Mis on potentsiomeeter: ehitus ja selle töö

Mis on potentsiomeeter: ehitus ja selle töö

Potentsiomeeter on elektriline instrument, mida kasutatakse mõõtmiseks EMF (elektromotoorjõud) antud raku puhul raku sisetakistus. Ja seda kasutatakse ka erinevate rakkude EMF-ide võrdlemiseks. Seda saab kasutada ka kui muutuv takisti enamikus rakendustes. Neid potentsiomeetreid kasutatakse tohututes kogustes elektroonikaseadmete valmistamiseks, mis võimaldavad reguleerida elektroonilised ahelad nii, et saadakse õiged väljundid. Kuigi neid tuleb kõige ilmsemalt kasutada raadioseadmete ja muude heli jaoks kasutatavate elektroonikaseadmete helitugevuse reguleerimiseks.



Potentsiomeetri kontakt välja

Trimpoti potentsiomeetri tihvtdiagramm on näidatud allpool. Need potentsiomeetrid on saadaval erineva kujuga ja sisaldavad kolme juhet. Neid komponente saab prototüüpide loomiseks hõlpsalt leivalauale asetada. See potentsiomeeter sisaldab selle kohal olevat nuppu ja seda kasutatakse selle väärtuse muutmiseks selle muutmisega.


Pistik potentsiomeetrist välja

Pistik potentsiomeetrist välja





Pin1 (fikseeritud ots): Selle fikseeritud otsa1 saab ühendada takistusliku tee ühe viimistlusega

Pin2 (muutuv ots): Selle muutuva otsa saab ühendada, ühendades selle klaasipuhastiga nii, et see tagaks muutuva pinge



Pin3 (fikseeritud ots): Selle teise fikseeritud otsa saab ühendada, ühendades selle takistusliku tee teise viimistlusega

Kuidas valida potentsiomeetrit?

Potentsiomeetrit nimetatakse ka POT-ks või muutuvaks takistiks. Neid kasutatakse muutuva takistuse tagamiseks, vahetades lihtsalt potentsiomeetri nuppu. Selle saab klassifitseerida kahe olulise parameetri põhjal, nagu takistus (R-oom) ja võimsus (P-vatt).


Potentsiomeeter

Potentsiomeeter

Potentsiomeetri takistus muidu määrab selle väärtus peamiselt selle, kui suure takistuse see praegusele voolule annab. Kui takisti väärtus on kõrge, siis voolab voolu väiksem väärtus. Mõni potentsiomeeter on 500Ω, 1K oomi, 2K oomi, 5K oomi, 10K oomi, 22K oomi, 47K oomi, 50K oomi, 100K oomi, 220K oomi, 470K oomi, 500K oomi, 1M.

Takistite klassifikatsioon sõltub peamiselt sellest, kui palju voolu see läbi selle voolata võimaldab, mida nimetatakse võimsuse nimiväärtuseks. Potentsiomeetri võimsus on 0,3 W ja seetõttu saab seda kasutada lihtsalt nõrkvooluahelate jaoks.

Potentsiomeetreid on endiselt mitut tüüpi ja nende valik sõltub peamiselt järgmistest vajadustest.

  • Struktuuri vajalikkus
  • Resistentsuse muutmise omadused
  • Valige potentsiomeetri tüüp vastavalt vajadusele
  • Valige parameetrid lähtuvalt vooluahela vajadustest

Ehitus ja tööpõhimõte

Potentsiomeeter koosneb pikast takistusest traadist L, mis koosneb magnumist või konstantaanist, ja tuntud EMF V patareist. Seda pinget nimetatakse juhiraku pinge . Ühendage takistusjuhtme L kaks otsa aku klemmidega, nagu allpool näidatud, oletame, et see on primaarse vooluahela paigutus.

Ühe teise elemendi klemm (mille EMF E-d tuleb mõõta) asub primaarahela ühes otsas ja raku klemmi teine ​​ots on galvanomeetri G kaudu ühendatud takistusjuhtme mis tahes punktiga. Oletame, et see paigutus on sekundaarne vooluring. Potentsiomeetri paigutus, nagu allpool näidatud.

Potentsiomeetri ehitus

Potentsiomeetri ehitus

Selle peamine tööpõhimõte põhineb asjaolul, et potentsiaali langus traadi mis tahes osas on otseselt proportsionaalne traadi pikkusega, tingimusel et traadil on ühtlane ristlõikepindala ja läbi selle voolav pidev vool. 'Kui kahe sõlme vahel pole potentsiaalset erinevust, voolab elektrivool'.

