O que é um potenciômetro: construção e seu funcionamento

O potenciômetro é um instrumento elétrico usado para medir o EMF (força eletromotriz) de uma determinada célula, a resistência interna de uma célula. E também é usado para comparar os CEMs de células diferentes. Ele também pode ser usado como um resistor variável na maioria das aplicações. Esses potenciômetros são usados ​​em grandes quantidades na fabricação de equipamentos eletrônicos que fornecem uma forma de ajuste Circuitos eletrônicos para que as saídas corretas sejam obtidas. Embora seu uso mais óbvio deva ser para controles de volume em rádios e outros equipamentos eletrônicos usados ​​para áudio.

Pinagem do potenciômetro

O diagrama de pinos do potenciômetro Trimpot é mostrado abaixo. Esses potenciômetros estão disponíveis em diferentes formatos e incluem três terminais. Esses componentes podem ser colocados em uma placa de ensaio facilmente para fácil prototipagem. Este potenciômetro inclui um botão sobre ele e é usado para alterar seu valor, alterando-o.

Pin fora do potenciômetro

Pin1 (extremidade fixa): A conexão desta extremidade fixa 1 pode ser feita para um acabamento do caminho resistivo

Pin2 (Extremidade Variável): A conexão desta extremidade variável pode ser feita conectando-a ao limpador para que forneça tensão variável

Pin3 (extremidade fixa): A conexão desta outra extremidade fixa pode ser feita conectando-a a outro acabamento do caminho resistivo

Como selecionar um potenciômetro?

O potenciômetro também é chamado de POT ou resistor variável. Eles são usados ​​para fornecer uma resistência variável apenas mudando o botão no potenciômetro. A classificação disso pode ser feita com base em dois parâmetros importantes, como resistência (R-ohms) e classificação de potência (P-Watts).

Potenciômetro

A resistência do potenciômetro, caso contrário, seu valor decide principalmente quanta resistência ele dá ao fluxo de corrente. Quando o valor do resistor é alto, o menor valor de corrente fluirá. Alguns dos potenciômetros são 500, 1 K ohm, 2 K ohm, 5 K ohm, 10 K ohm, 22 K ohm, 47 K ohm, 50 K ohm, 100 K ohm, 220 K ohm, 470 K ohm, 500 K ohm, 1M.

A classificação dos resistores depende principalmente de quanta corrente ele permite que flua através deles, o que é conhecido como classificação de potência. A potência nominal de um potenciômetro é 0,3 W e, portanto, pode ser usado simplesmente para circuitos de baixa corrente.

Existem ainda vários tipos de potenciômetros e sua seleção depende principalmente de certas necessidades como as seguintes.

• As necessidades da estrutura
• As características de mudança de resistência
• Escolha o tipo de potenciômetro de acordo com as necessidades de uso
• Escolha os parâmetros com base nas necessidades do circuito

Princípio de construção e funcionamento

O potenciômetro consiste em um longo fio resistivo L feito de magnum ou com constantan e uma bateria de conhecido EMF V. Esta tensão é chamada tensão da célula do driver . Conecte as duas extremidades do fio resistivo L aos terminais da bateria conforme mostrado abaixo, vamos assumir que este é um arranjo de circuito primário.

Um terminal de outra célula (cujo EMF E deve ser medido) está em uma extremidade do circuito primário e a outra extremidade do terminal da célula está conectada a qualquer ponto do fio resistivo por meio de um galvanômetro G. Agora, vamos assumir que este arranjo é um circuito secundário. A disposição do potenciômetro conforme mostrado abaixo.

Construção do Potenciômetro

O princípio básico de funcionamento disso é baseado no fato de que a queda do potencial em qualquer parte do fio é diretamente proporcional ao comprimento do fio, desde que o fio tenha uma seção transversal uniforme e a corrente constante circule por ele. “Quando não há diferença de potencial entre dois nós, há corrente elétrica que flui”.

Agora, o fio do potenciômetro é na verdade um fio com alta resistividade (ῥ) com área transversal A uniforme. Assim, em todo o fio, ele tem resistência uniforme. Agora, este terminal de potenciômetro conectado à célula de alto EMF V (desprezando sua resistência interna) chamada de célula driver ou fonte de tensão. Deixe a corrente através do potenciômetro ser I e R é a resistência total do potenciômetro.

Então, pela lei de Ohms V = IR

Sabemos que R = ῥL / A

Assim, V = I ῥL / A

Como ῥ e A são sempre constantes e a corrente I é mantida constante por um reostato.

