Потенциометр как обозначается на схеме
Перейти к содержимому

Потенциометр как обозначается на схеме

  • автор:

Назначение и схема включения потенциометра

Потенциометр – этот радиокомпонент, позволяющий регулировать уровень напряжения на нагрузке практически от нулевых значений до уровня питающего напряжения. По своей сути, потенциометр это регулируемый вручную переменный резистор, имеющий три вывода. Два его вывода подсоединены к концам резистивного элемента, а третий вывод — «движок», подсоединен к скользящему контакту, который можно передвинуть по резистивному телу. Перемещая ползунок потенциометра, мы тем самым, изменяем сопротивление между выводами, а следовательно меняется и падение напряжения на них. Поэтому положение движка и задает выходное напряжение снимаемое с потенциометра.

Итак, потенциометр это классический переменный резистр с тремя контактами, где между двумя крайними из них располагается фиксированное сопротивление, а между любым из крайних и средним контактом — переменное сопротивление. Потенциометр, в принципе, можно считать и классическим делителем напряжения, где его R в Омах образуются между крайними и средним выводом. Синоним потенциометра (на английском языке potentiometer) является реостат (на английском rheostat), хотя между ними и есть совсем незначительные отличия.

Принцип работы этого компонента электроники почти такой же как и делителя напряжения на резисторах. Так как резистивный элемент можно представить в виде двух последовательно соединенных сопротивлений, где положение движка определяет соотношение номинала первого резистора ко второму.

устройство потенциометра

Типовой потенциометр состоит из сопротивления с некоторой токопроводящей поверхностью и из идущего по ней движка — подвижного контакта потенциометра. Чем ближе движок к углу, тем меньше ом между движком и этим углом, и соответственно наоборот. В роли омического может выступать твердое вещество с большим удельным сопротивлением или обмотка скрученная из проволоки. Имеются потенциометры как с логарифмическим так и линеарным, сопр. и позиционным отношением. Подавляющее большинство существующих потенциометров поворотные, но имеются так же и устройства скользящего типа. Особенный тип потенциометра это дигитальные устройства, в которых регулировка Ом осуществляется внутри микросхемы в соответствии с поступающими из внешней схемы на микроконтроллере управляющими сигналами. Пример показан в видео уроке ниже.

Простейшим потенциометром является типовой однооборотный переменный резистор. Этот тип переменного сопротивления особенно часто применяется в аудио системах в схемах регулирования уровня громкости.

При изготовлении потенциометров применяются различные резистивные вещества и материалы: металлокерамика, электропроводный пластик, углерод, проволока, металлическая пленка.

Схема включения потенциометра

На схемах в электронике и электротехники потенциометр обозначается так:

Рассмотрим простую схему включения потенциометра

Для этой схемы подключения справедлива следующая формула:

Uн=Uвх×(Rвс/Rас)

На основании схемы, легко понять, что потенциометр это классический регулируемый делитель напряжения, и поэтому изображение выше, можно перерисовать следующим образом:

На рисунке представлена обычная схема делителя напряжения. Точки А, B, С (выводы)расположены по аналогии с потенциометром. Сопротивления R1 и R2 это Rab и Rbc. В выражении чуть выше, в знаменателе представлена сумма этих сопротивлений, т.е Rac = R1+R2.

Необходимо также отметить, что для нормальной и главное стабильной работы потенциометра необходимо подбирать нагрузку Rн значительно большую, чем номинал сопротивления потенциометра Rп.

Потенциометр его устройство и конструкция

Как уже было упомянуто выше, потенциометр обычно обладает тремя выводами: два из них соединены друг с другом с помощью постоянного сопротивления, а третий вывод имеет подвижной контакт, который перемещается по резистивной поверхности.

Потенциометр работает по принципу делителя напряжения, с той лишь небольшой разницей, что перемещение ручки приводит к изменению положения второго контакта и тем самым изменяется соотношение сопротивлений резисторов R1 и R2, смотри рисунок ниже:

Виды потенциометров

По виду изменения сопротивления потенциометры бывают:

Линейные – изменение Ом в устройстве идет прямо пропорционально углу поворота скользящего контакта
Логарифмические – Омы изменяется с начала очень быстро, потом гораздо медленнее;
Экспоненциальные – изменение Ом осуществляется с начала медленно, а затем заметно быстрее

По типу устройства корпуса корпуса потенциометры делятся на:

Монтажные предназначены для пайки на печатных платах
Стационарные — предназначены для размещения на корпусе устройства

По количеству оборотов, потенциометры классифицируются на:

Однооборотные — Перемещение движка происходит за один оборот
Многооборотные — Движок резистора способен выполнить много оборотов (5, 10 или 20) для повышения точности и снижения погрешности. В них, обычно, резистивный компонент обладает спиральной или винтовой формой.
Сдвоенные — Сочетает в себе два отдельных сопротивления на одном валу, это дает возможность параллельной регулировки двух аудио каналов.