Nüüd on potentsiomeetri juhe tegelikult suure takistusega (ῥ) traat, millel on ühtlane ristlõikepindala A. Seega on kogu juhtmes ühtlane takistus. Nüüd on see potentsiomeetri klemm ühendatud kõrge EMF V elemendiga (unustamata selle sisemist takistust), mida nimetatakse juhi elemendiks või pingeallikaks. Las potentsiomeetri vool on I ja R on potentsiomeetri kogutakistus.

Siis Ohmi seaduse järgi V = IR

Me teame, et R = ῥL / A

Seega V = I ῥL / A

Kuna ῥ ja A on alati konstantsed ja voolu I hoiab konstantsena reostaat.

Seega L ῥ / A = K (konstant)

Seega V = KL. Oletame nüüd, et lahtrisse E on madalam EMF kui juhi lahtrisse, nagu eespool näidatud. Oletame, et sellel on EMF E. Nüüd öelge potentsiomeetri traadis pikkusega x, et potentsiomeeter on muutunud E.

E = Lxx / A = Kx

Kui see lahter pannakse vooluringi, nagu joonisel näidatud, vastava pikkusega (x) ühendatud naljaga, siis galvanomeetri kaudu voolu ei toimu, sest kui potentsiaalide vahe on võrdne nulliga, ei voola sellest voolu .

Nii et galvanomeeter G näitab nulltuvastust. Siis nimetatakse pikkust (x) nullpunkti pikkuseks. Nüüd teades konstanti K ja pikkust x. Leiame tundmatu EMF-i.

E = Lxx / A = Kx

Teiseks võib võrrelda ka kahe lahtri EMF-i, olgu EMF E1 esimesel lahtril nullpunkt pikkusega = L1 ja teisel EMF E2 lahtril nullpunkt pikkusel = L2

Siis,

E1 / E2 = L1 / L2

Miks valitakse potentsiomeeter üle voltmeetri?

Voltmeetri kasutamisel voolab vool läbi vooluahela ja elemendi sisemise takistuse tõttu on terminali potentsiaal alati väiksem kui raku tegelik potentsiaal. Selles vooluringis, kui potentsiaalide vahe on tasakaalus (kasutades Galvanomeetri nulltuvastust), voolu vooluahelas ei ole, seega on terminali potentsiaal võrdne raku tegeliku potentsiaaliga. Nii saame aru, et voltmeeter mõõdab raku terminalipotentsiaali, kuid see mõõdab raku tegelikku potentsiaali. Selle skemaatilised sümbolid on toodud allpool.

Potentsiomeetri sümbolid

Potentsiomeetri sümbolid

Potentsiomeetrite tüübid

Potentsiomeetrit tuntakse ka kui potti. Nendel potentsiomeetritel on kolm klemmiühendust. Üks klemm, mis on ühendatud libiseva kontaktiga, mida nimetatakse klaasipuhastiks, ja ülejäänud kaks klemmi on ühendatud fikseeritud takistusrajaga. Klaasipuhasti saab liikuda mööda takistuslikku rada kas lineaarse libiseva juhtseadise või pöörleva „klaasipuhasti” kontakti abil. Nii pöörleval kui ka lineaarsel juhtimisel on sama põhitoiming.

Potentsiomeetri kõige tavalisem vorm on ühe pöördega pöördpotentsiomeeter. Seda tüüpi potentsiomeetrit kasutatakse sageli nii helitugevuse reguleerimisel (logaritmiline koonus) kui ka paljudes muudes rakendustes. Potentsiomeetrite valmistamiseks kasutatakse erinevaid materjale, sealhulgas süsiniku koostis, metallkeraamika, juhtiv plastik ja metallkile.

Pöördpotentsiomeetrid

Need on kõige tavalisemad potentsiomeetrite tüübid, kus klaasipuhasti liigub ringikujuliselt. Neid potentsiomeetreid kasutatakse peamiselt muutuva pingeallika saamiseks murdosa vooluahelatest. Selle pöördpotentsiomeetri parim näide on raadiotransistori helitugevuse regulaator, kus pöörlev nupp juhib voolu toite võimendi suunas.

Selline potentsiomeeter sisaldab kahte klemmkontakti, kus poolringikujulise mudeli korral saab püsiva takistuse leida. Samuti sisaldab see keskel olevat klemmi, mis on ühendatud takistusega, kasutades libisevat kontakti, mis on ühendatud pöörleva nupu kaudu. Liugkontakti saab pöörata, keerates nuppu üle poolringikujulise takistuse. Selle pinge saab vastupanu ja libisemise kahe kontakti vahel. Neid potentsiomeetreid kasutatakse kõikjal, kus on vajalik pinge reguleerimine.