Então L ῥ / A = K (constante)

Assim, V = KL. Agora, suponha que uma célula E de EMF mais baixa do que a célula driver seja colocada no circuito como mostrado acima. Digamos que ele tenha EMF E. Agora, no fio do potenciômetro, digamos que no comprimento x, o potenciômetro se tornou E.

E = L ῥx / A = Kx

Quando esta célula for colocada no circuito como mostrado na figura acima com um jokey conectado ao comprimento correspondente (x), não haverá fluxo de corrente através do galvanômetro porque quando a diferença de potencial for igual a zero, nenhuma corrente irá fluir através dela .

Portanto, o galvanômetro G mostra detecção nula. Então, o comprimento (x) é chamado de comprimento do ponto nulo. Agora, conhecendo a constante K e o comprimento x. Podemos encontrar o EMF desconhecido.

E = L ῥx / A = Kx

Em segundo lugar, EMF de duas células também pode ser comparado, deixe a primeira célula de EMF E1 dado um ponto nulo em um comprimento = L1 e a segunda célula de EMF E2 mostre um ponto nulo em comprimento = L2

Então,

E1 / E2 = L1 / L2

Por que o potenciômetro é escolhido ao invés do voltímetro?

Quando usamos o voltímetro, a corrente flui pelo circuito e, por causa da resistência interna da célula, sempre o potencial terminal será menor do que o potencial real da célula. Neste circuito, quando a diferença de potencial está equilibrada (usando uma detecção de nulo do Galvanômetro), nenhuma corrente flui no circuito, então o potencial do terminal será igual ao potencial real da célula. Portanto, podemos entender que o voltímetro mede o potencial terminal de uma célula, mas mede o potencial real da célula. Os símbolos esquemáticos disso são mostrados abaixo.

Símbolos de potenciômetro

Tipos de potenciômetros

Um potenciômetro também é comumente conhecido como potenciômetro. Esses potenciômetros têm três conexões de terminal. Um terminal conectado a um contato deslizante denominado limpador e os outros dois terminais são conectados a uma faixa de resistência fixa. O limpador pode ser movido ao longo da pista resistiva pelo uso de um controle deslizante linear ou um contato “limpador” rotativo. Os controles giratório e linear têm a mesma operação básica.

A forma mais comum de potenciômetro é o potenciômetro rotativo de uma volta. Este tipo de potenciômetro é frequentemente usado no controle de volume de áudio (taper logarítmico), bem como em muitas outras aplicações. Diferentes materiais são usados ​​para construir potenciômetros, incluindo composição de carbono, cermet, plástico condutor e filme de metal.

Potenciômetros Rotativos

Esses são os tipos mais comuns de potenciômetros, em que o limpador se move ao longo de um caminho circular. Esses potenciômetros são usados ​​principalmente para obter uma fonte de tensão mutável para uma fração de circuitos. O melhor exemplo deste potenciômetro rotativo é um controlador de volume de transistor de rádio, onde o botão rotativo controla o fornecimento de corrente para o amplificador.

Este tipo de potenciômetro inclui dois contatos terminais onde uma resistência consistente pode ser localizada em um modelo semicircular. E também inclui um terminal no meio que é aliado à resistência por meio de um contato deslizante que é conectado através de um botão giratório. O contato deslizante pode ser girado girando o botão sobre a resistência semicircular. A tensão deste pode ser obtida entre os dois contatos de resistência e deslizamento. Esses potenciômetros são usados ​​sempre que o controle de nível de tensão é necessário.

Potenciômetros Lineares

Nestes tipos de potenciômetros, o limpador se move ao longo de um caminho linear. Também conhecido como slide pot, slider ou fader. Este potenciômetro é semelhante ao do tipo rotativo, mas neste potenciômetro, o contato deslizante simplesmente girou no resistor linearmente. A conexão dos dois terminais do resistor é conectada através da fonte de tensão. Um contato deslizante no resistor pode ser movido usando um caminho que é conectado através do resistor.

O terminal do resistor é conectado em direção ao deslizamento que é conectado a uma extremidade da saída do circuito e outro terminal é conectado à outra extremidade da saída do circuito. Este tipo de potenciômetro é usado principalmente para calcular a tensão em um circuito. É usado para medir a resistência interna da célula da bateria e também usado nos sistemas de mixagem de equalizador de som e música.

Potenciômetro Mecânico

Existem diversos tipos de potenciômetros disponíveis no mercado, sendo que os tipos mecânicos são utilizados para o controle manual de alteração da resistência e também da saída do dispositivo. No entanto, um potenciômetro digital é usado para alterar sua resistência automaticamente com base no estado fornecido. Este tipo de potenciômetro funciona com precisão como um potenciômetro e sua resistência pode ser alterada por meio de comunicação digital, como SPI, I2C, em vez de girar o botão diretamente.