Линейные ползунковые потенциометры делятся на:

Ползунковые — используются в основном для аудио устройств на один канал
Двойные ползунковые — дает возможность настраивать два независимых канала
Многооборотные ползунковые — обладает шпиндель, который вращательное движение переводит в поступательное линейное перемещение движка по резистивному телу.

Цифровой потенциометр принцип работы

Цифровой потенциометр работает как типовой механический потенциометр, который меняет свое сопротивление, за исключением того фактора, что цифровой потенциометр представляет собой микросхему, и в роли управляющего воздействия в ней применяется электрический сигнал, а не вращение ручки как в примере с механическим потенциометром.

Цифровой потенциометр MCP41010, и его схема подключения к Ардуино.

В принципе, оба типа потенциометра это аналоговые устройства, которые обеспечивают переменное сопротивление. Но в механический потенциометре сопротивление регулируется делителем напряжения, номинал которого изменяется из-за вращения или перемещения механической ручки. Цифровой потенциометр изменяет значение сопротивления с помощью цифровых входов без участия механических узлов.

В настоящее время цифровые потенциометры дороже своих механических собратьев, но в будущем это обязательно изменится. Зато с точки зрения надежности он во много раз лучше механического потенциометра. Цифровые потенциометры гораздо сильнее защищены от неблагоприятных факторов окружающей среды, т.к они могут распологаться в изолированном корпусе. Они практически не подвержены вибрации, менее доступны для физического воздействия и т.п. На рисунке ниже показана структурная схема сдвоенного цифрового потенциометра типа TPL0102.

К дополнительным возможностям цифрового потенциометра можно отнести, режим автоматического отключения и программируемое значение, которое задается после включения. Цифровые потенциометры используютэнергозависимую и энергонезависимую память. Кроме того, они существенно меньше своих механических коллег, поэтому они занимают меньше места на печатной плате.

Кроме того, цифровые потенциометры обладают более высоким разрешением, точностью и стабильностью в работе. К минусам можно отнести несколько повышенную сложность в эксплуатации, т.к перед применением его необходимо запрограммировать. Это, обычно делают через интерфейсы I2C или SPI. Зато цифровые потенциометры с огромным успехом могут использоваться в области программируемых блоках питания, фильтрах, измерительных приборах и регулировки звука в аудиосистемах.

Отличия потенциометра от реостата

У реостата имеется два вывода, а у потенциометра, как мы уже рассказали целых три. Поэтому больше не путайте их между собой.

Азы электроники: Как работает потенциометр [1]

Потенциометры бывают самых разных видов и используются практически повсеместно (к примеру, для управления громкостью звука на радиоприемнике). По сути, потенциометр – это регулируемый вручную резистор с тремя контактами. Ниже показано, как выглядят некоторые типы светодиодов:

Обозначения

В схемах потенциометры обозначаются одним из этих символов:

Как работает потенциометр?

Потенциометр оснащен 3 контактами. Два из них (синий и зеленый) подключены к резистивному элементу, а третий (черный) – к движку.

Потенциометр может работать как реостат (т.е. как регулируемый резистор) или как делитель напряжения.

Реостат

Чтобы использовать потенциометр как реостат, понадобится всего два контакта: центральный и один внешний. В этом случае позиция движка будет определять сопротивление в цепи:

Если у нас потенциометр на 10 кОм, это значит, что максимальным сопротивлением реостата будет 10 кОм, а минимальным – 0 Ом. То есть, меняя положение движка, вы можете получить значение между 0 Ом и 10 кОм.

Делитель напряжения

Потенциометр также можно использовать в качестве делителя напряжения. В этом случае понадобятся все три контакта потенциометра. Один из внешних контактов будет подключен к GND, другой – к VCC, а центральный – к контакту, который будет выдавать напряжение.

Когда потенциометр используется в качестве делителя напряжения, позиция движка будет определять то, каким будет выходное напряжение. Если ваш потенциометр будет подключен как делитель напряжения, то на схеме он будет отображаться так:

Как правило, делитель напряжения используется, чтобы понизить напряжение.