Lineaarsed potentsiomeetrid

Seda tüüpi potentsiomeetrites liigub klaasipuhasti sirgjooneliselt. Tuntud ka kui liugpott, liugur või fader. See potentsiomeeter sarnaneb rootortüübiga, kuid selles potentsiomeetris pöörles libisev kontakt lihtsalt takistil lineaarselt. Takisti kahe klemmi ühendus on ühendatud üle pingeallika. Takisti libisevat kontakti saab liigutada takisti kaudu ühendatud tee abil.

Takisti klemm on ühendatud libisemise suunas, mis on ühendatud vooluahela väljundi ühe viimistlusega, ja teine ​​klemm on ühendatud vooluahela teise väljundiga. Sellist potentsiomeetrit kasutatakse enamasti vooluahela pinge arvutamiseks. Seda kasutatakse aku sisemise takistuse mõõtmiseks ning seda kasutatakse ka heli ja muusika ekvalaiseri segamissüsteemides.

Mehaaniline potentsiomeeter

Turul on saadaval erinevaid potentsiomeetreid, kuna mehaanilisi tüüpe kasutatakse käsitsi juhtimiseks seadme takistuse ja väljundi muutmiseks. Kuid digitaalset potentsiomeetrit kasutatakse selle takistuse muutmiseks antud oleku põhjal automaatselt. Seda tüüpi potentsiomeeter töötab täpselt nagu potentsiomeeter ja selle takistust saab muuta digitaalse suhtluse kaudu, näiteks SPI, I2C, mitte otse nuppu keerates.

Neid potentsiomeetreid nimetatakse POT-kujulise struktuuri tõttu. See sisaldab kolme terminali nagu i / p, o / p ja GND koos nupuga selle tipul. See nupp töötab nagu juhtimine, et kontrollida takistust, pöörates seda kahes suunas nagu päripäeva, muidu vastupäeva.

Digitaalsete potentsiomeetrite peamine puudus on see, et neid mõjutavad lihtsalt erinevad keskkonnategurid, nagu mustus, tolm, niiskus jne. Nende puuduste ületamiseks rakendati digitaalseid potentsiomeetreid (digiPOT). Need potentsiomeetrid võivad töötada sellistes keskkondades nagu tolm, mustus, niiskus, muutmata selle tööd.

Digitaalne potentsiomeeter

Digitaalseid potentsiomeetreid nimetatakse ka digiPOT-ideks või muutuvad takistid mida kasutatakse analoogsignaalide juhtimiseks mikrokontrollerite abil. Seda tüüpi potentsiomeetrid annavad o / p takistuse, mida saab muuta sõltuvalt digitaalsisenditest. Mõnikord nimetatakse neid ka RDAC-deks (resistiivsed digitaal-analoogmuundurid). Selle digipoti juhtimist saab teha pigem digitaalsignaalide kui mehaanilise liikumise abil.

Takisti redeli iga samm sisaldab ühte lülitit, mis on ühendatud digitaalse potentsiomeetri o / p-klemmiga. Potentsiomeetri takistuse suhet saab määrata valitud astme kaudu üle redeli. Üldiselt tähistatakse neid samme näiteks natuke väärtusega. 8-bitised on võrdsed 256 sammuga.

See potentsiomeeter kasutab signaalimiseks digitaalprotokolle, näiteks I²C, muidu SPI-siini (seerialist perifeerset liidest). Enamik neist potentsiomeetritest kasutab lihtsalt lenduvat mälu, nii et nad ei mäletanud oma kohta, kui nad olid välja lülitatud, ja nende lõpliku koha võib salvestada FPGA või mikrokontrolleri kaudu, millega nad on ühendatud.

Omadused

The potentsiomeetri omadused sisaldama järgmist.