Esses potenciômetros são chamados de POT devido à sua estrutura em forma de POT. Inclui três terminais como i / p, o / p e GND, juntamente com um botão em seu pináculo. Este botão funciona como controle para controlar a resistência, girando-o nas duas direções no sentido horário, caso contrário, no sentido anti-horário.

A principal desvantagem dos potenciômetros digitais é que eles são simplesmente influenciados por diferentes fatores ambientais, como sujeira, poeira, umidade, etc. Para superar essas desvantagens, os potenciômetros digitais (digiPOT) foram implementados. Esses potenciômetros podem funcionar em ambientes como poeira, sujeira, umidade sem alterar seu funcionamento.

Potenciômetro Digital

Os potenciômetros digitais também são chamados de digiPOTs ou resistores variáveis que é usado para controlar sinais analógicos usando microcontroladores. Esses tipos de potenciômetros fornecem uma resistência o / p que pode ser alterada dependendo das entradas digitais. Às vezes, eles também são chamados de RDACs (conversores digital-analógico resistivos). O controle deste digipot pode ser feito por sinais digitais em vez de por movimento mecânico.

Cada degrau na escada do resistor inclui uma chave que é conectada ao terminal o / p do potenciômetro digital. A relação da resistência no potenciômetro pode ser determinada através do degrau escolhido na escada. Geralmente, essas etapas são indicadas com um valor de bit, por exemplo. 8 bits são iguais a 256 etapas.

Este potenciômetro utiliza protocolos digitais como I²C ou SPI Bus (Serial Peripheral Interface) para sinalização. A maioria desses potenciômetros utiliza simplesmente memória volátil para que não se lembrem de seu lugar quando são desligados e seu lugar final pode ser armazenado por meio do FPGA ou microcontrolador ao qual estão conectados.

Características

O características de um potenciômetro inclui o seguinte.

• É extremamente preciso, pois funciona na técnica de avaliação em vez da técnica de deflexão para determinar as tensões não identificadas.
• Ele determina o ponto de equilíbrio, caso contrário, nulo, que não precisa de energia para a dimensão.
• O funcionamento do potenciômetro está livre da resistência da fonte, pois não há fluxo de corrente em todo o potenciômetro, pois ele está equilibrado.
• As principais características deste potenciômetro são resolução, conicidade, os códigos de marcação e resistência hop on / hop off

Sensibilidade do potenciômetro

A sensibilidade do potenciômetro pode ser definida como a menor variação potencial que é calculada com a ajuda de um potenciômetro. Sua sensibilidade depende principalmente do valor do gradiente potencial (K). Quando o valor do gradiente de potencial é baixo, a diferença de potencial que um potenciômetro pode calcular é menor e, então, a sensibilidade do potenciômetro é maior.

Assim, para uma dada dissimilaridade potencial, a sensibilidade do potenciômetro pode aumentar através do aumento no comprimento do potenciômetro. A sensibilidade do potenciômetro também pode ser aumentada pelos seguintes motivos.

• Aumentando o comprimento do potenciômetro
• Ao diminuir o fluxo de corrente dentro do circuito através de um reostato
• Ambas as técnicas ajudarão a reduzir o valor do gradiente de potencial e aumentar a resistividade.

Diferença entre potenciômetro e voltímetro

As principais diferenças entre o potenciômetro e o voltímetro são discutidas na tabela de comparação.

Reostato vs Potenciômetro

As principais diferenças entre reostato e potenciômetro são discutidas na tabela de comparação.

Medição de tensão por potenciômetro

A medição da tensão pode ser feita usando um potenciômetro em um circuito é um conceito muito simples. No circuito, o reostato deve ser ajustado e o fluxo de corrente através do resistor pode ser ajustado de modo que para cada comprimento de unidade do resistor, uma tensão exata possa ser eliminada.

Agora temos que fixar um acabamento da ramificação no início do resistor, enquanto a outra extremidade pode ser conectada em direção ao contato deslizante do resistor usando um galvanômetro. Portanto, agora temos que mover o contato deslizante sobre o resistor até que o galvanômetro exiba deflexão zero. Uma vez que o galvanômetro atinge seu estado zero, temos que observar a leitura da posição na escala do resistor e, com base nisso, podemos descobrir a tensão no circuito. Para melhor compreensão, podemos ajustar a tensão para cada unidade de comprimento do resistor.

