Potentiometer Schakelingen Begrijpen: Functionaliteit, Toepassingen en Belangrijke Inzichten

Potentiometers zijn elektronische componenten. Dit artikel beschrijft deze weerstand in detail. Lees verder om meer te leren.

1. Korte Introductie tot Potentiometer (POT)

Een potentiometer (ook wel pot of potmeter genoemd) bestaat uit een drieklemmige variabele weerstand wiens weerstand handmatig gevarieerd wordt om de stroomdoorlaat te regelen. Een spanningsdeler bereikt een instelbare uitgangsspanning.

Typisch heeft een normale potentiometer drie terminalen: een weerstand, een wiper (schuifcontact), en een as. Weerstandsmaterialen maken potentiometers; je creëert deze door keramische en metalen deeltjes (zoals koolstofsamenstelling) te cementeren voordat je ze combineert tot Cermet.

Twee delen vormen elke potentiometer: een schuifdeel en een niet-schuifdeel. De wiper verwijst naar het schuifcontact van de potentiometer dat met de draad meegaat. Wipers kunnen rotatorisch, translatorisch, of beide beweeglijk zijn.

Je weerstandselement (de baan) heeft twee terminalen verbonden, terwijl de derde verbonden is met het schuifcontact. Deze terminal regelt een variabele weerstand. Zowel hoekige als platte weerstanden zijn geschikt. Bij hoekige ontwerpen zijn wipers lineair, bij platte ontwerpen rotatief.

De weerstand kan van nul tot een gedefinieerde bovengrens veranderen door het contact over een weerstandsstrip op je elektrische apparaten te schuiven. Volgens de wet van Ohm verandert de stroom door de schakeling wanneer de weerstand verandert. Dit verandert op zijn beurt de spanning over het weerstandsmateriaal.

2. Verschillende Typen Potentiometers

Gebaseerd op de geometrie van de weerstandsstrip zijn er twee typen potentiometers:

• Rotatiepotentiometer (Rotary Potentiometer)
Lineaire Potentiometer (Linear Potentiometer)

De één heeft een boogvormige weerstandsstrip, de ander een wiper die lineair over de strip schuift.

Rotatiepotentiometer

Je gebruikt een rotatiepotentiometer primair om de voedingsspanning aan te passen naar een specifiek deel van een elektronische schakeling. Een radiotransistor's volumeregeling is een voorbeeld van een rotatiepotentiometer die de voeding voor de versterker in audioapparatuur regelt via zijn draaiknop.

Je plaatst een halfcirkelvormige half-geleidende weerstand tussen de twee terminalcontacten van de potentiometer. Vervolgens verbindt een schuifcontact met een draaiknop de middelste pin van het apparaat met de weerstand. Het draaien van de knop beweegt het schuifcontact over de halfcirkelvormige weerstand. Hierdoor verkrijg je een uitgangsspanning tussen het schuifcontact en een eindcontact van de weerstand. Batterijladers voor transformatorstations gebruiken een pot om de laadspanning van je vermogenstoepassing aan te passen.

Rotatieve potentiometers helpen doorgaans spanning glad te regelen, maar hebben nog veel meer toepassingen.

Lineaire Potentiometer

Lineaire potentiometers zijn identiek aan rotatiepotentiometers, maar het schuifcontact beweegt lineair in plaats van rotatief. Ze worden ook Audio Taper genoemd. Een rechte weerstand verbindt over de spanningsbron aan twee uiteinden. Via een baan verbonden aan de weerstand, koppelt een schuifcontact aan de weerstand. Één terminal van het schuifcontact verbindt met de invoerschakeling, de andere terminal van de weerstand verbindt de uitschakeling.

In het dagelijks leven gebruiken we dit type potentiometer om: spanning over een tak van een schakeling te meten, de interne weerstand van een batterijcel te meten, een batterijcel te vergelijken met een standaardcel, en balans te bieden in muziek- en geluidsmixsystemen.

3. Potentiometer Schakeling Werkprincipe

Door de drie terminalen aan een elektrische schakeling te verbinden, regelt een potentiometer de uitgang. Één terminal verbindt met de wiper, en twee vaste terminalen verbinden met beide uiteinden van de weerstandselementen wanneer hun schuifcontacten consistente weerstand vormen. Potentiometers leggen een spanning over de weerstand van een weerstand. Je kunt de uitgangsspanning berekenen door te kijken naar de spanningsval tussen het schuif- en vast contact.