  • See on äärmiselt täpne, kuna tuvastamata pingete kindlakstegemiseks töötab see pigem hindamismeetodil kui läbipainde tehnikal.
  • See määrab tasakaalupunkti, muidu null, mis ei vaja dimensiooni jaoks jõudu.
  • Töötav potentsiomeeter on vaba allika takistusest, kuna kogu potentsiomeetri voolu ei toimu, kuna see on tasakaalustatud.
  • Selle potentsiomeetri peamisteks omadusteks on eraldusvõime, kitsenemine, märgistuskoodid ja hüppamise / hüpamise takistus

Potentsiomeetri tundlikkus

Potentsiomeetri tundlikkust saab määratleda kui vähimat potentsiaalset variatsiooni, mis arvutatakse potentsiomeetri abil. Selle tundlikkus sõltub peamiselt potentsiaalsest gradiendi väärtusest (K). Kui potentsiaalse gradiendi väärtus on madal, on potentsiaalide erinevus, mida potentsiomeeter saab arvutada, väiksem ja siis on potentsiomeetri tundlikkus suurem.

Antud potentsiaalse erinevuse korral võib potentsiomeetri tundlikkus suureneda potentsiomeetri pikkuse suurenemise kaudu. Potentsiomeetri tundlikkust saab suurendada ka järgmistel põhjustel.

  • Potentsiomeetri pikkuse suurendamisega
  • Vähendades voolu voolu vooluahelas läbi reostaadi
  • Mõlemad meetodid aitavad vähendada potentsiaalse gradiendi väärtust ja suurendada takistust.

Potentsiomeetri ja voltmeetri erinevus

Potentsiomeetri ja voltmeetri peamisi erinevusi käsitletakse võrdlustabelis.

Potentsiomeeter

Voltmeeter

Potentsiomeetri takistus on suur ja lõputuVoltmeetri takistus on kõrge ja piiratud
Potentsiomeeter ei tõmba voolu emf-allikastVoltmeeter võtab emf-allikast väikese voolu
Potentsiaalse erinevuse saab arvutada, kui see on võrdne kindla potentsiaalse erinevusegaPotentsiaalset erinevust saab mõõta, kui see on väiksem kui kindel potentsiaalne erinevus
Selle tundlikkus on kõrgeSelle tundlikkus on madal
See mõõdab lihtsalt emf muidu potentsiaalset erinevustSee on paindlik seade
See sõltub läbipainde nullist tehnikastSee sõltub läbipainde tehnikast
Seda kasutatakse emf mõõtmiseksSeda kasutatakse vooluahela klemmipinge mõõtmiseks

Reostaat vs potentsiomeeter

Reostaadi ja potentsiomeetri peamisi erinevusi käsitletakse võrdlustabelis.

Reostaat Potentsiomeeter
Sellel on kaks terminaliSellel on kolm terminali
Sellel on ainult üks pööreSellel on üks ja mitu pööret
See on koormuse kaudu järjestikku ühendatudSee on koormuse kaudu ühendatud paralleelselt
See kontrollib vooluSee kontrollib pinget
See on lihtsalt lineaarneSee on lineaarne ja logaritmiline
Reostaadi valmistamiseks kasutatud materjalid on süsinikketas ja metallist lintPotentsiomeetri valmistamiseks kasutatud materjalid on grafiit
Seda kasutatakse suure võimsusega rakenduste jaoksSeda kasutatakse väikese energiatarbega rakenduste jaoks

Pinge mõõtmine potentsiomeetri abil

Pinge mõõtmist saab teha vooluahela potentsiomeetri abil - see on väga lihtne mõiste. Ahelas tuleb reguleerida reostaati ja takisti läbivat vooluhulka saab reguleerida nii, et takisti iga ühiku pikkuse jaoks saab täpse pinge langeda.

Nüüd peame kinnitama haru ühe viimistluse takisti algusesse, samas kui teise otsa saab galvanomeetri abil ühendada takisti libiseva kontakti suunas. Niisiis, nüüd peame libiseva kontakti takistiga üle viima, kuni galvanomeeter näitab läbipainde nulli. Kui galvanomeeter on jõudnud nullseisunditesse, peame märkima positsiooni näidud takisti skaalal ja selle põhjal võime leida vooluahela pinge. Parema mõistmise huvides saame reguleerida takisti iga ühiku pikkuse pinget.

Eelised

The potentsiomeetri eelised sisaldama järgmist.

  • Vigade saamiseks pole võimalust, kuna see kasutab nullpeegeldamise meetodit.
  • Standardimise saab teha otse tavalise lahtriga
  • Seda kasutatakse väga tundlike väikeste emfide mõõtmiseks
  • Nõude põhjal saab potentsiomeetri pikkust täpsuse saamiseks suurendada.
  • Kui potentsiomeetrit kasutatakse vooluringis mõõtmiseks, ei võta see voolu.
  • Seda kasutatakse nii raku sisemise takistuse mõõtmiseks kui ka võrdluseks e.m.f. kahest elemendist, kuid voltmeeteriga pole see võimalik.