Vantagens

O vantagens do potenciômetro inclui o seguinte.

• Não há chance de obter erros porque ele usa o método de reflexão zero.
• A padronização pode ser feita usando uma célula normal diretamente
• É usado para medir pequenas fem devido a alta sensibilidade
• Com base no requisito, o comprimento do potenciômetro pode ser aumentado para obter precisão.
• Quando o potenciômetro é usado no circuito para medição, ele não consome corrente.
• É usado para medir a resistência interna de uma célula e também para comparar o e.m.f. de duas células, mas usando um voltímetro, não é possível.

Desvantagens

O desvantagens do potenciômetro inclui o seguinte.

• O uso do potenciômetro não é conveniente
• A área da seção transversal do fio do potenciômetro deve ser consistente para que isso não seja possível na prática.
• Ao fazer um experimento, a temperatura do fio deve ser estável, mas isso é difícil devido ao fluxo de corrente.
• A principal desvantagem disso é que ele precisa de uma grande força para mover o limpador ou os contatos deslizantes. Existe erosão devido ao movimento do limpador. Portanto, diminui a vida útil do transdutor
• A largura de banda é limitada.

Célula de controle do potenciômetro

O potenciômetro é usado para medir a tensão avaliando a tensão de medição através da resistência do potenciômetro com a tensão. Portanto, para a operação do potenciômetro, deve haver uma fonte de tensão que está aliada ao longo do circuito de um potenciômetro. Um potenciômetro pode ser operado pela fonte de tensão que é fornecida pela célula, conhecida como célula driver.

Esta célula é usada para fornecer a corrente em toda a resistência do potenciômetro. A resistência e o produto atual do potenciômetro fornecerão uma tensão completa do dispositivo. Portanto, esta tensão pode ser ajustada para alterar a sensibilidade do potenciômetro. Normalmente, isso pode ser feito regulando a corrente em toda a resistência. Um reostato é conectado à célula driver em série.

O fluxo de corrente em toda a resistência pode ser controlado por meio de um reostato conectado em série à célula do driver. Portanto, a tensão da célula do driver deve ser melhor em comparação com a tensão medida.

Aplicações de potenciômetros

As aplicações do potenciômetro incluem o seguinte.

Potenciômetro como um divisor de tensão

O potenciômetro pode ser trabalhado como um divisor de tensão para obter uma tensão de saída ajustável manualmente no controle deslizante de uma tensão de entrada fixa aplicada nas duas extremidades do potenciômetro. Agora, a tensão de carga em RL pode ser medida como

Circuito Divisor de Tensão

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

Controle de Áudio

Potenciômetros deslizantes, um dos usos mais comuns dos potenciômetros modernos de baixa potência, são como dispositivos de controle de áudio. Os potenciômetros deslizantes (faders) e os potenciômetros rotativos (botões) são usados ​​regularmente para atenuar a frequência, ajustar o volume e para diferentes características dos sinais de áudio.

Televisão

Potenciômetros foram usados ​​para controlar o brilho da imagem, contraste e resposta de cor. Um potenciômetro era frequentemente usado para ajustar a 'retenção vertical', o que afetava a sincronização entre o sinal de imagem recebido e o circuito de varredura interno do receptor ( um multi-vibrador )

Transdutores

Uma das aplicações mais comuns é medir o deslocamento. Para medir o deslocamento do corpo, que é móvel, é conectado ao elemento deslizante localizado no potenciômetro. Conforme o corpo se move, a posição do controle deslizante também muda de acordo, então a resistência entre o ponto fixo e o controle deslizante muda. Devido a isso, a tensão nesses pontos também muda.

A mudança na resistência ou na tensão é proporcional à mudança no deslocamento do corpo. Assim, a mudança de voltagem indica o deslocamento do corpo. Isso pode ser usado para a medição de deslocamento translacional e rotacional. Como esses potenciômetros funcionam com base no princípio da resistência, eles também são chamados de potenciômetros resistivos. Por exemplo, a rotação do eixo pode representar um ângulo e a taxa de divisão de tensão pode ser proporcional ao cosseno do ângulo.

Portanto, isso é tudo sobre uma visão geral do que é um potenciômetro , pinagem, sua construção, diferentes tipos, como selecionar, características, diferenças, vantagens, desvantagens e suas aplicações. Esperamos que você tenha um melhor entendimento dessas informações. Além disso, quaisquer dúvidas sobre este conceito ou projetos elétricos e eletrônicos , dê suas sugestões valiosas comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função de um potenciômetro rotativo?