מה זה פוטנציומטר?
פוטנציומטר, המקוצר כ"סירים ", הוא נגד עם מנגנון התאמה מכני שניתן להתאים ידנית לערך ההתנגדות שלו. הנגד עצמו מספק ערך התנגדות קבוע, המשמש למניעה או 'להגביל' את זרימת הזרם במעגל. המהות של פוטנציומטר היא נגד משתנה.
העיקרון העובד של פוטנציומטר הוא להתאים את מתח היציאה דרך מחלק מתח ולמדוד במדויק (כלומר "מדוד") את הפוטנציאל, שהוא גם מקור השם "פוטנציומטר". אות הפלט שהם מייצרים הוא פרופורציונלי למיקום הפיזי של המברשת באלמנט ההתנגדות, וכאלמנט פסיבי, הפוטנציומטר יכול לפעול ללא ספק כוח או מעגל נוסף.
היסטוריה קצרה של פוטנציומטרים
על רקע ההתפתחות המהירה במחקר ופיתוח כוח בראשית המאה ה -19, אנשים רבים החלו לחקור שיטות לבקרת כמות החשמל במכשירים או במעגלים. הרעיון של פוטנציומטר לא הוצע עד 1841. בשנת 1872 המציא תומאס אדיסון את פוטנציומטר הפחמן המעשי הראשון.
לפוטנציומטרים מודרניים יש נפחים קטנים יותר ודיוק גבוה יותר, ומגיעים בסוגים שונים ובצורות אריזה בהתאם לדרישות היישום. הם משמשים באופן נרחב להתאמת בהירות, עוצמת קול, אותות שמע, כמו גם בהירות וידאו וצבע, ויכולים לשמש גם כחיישני מיקום.
איך פוטנציומטר עובד?
עיקרון עבודה פנימי של פוטנציומטר סיבוב
ההתנגדות של אובייקט תלויה במספר גורמים, שאחד מהם אורכו. כאשר החומר והחתך זהים, ההתנגדות של אובייקט באורך של 10 סנטימטרים היא חצי מזה של חפץ באורך של 20 סנטימטרים. הפוטנציומטר משתמש בעקרון זה. על ידי התאמת המיקום הליניארי או הסיבוב של מגע הזזה על אלמנט ההתנגדות האחיד, הפוטנציומטר יכול לשנות את אורך הנתיב הנוכחי, ובכך להתאים את הפלט.
מתח הכניסה מוחל על כל האלמנט ההתנגדות, ואילו מתח היציאה הוא ירידת המתח בין האלמנט ההתנגדות הקבוע למגע הזזה. מיקום מגע הזזה קובע את מתח הכניסה המופעל על המעגל.
בשל הצורך להפזר כוח קלט, לעתים רחוקות משתמשים בפוטנציומטרים לשליטה על כוח העולה על וואט 1, מכיוון שהספק המופרז יכול לגרום לחימום פסול. נהפוך הוא, פוטנציומטרים שולטים על רכיבים אחרים על ידי התאמת אותות אנלוגיים. לדוגמה, ווסת אור פשוט משתמש בפוטנציומטר כדי לשלוט בתריסטור דו כיווני דו כיווני סופני (טריאק) כדי להתאים את בהירות האור.
סוגי פוטנציומטרים
פוטנציומטרים מחולקים בעיקר לשתי קטגוריות: פוטנציומטרים אנלוגיים ופוטנציומטרים דיגיטליים.
פוטנציומטר אנלוגי: שלוט על הפלט על ידי הפעלה ידנית של רכיבים מכניים, בדרך כלל בשתי צורות: ליניארי וסיבוב
פוטנציומטר סיבוב: על ידי סיבוב ידית או פיר, ניתן לשנות את ההתנגדות והתפוקה. הגרסה ללא Shaftless משתמשת במברג להתאמה, המכונה בדרך כלל גוזם.
פוטנציומטר לינארי: משנה התנגדות על ידי הזזה, המתאימה ליישומים הדורשים מערכת יחסים לינארית.
פוטנציומטר דיגיטלי: מתאים את הפלט דרך אותות דיגיטליים ללא צורך בפעולה מכנית. מאמר זה מתמקד בדיון בפוטנציומטרים אנלוגיים.