Puudused

The potentsiomeetri puudused sisaldama järgmist.

  • Potentsiomeetri kasutamine pole mugav
  • Potentsiomeetri traadi ristlõikepind peaks olema ühtlane, nii et see pole praktiliselt võimalik.
  • Katse ajal peaks traadi temperatuur olema stabiilne, kuid praeguse vooluhulga tõttu on see keeruline.
  • Selle peamine puudus on see, et nende klaasipuhasti või libisevate kontaktide liigutamiseks on vaja tohutut jõudu. Klaasipuhasti liikumise tõttu on erosioon. Nii et see vähendab muunduri elu
  • Ribalaius on piiratud.

Potentsiomeetri juhi lahter

Potentsiomeetrit kasutatakse pinge mõõtmiseks, hinnates mõõtepinget kogu potentsiomeetri takistuse pingega. Nii et potentsiomeetri tööks peaks olema pingeallikas, mis on ühendatud kogu potentsiomeetri ahelaga. Potentsiomeetrit saab juhtida pingeallika abil, mille annab element, mida tuntakse juhtrakuna.

Seda elementi kasutatakse voolu edastamiseks kogu potentsiomeetri takistuse ulatuses. Potentsiomeetri takistus ja praegune toode tagavad seadme täieliku pinge. Niisiis, seda pinget saab potentsiomeetri tundlikkuse muutmiseks reguleerida. Tavaliselt saab seda teha kogu takistuse voolu reguleerimisega. Reostaat on juhirakuga ühendatud järjestikku.

Vooluhulka kogu takistuse piires saab reguleerida reostaadi abil, mis on juhirakuga järjest ühendatud. Nii et juhiraku pinge peab olema mõõdetud pingega võrreldes parem.

Potentsiomeetrite rakendused

Potentsiomeetri rakendused hõlmavad järgmist.

Potentsiomeeter kui pingejagur

Potentsiomeetrit saab töötada järgmiselt pingejagur liuguri käsitsi reguleeritava väljundpinge saamiseks fikseeritud sisendpingest, mis rakendatakse potentsiomeetri mõlemas otsas. Nüüd saab RL-i koormuse pinget mõõta järgmiselt

Pingejaoturi ahel

Pingejaoturi ahel

VL = R2RL. VS / (R1RL + R2RL + R1R2)

Heli juhtimine

Liugpotentsiomeetrid, tänapäevaste väikese võimsusega potentsiomeetrite üks levinumaid kasutusviise on heli juhtimisseadmetena. Nii libisevaid potte (fadereid) kui ka pöörlevaid potentsiomeetreid (nuppe) kasutatakse regulaarselt sageduse summutamiseks, valjuse reguleerimiseks ja helisignaalide erinevate omaduste jaoks.

Televisioon

Pildi heleduse, kontrastsuse ja värvivastuse kontrollimiseks kasutati potentsiomeetreid. Vertikaalse hoidmise reguleerimiseks kasutati sageli potentsiomeetrit, mis mõjutas vastuvõetud pildisignaali ja vastuvõtja sisemise pühkimisahela sünkroniseerimist ( multivibraator ).

Andurid

Üks levinumaid rakendusi on nihke mõõtmine. Liikuva keha nihke mõõtmiseks on ühendatud potentsiomeetril asuva libiseva elemendiga. Kui keha liigub, muutub ka liuguri asend vastavalt, seega muutub takistus fikseeritud punkti ja liuguri vahel. Seetõttu muutub ka nende punktide pinge.

Takistuse või pinge muutus on proportsionaalne keha nihke muutusega. Seega näitab pingemuutus keha nihet. Seda saab kasutada nii translatsiooni kui ka pöördenurga mõõtmiseks. Kuna need potentsiomeetrid töötavad takistuse põhimõttel, nimetatakse neid ka takistuslikeks potentsiomeetriteks. Näiteks võib võlli pöörlemine kujutada nurka ja pinge jaotuse suhte saab muuta proportsionaalseks nurga koosinusega.

Seega on see kõik ülevaade sellest, mis on potentsiomeeter , nööpnõel, selle ehitus, erinevad tüübid, kuidas valida, omadused, erinevused, eelised, puudused ja rakendused. Loodame, et olete sellest teabest paremini aru saanud. Lisaks sellele võivad kõik selle kontseptsiooniga seotud küsimused või elektri- ja elektroonikaprojektid , andke palun oma väärtuslikke ettepanekuid kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis on pöördpotentsiomeetri funktsioon?