразователю частоты показан ниже:
Подключение потенциометра к платам Ардуино
Схема подключения
Для этого три вывода потенциометра необходимо соединить с выводами, указанными на плате:
- черный — GND;
- красный — питание 5В;
- средний — от центрального вывода к аналоговому входу A0.
При изменении положения вала подключенного потенциометра изменяется параметр сопротивления, что вызывает изменение индикатора на нулевом выводе платы ардуино. Считывание полученного значения напряжения аналогового импульса происходит на скетче с помощью команды AnalogRead ().
В плату Ардуино встроен аналого-цифровой преобразователь, который способен считывать напряжение и преобразовывать его в цифровые показатели со значением от нуля до 1023. При вращении указателя до конечного значения в одном из двух возможных направлений, напряжение на контакте равно нулю, и поэтому генерируемое напряжение равно 0 В. Когда вал полностью поворачивается в противоположном направлении, на контакт подается напряжение 5 В, что означает, что числовое значение будет 1023.
Пример проекта
Примером реализации схемы подключения потенциометра может быть макетная плата с подключенным переменным резистором и светодиодом. Потенциометр будет контролировать уровень яркости свечения.
Для проведения работ необходимо подготовить следующие детали:
- 1 плата Ардуино Уно;
- 1 макетная плата без пайки;
- 1 светодиод;
- 1 резистор 220 Ом;
- 6 проводов «папа-папа»;
- 1 потенциометр.
Чтобы использовать меньше проводов от макетной платы к контроллеру, подключите светодиод и потенциометр проводом земли к длинному рельсу минуса.
Пример скетча
В этом примере важно понимать, что яркость светодиода регулируется не напряжением, подаваемым потенциометром, а кодом.
#define PIN_LED 11 #define PIN_POT A0 void setup() { // Пин, к которому подсоединяется светодиод определяем как выход pinMode(PIN_LED, OUTPUT); // Пин с переменным резистором является входом pinMode(PIN_POT, INPUT); } void loop(){ // Определяем два переменных типа int int rotat, brightn; // Считывание в переменную rotat напряжения с переменного резистора: // микроконтроллер будет выдавать числа от 0 до 1023 // пропорциональны положению поворота вала rotat = analogRead(PIN_POT); // Преобразуем значение в яркость. Для этого делим rotat на 4, что с учетом округления даст нам число от 0 до 255. Именно это число мы подадим на шим-выход, с помощью которого можно управлять яркостью. brightn = rotat / 4; // Запись шим значения яркости на светодиод analogWrite(PIN_LED, brightn); }
Проверка
Проверка потенциометра осуществляется мультиметром:
- устанавливается режим измерения сопротивления, щупы касаются двух крайних контактов: тестер должен показывать значение, равное номинальному с допустимым отклонением. Ползунок двигают и смотрят, как меняется сопротивление на экране мультиметра;
- может быть оборвана проволочная намотка, могут отойти контакты; тогда поломка проверяется стандартно; тестер выставляется на «прозвонку», щупы касаются двух крайних контактов: 1 — обрыв; 0; цифровые значения, стремящиеся к нему, или пищание (если есть зуммер) — цепь исправна.
Как выбрать
Процесс, как выбрать делитель напряжения, предполагает изучение таких параметров (часть данных есть в ГОСТ 10318):
- первоочередные, номиналы по:
- сопротивлению;
- предельному рабочему напряжению;
- по мощности (рассеиванию);
- другие:
- допуск (погрешности);
- температурный коэффициент сопротивления (как t влияет на сопротивление);
- износостойкость;
- уровень шума;
- функциональная зависимость («конус»).
Как маркируются
Традиционная маркировка известна с советских времен: ПТП, ПЛП, ППМЛ, ПЛП, РПП, ППБЛ, ППМФ. Что должно быть указано на изделии регламентировано ГОСТ 9245, 8.478-82. Сами буквенно-цифровые символы есть в ОСТ 11.074.009 (действующий), ГОСТ 13453 и 3453 (устаревший).
Новая маркировка:
Но надо сказать, что в современных условиях единого стандарта не существует, поэтому нужно смотреть на характеристики продукции от производителя.
Ремонт
Если отвалился контакт, его можно спаять, но сделать это зачастую сложно, тем более невозможно отремонтировать механически поврежденную дорожку или проволоку. При таких поломках функциональных частей, особенно резистивного сегмента, переменники не ремонтируются.
Если функциональные детали не имеют механических повреждений, можно попробовать следующие способы:
- восстановить чувствительную дорожку:
- или слегка отогнуть грифелем простого карандаша (из углерода) пружину подвижного контакта и провести по чувствительному слою. Метод тонкопленочных моделей;
- или растереть тот же грифель, смешать с литолом или аналогичной смазкой, смазать дорожку, по которой ходит ползунок;
- очистка от грязи при неразборном корпусе: сделать отверстие (Ø 1 мм) в коробке маленьким сверлом, шприцем залить спирт, несколько раз прокрутить ручку.