סוגים אחרים של פוטנציומטרים אנלוגיים
על פי דרישות היישום, פוטנציומטרים אנלוגיים כוללים גם את סוגי המשנה הבאים:
קביעות מוגדרות מראש ומתאמים: רכיבים רכובים על מעגלים קטנים המשמשים לניפוי באגים וכיול.
פוטנציומטר כפול: שילוב של שני פוטנציומטרים בציר יחיד יכול להתאים בו זמנית שני אותות.
פוטנציומטר סרוו: פוטנציומטר המחובר לפיר מסתובב (כמו מנוע) לגילוי מיקום.
פוטנציומטר לוגריתמי: ההתנגדות משנה את הלוגריתמית ומשמשת בדרך כלל להתאמת נפח.
פוטנציומטר קואקסיאלי: שני פוטנציומטרים סיבוביים מותקנים קואקסיאלי לבקרה רב -פונקציונלית.
פוטנציומטר החלקה: מתאים את ההתנגדות על ידי הזזה, מתאימה למיקסרים או לשוויון.
פוטנציומטר הזזה חשמלי: מונע על ידי מנוע DC קטן, המשמש לבקרת אוטומציה.
סיבוב יחיד ומולטי סיבוב פוטנציומטרים: מתאים ליישומים רגילים ודיוק גבוה בהתאמה.
ההבדל בין פוטנציומטרים לריאומטרים
פוטנציומטרים הם שלושה רכיבי מסוף המשמשים בדרך כלל לבקרת מתח; וריסטורים הם שני רכיבי מסוף המשמשים לבקרת זרם. פוטנציומטר יכול לשמש כנגד משתנה על ידי ניתוק קצה אחד. הווריסטורים הם בעיקר נגדי פצעים בעלי עוצמה גבוהה המשמשים לבקרה זרם גבוה במנורות או במנועים.
פוטנציומטר וקודד סיבוב
המקודד הסיבובי ממיר את העקירה הזוויתית של הפיר לאות דיגיטלי, השונה במבנה ובמטרה מפוטנציומטרים. פוטנציומטרים הם מכשירים אנלוגיים שקל להגדיר אותם, ואילו מקודדים סיבוביים הם מכשירים דיגיטליים בעלי דיוק גבוה אך דורשים מעגלים נוספים כדי לתרגם אותות.
פרמטרי ביצועים של פוטנציומטרים
התנגדות: ערך ההתנגדות הכולל של הפוטנציומטר.
כוח מדורג: כוח נסבל מרבי.
רזולוציה: דיוק תלוי בתנועת המברשת.
רעש הזזה: רעש חשמלי הנוצר על ידי מגע פנימי.
מקדם טמפרטורה: המידה בה התנגדות משתנה עם הטמפרטורה.
תוחלת חיים מכנית: מספר המחזורים.
יתרונות וחסרונות של פוטנציומטרים
היתרונות כוללים תכנון פשוט, עלות נמוכה, פעולה נוחה ומגוון רחב של ערכי התנגדות; החסרונות הם רוחב פס מוגבל, בלאי קל וייצור רעש חשמלי אפשרי.
יישומים נפוצים
כאמור, פוטנציומטרים משמשים בדרך כלל במכשירי שמע ווידאו או מערכות לבקרת פרמטרים כמו נפח, בהירות, ניגודיות וצבע. הם יכולים לשמש גם למדידת מתח בציוד בדיקה, כמו גם לחישת מיקום במערכות בקרת תהליכים ומערכות אוטומציה. הגמישות של פוטנציומטרים והפוטנציאל שלהם כנגדים משתנים לא רק מגבילים אותם ליישומים נפוצים אלה, אלא גם נמשכת כמעט על כל היישומים הדיגיטליים האנלוגיים והרבה. כל עוד יש לשלוט באופן פעיל במעגל או לקבל משוב מהמעגל, פוטנציומטרים יכולים לשמש כפתרון אלטרנטיבי.
לְסַכֵּם
פוטנציומטר הוא מכשיר פשוט יחסית המשתמש בטכנולוגיה בוגרת כדי להשיג פונקציות בקרת מתח או מדידה במכשירים ומערכות אלקטרוניות או חשמליות שונות. הם יכולים גם לחוש במדויק ולמדוד תנועה לינארית או סיבובית.