Выходное напряжение можно рассчитать при помощи следующей формулы, использующей закон Ома:

  • Vвых = Vcc x (R2 / R1 + R2)

Зависимость между перемещением движка и сопротивлением

Один из главных концептов, связанных с потенциометрами – это зависимость между перемещением движка потенциометра и создаваемым сопротивлением. Исходя из этой зависимости потенциометры бывают линейными и логарифмическими.

Линейные потенциометры

Это самый распространенный вид потенциометров. У них зависимость между перемещением движка и создаваемым сопротивлением является линейной. Это значит, что если выставить движок в среднюю позицию, выходное напряжение будет равняться половине напряжения, проходящего через потенциометр. Подробнее смотрите на картинке ниже:

Потенциометры с линейной зависимостью помечаются буквой «B».

Логарифмические потенциометры

Это нелинейные потенциометры, и они используются, к примеру, в устройствах для управления аудиосигналом. Помимо потенциометров с нормальной логарифмической зависимостью есть также потенциометры с обратной логарифмической зависимостью. Оба типа показаны на картинке ниже:

Потенциометры с логарифмической зависимостью обозначаются буквой «A».

См.также

Внешние ссылки

Энциклопедия электроники

Резистор переменный регулировочный (реостаты, potentiometers, rheostats) – элемент, сопротивление которого меняется в зависимости от положения регулировочного органа.

Условно графическое обозначение (УГО)

Внешний вид переменных резисторов определяется согласно ГОСТ 2.728-74 «ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы». Размеры прямоугольника такие же как и у постоянного резистора.

Общее условно графическое обозначение (УГО) резистор переменный регулировочный

Классификация

Классификация по материалам

По материалу резистивного элемента переменные резисторы делятся на:

  • проволочные – резистивный элемент представляет собой намотанную на диэлектрический каркас проволоку;
  • непроволочные – резистивный элемент представляет собой пленку материала (металла или композиции из нескольких материалов).

Классификация по траектории перемещения контактного узла

В зависимости от траектории перемещения контактного узла потенциометры делятся на:

  • ползунковые (движковые, slide potentiometers) – контактный узел перемещается прямолинейно. Резистивный элемент представляет собой прямую полосу.
  • поворотные (rotary potentiometers) — контактный узел перемещается по окружности. Резистивный элемент представляет собой дугу (подкову).

В зависимости от угла поворота поворотные потенциометры делятся на:

  • однооборотные;
  • многооборотные.

Траектория перемещения управляющего органа может не совпадать с траекторией контактного узла. Например, при применении передачи типа винт-гайка.

Переменные резисторы (потенциометры)

Конструкция и принцип действия

Конструкция переменного непроволочного резистора показана на рисунке. На изоляционное основание 1 нанесен проводящий слой 2. Сверху нанесен защитный слой 3. По защитному слою перемещается контактный узел 4. Концы проводящего слоя снабжены токосъемными площадками 5.

Конструкция поворотного потенциометра

1 — изоляционное основание; 2 — проводящий слой; 3 — защитный слой; 4 — контактый узел; 5 — токосъемные площадки.

Один потенциометр может состоять из нескольких резистивных элементов и контактных узлов. Такие потенциометры называются — сдвоенные потенциометры (dual potentiometr). Данный вид нашел применение в аудиотехнике для регулирования громкости нескольких каналов.

Сдвоенный потенциометр

У сдвоенных потенциометров один вал перемещает два независимых контактных узла.

В некоторых потенциометрах в начальном положении устанавливают концевой выключатель. Такие потенциометры оснащаются двумя дополнительными выводами.

Потенциометр с выключателем

Изменение сопротивления может осуществляться не только с помощью ручного перемещения контактного узла, но и с помощью внешних сигналов. К таким потенциометрам относятся цифровые потенциометры. Они представляют собой микросхему. Внутри размещена резистивная матрица, изменение сопротивления осуществляется коммутацией транзисторных ключей. Управление может осуществляться дискретными сигналами (больше, меньше), по параллельной или последовательной шине.

Цифровой потенциометр

Подключение нагрузки осуществляется к выводам A, B, W.

Основные параметры переменных резисторов

Параметры переменных резисторов можно разделить на две группы: параметры общие с постоянными резисторами и специальные параметры, характерные только для переменных резисторов.