Het is mogelijk potentiometers als spanningsdelers te gebruiken. Meestal zijn alle drie de pinnen verbonden met de potentiometer om als spanningsdeler te fungeren. Wanneer je de potentiometer als spanningsdeler gebruikt, bepaalt de wiper-positie de uitgangsspanning.

4. Kenmerken van de Potentiometer

De hoofdkarakteristieken van potentiometers:

TAPER (Karakteristieke Kromme)

Een potentiometer taper is de relatie tussen de positie van het schuifcontact en de weerstand. De relatie tussen relatieve positie en weerstandsverhouding is in de meeste variabele weerstanden lineair. Bijvoorbeeld: de variabele weerstand is half zijn volle-schaalwaarde wanneer het schuifcontact in de middenpositie zit. Het gebruik van niet-lineaire logaritmische tapers is gangbaar in specifieke actieve apparaten, zoals audio volumeregeling.

Markeringcodes

Je moet de maximale weerstand van een potentiometer overwegen bij kiezen. Fabrikanten gebruiken markeringcodes omdat ze de maximale weerstand op je ohm-weerstand aangeven. Een pot gemarkeerd met 100K betekent dat de maximumgrens 100 kΩ is.

Resolutie

We kunnen de weerstand van de pot maar tot een bepaalde mate veranderen als we de weerstand variëren. De resolutie van een pot is het vermogen om weerstand te veranderen. Als we zeggen dat de pot-weerstand 20k Ω is, met een resolutie van 0,5, is de minimale verandering in weerstand 0,5 Ω, en de waarden voor de kleinste veranderingen zijn 0,5, 1,5, 2 Ω.

Hop On Hop Off Weerstand

Zoals we weten, heeft een pot drie terminalen. Elke terminal heeft een metaalcontact met lage weerstand. Wanneer de wiper deze zone binnenkomt of verlaat, ontstaat een plotselinge verandering in weerstand. Dit is de hop-on-hop-off weerstand.

5. Toepassingen van Potentiometers

Een potentiometer werkt essentieel als een instelbare spanningsdeler. Toch wordt hij in veel industrieën en toepassingen gebruikt. In deze lijst categoriseren we enkele toepassingen:

1. Potentiometers als Controllers:

• In toepassingen waar handmatige invoer van spanningvariatie vereist is, kunnen potentiometers functioneren als gebruiker-gecontroleerde invoerapparaten. Gaspedalen zijn vaak dual-gang pots voor systeemredundantie. Joysticks worden ook als gebruiker-gecontroleerde invoer in machines gebruikt.
• In audiosystemen. Volumeregelapparaten gebruiken vaak potentiometers met logaritmische tapers vanwege ons logaritmische gehoorreactie op geluidsdruk. Dit is een Logaritmische Taper Potentiometer. De overgang van luid naar zacht (en vice versa) is gladder met een logaritmische taper potentiometer. Gemotoriseerde pots met logaritmische taper hanteren voornamelijk deze toepassing.

2. Potentiometers als Meetapparaten:

• Potentiometers zijn standaardinstrumenten om spanning te meten – hun oorspronkelijke doel was het meten en regelen van de voedingsspanning.
• Daarnaast kun je ze als transducers gebruiken voor het meten van afstanden en hoeken, omdat ze de wiper-positie omzetten in elektrische uitgang.

3. Potentiometers als Afstellers en Kalibreerders:

• Tot slot is het mogelijk potentiometers in een schakeling te gebruiken om de gewenste uitgang te krijgen. Het is gangbaar om een preset pot op een printplaat te monteren bij het kalibreren van een apparaat. De meeste blijven permanent op de printplaat.

Samenvatting

Concluderend: een potentiometer komt voor in verschillende actieve apparaten die we dagelijks gebruiken. Er zijn verschillende typen potentiometers en ze hebben typisch drie terminalen: een weerstand, een wiper, en een as.

Neem gerust contact met ons op als je vragen hebt over potentiometers of iets anders gerelateerd aan dit onderwerp. Ons team staat klaar om al je vragen te beantwoorden.