Параметры общие с постоянными резисторами:

  1. Номинальное сопротивление (номинал);
  2. Допустимое отклонение от номинала;
  3. Номинальная рассеиваемая мощность;
  4. Температурный коэффициент;
  5. Уровень собственных шумов;

Специальные параметры для переменных резисторов:

  1. Функциональная характеристика
  2. Разрешающая способность
  3. Минимальное сопротивление
  4. Износоустойчивость

Функциональная характеристика

Функциональная характеристика (taper) – зависимость сопротивление переменного резистора от положения подвижного контакта. Функциональная характеристика переменного резистора бывает:

Переменные резисторы с нелинейной характеристикой как правило применяются в аудиоаппаратуре для регулировки уровня громкости, тембра и т.д. Наибольшее распространение получили следующие нелинейные характеристики:

Функциональная характеристика потенциометра

  • логарифмическая;
  • обратнологарифмическая.

А — линейная (linear), Б-логарифмическая (Reverse Log, Reverse Audio), В-обратнологарифмическая (Logarithmic, Audio)

Стоит отметить, что обозначение фунциональных характеристик в отечественной документации отличается от зарубежной: обратнологарифмическая характеристика в иностранной документации обозначается как Logarithmic.

Разрешающая способность

Разрешающая способность — минимальное изменение сопротивления при минимальном перемещении ручки управления. Данный параметр применим только для проволочных потенциометров и определяется сопротивлением между ближайшими витками. У непроволочных потенциометров разрешающая способность очень высокая и определяется дефектами резистивного слоя.

Минимальное сопротивление

Минимальное сопротивление — сопротивление в крайнем положении ручки управления.

Износоустойчивость

Износоустойчивость — способность потенциометра сохранять свои параметры в процессе эксплуатации. Как правило, выражается числом циклов перемещения контактного узла при котором характеристики потенциометра остаются в заданных границах.

Маркировка переменных резисторов

Для идентификации переменных резисторов используется текстовая маркировка. Как правило, маркировка содержит: серия, номинальное сопротивление, допуск и дата изготовления. В стандартах отсутствуют требования к маркировке переменных резисторов, поэтому можно встретить различные обозначения.

Потенциометр с выключателем СП3-12К

Серии переменных резисторов

С введением ГОСТ 13453-68 стала применяться буквенно-цифровая система сокращенных обозначений в зависимости от группы и свойств резисторов. Буквы обозначают группу изделий:

  • С – резисторы постоянные;
  • СП – резисторы переменные.

Число обозначает разновидность резистора в зависимости от технологии изготовления и материала:

  • 1 – непроволочные тонкослойные углеродистые и боруглеродистые;
  • 2 – непроволочные тонкослойные металлопленочные и металлоокисные;
  • 3 – непроволочные композиционные пленочные;
  • 4 – непроволочные композиционные объемные;
  • 5 – проволочные;
  • 6 – непроволочные тонкослойные металлизированные.

После первой цифры через дефис ставится вторая цифра (цифры), которые обозначают регистрационный номер конкретного типа резистора. Например: СП3-3, СП5-22.

С 1980 года обозначение резисторов осуществляется согласно ОСТ 11.074.000-78. Обозначение резистора состоит из трех элементов:

  • Первый элемент: буква или сочетание букв для обозначения подкласса (Р – резисторы постоянные, РП – резисторы переменные, НР – наборы резисторов);
  • Второй элемент: цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные, 2 – проволочные и металлофольговые);
  • Третий элемент – регистрационный номер конкретного типа резистора.

Применение

Существует два типа включения в цепь переменных резисторов:

Схема включения потенциометра: потенциометром и реостатная

  • потенциометром (делитель напряжения);
  • реостатное.

Схему включения потенциометром используются для регулирования напряжения, а реостатная схема для регулирования силы тока.

© 2016
Все права защищены законом об авторском праве! При копировании материалов сайта активная ссылка обязательна!

Потенциометр

Потенциометр – это электрический элемент, который позволяет регулировать напряжение на нагрузке от нуля до напряжения источника питания. По сути, потенциометр это переменный резистор, который имеет три вывода (на схеме обозначены как точки A, B, C). Перемещая ползунок потенциометра, мы изменяем сопротивление между этими выводами, а следовательно и падение напряжения на них.

Схема включения

Потенциометр на схеме

Для потенциометра справедливо

Не трудно заметить, что потенциометр это регулируемый делитель напряжения, и поэтому схему 1, можно видоизменить.

На рисунке представлена схема делителя напряжения. Точки А, B, С расставлены по аналогии с потенциометром. R1 и R2 это сопротивления Rab и Rbc. В формуле, в знаменателе представлена сумма двух этих сопротивлений, другими словами Rac = R1+R2.

Необходимо также учитывать, что для стабильной работы потенциометра требуется подбирать нагрузку Rн значительно большую, чем сопротивление потенциометра Rп.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *