Qué es un potenciómetro: construcción y su funcionamiento

El potenciómetro es un instrumento eléctrico que se utiliza para medir la EMF (fuerza electromotriz) de una celda dada, la resistencia interna de una celda. Y también se utiliza para comparar los campos electromagnéticos de diferentes células. También se puede utilizar como resistencia variable en la mayoría de las aplicaciones. Estos potenciómetros se utilizan en grandes cantidades en la fabricación de equipos electrónicos que proporcionan una forma de ajustar circuitos electrónicos para que se obtengan las salidas correctas. Aunque su uso más obvio debe ser para controles de volumen en radios y otros equipos electrónicos utilizados para audio.

Pin del potenciómetro

El diagrama de pines del potenciómetro Trimpot se muestra a continuación. Estos potenciómetros están disponibles en diferentes formas e incluyen tres cables. Estos componentes se pueden colocar en una placa de pruebas fácilmente para crear prototipos fácilmente. Este potenciómetro incluye una perilla y se usa para cambiar su valor cambiándolo.

Pin fuera del potenciómetro

Pin1 (extremo fijo): La conexión de este extremo fijo1 se puede realizar en un extremo de la ruta resistiva

Pin2 (extremo variable): La conexión de este extremo variable se puede hacer conectándolo al limpiaparabrisas para que proporcione voltaje variable

Pin3 (extremo fijo): La conexión de este otro extremo fijo se puede hacer conectándolo a otro extremo de la ruta resistiva

¿Cómo seleccionar un potenciómetro?

El potenciómetro también se llama POT o resistencia variable. Estos se utilizan para proporcionar una resistencia variable simplemente cambiando la perilla del potenciómetro. La clasificación de esto se puede hacer en función de dos parámetros importantes como la resistencia (R-ohmios) y la clasificación de potencia (P-Watts).

Potenciómetro

La resistencia del potenciómetro, de lo contrario, su valor decide principalmente cuánta resistencia le da al flujo de corriente. Cuando el valor de la resistencia es alto, fluirá el menor valor de corriente. Algunos de los potenciómetros son 500Ω, 1K ohmios, 2K ohmios, 5K ohmios, 10K ohmios, 22K ohmios, 47K ohmios, 50K ohmios, 100K ohmios, 220K ohmios, 470K ohmios, 500K ohmios, 1M.

La clasificación de las resistencias depende principalmente de la cantidad de corriente que permite que fluya a través de ellas, lo que se conoce como potencia nominal. La potencia nominal de un potenciómetro es de 0,3 W y, por lo tanto, se puede utilizar simplemente para circuitos de baja corriente.

Todavía existen varios tipos de potenciómetros y su selección depende principalmente de ciertas necesidades como las siguientes.

• Las necesidades de la Estructura
• Las características del cambio de resistencia
• Elija el tipo de potenciómetro en función de las necesidades de uso
• Elija los parámetros en función de las necesidades del circuito

Principio de construcción y funcionamiento

El potenciómetro consta de un cable resistivo largo L hecho de magnum o con constantan y una batería de EMF V conocida. Este voltaje se llama voltaje de la celda del controlador . Conecte los dos extremos del cable resistivo L a los terminales de la batería como se muestra a continuación, supongamos que se trata de una disposición de circuito primario.

Un terminal de otra celda (cuyo EMF E se va a medir) está en un extremo del circuito primario y el otro extremo del terminal de la celda está conectado a cualquier punto del cable resistivo a través de un galvanómetro G. Ahora supongamos que esta disposición es un circuito secundario. La disposición del potenciómetro como se muestra a continuación.

Construcción de potenciómetro

El principio de funcionamiento básico de esto se basa en el hecho de que la caída del potencial a través de cualquier porción del cable es directamente proporcional a la longitud del cable, siempre que el cable tenga un área de sección transversal uniforme y la corriente constante fluya a través de él. “Cuando no hay diferencia de potencial entre dos nodos, hay un flujo de corriente eléctrica”.

Ahora, el cable del potenciómetro es en realidad un cable con alta resistividad (ῥ) con un área de sección transversal uniforme A. Por lo tanto, en todo el cable, tiene una resistencia uniforme. Ahora este terminal del potenciómetro conectado a la celda de alto EMF V (despreciando su resistencia interna) se llama celda de controlador o fuente de voltaje. Deje que la corriente a través del potenciómetro sea I y R es la resistencia total del potenciómetro.

Entonces por la ley de Ohm V = IR

Sabemos que R = ῥL / A

Entonces, V = I ῥL / A

Como ῥ y A son siempre constantes y la corriente I se mantiene constante mediante un reóstato.

Entonces L ῥ / A = K (constante)

Por tanto, V = KL. Ahora suponga que se coloca en el circuito una celda E de menor EMF que la celda del controlador, como se muestra arriba. Digamos que tiene EMF E. Ahora, en el cable del potenciómetro, digamos que el largo x el potenciómetro se ha convertido en E.

E = L ῥx / A = Kx

Cuando esta celda se coloca en el circuito como se muestra en la figura anterior con una broma conectada a la longitud correspondiente (x), no habrá flujo de corriente a través del galvanómetro porque cuando la diferencia de potencial es igual a cero, no fluirá corriente a través de él. .

Entonces el galvanómetro G muestra una detección nula. Entonces la longitud (x) se llama la longitud del punto nulo. Ahora, conociendo la constante K y la longitud x. Podemos encontrar el EMF desconocido.

E = L ῥx / A = Kx

En segundo lugar, el EMF de dos celdas también se puede comparar, deje que la primera celda de EMF E1 dado un punto nulo en una longitud = L1 y la segunda celda de EMF E2 muestre un punto nulo en una longitud = L2

Entonces,

E1 / E2 = L1 / L2

¿Por qué se elige el potenciómetro sobre el voltímetro?

Cuando usamos un voltímetro, la corriente fluye a través del circuito y, debido a la resistencia interna de la celda, el potencial terminal siempre será menor que el potencial real de la celda. En este circuito, cuando se equilibra la diferencia de potencial (utilizando una detección nula del Galvanómetro), no fluye corriente en el circuito, por lo que el potencial terminal será igual al potencial real de la celda. Entonces podemos entender que el voltímetro mide el potencial terminal de una celda, pero esto mide el potencial celular real. Los símbolos esquemáticos de esto se muestran a continuación.

Símbolos de potenciómetro

Tipos de potenciómetros

Un potenciómetro también se conoce comúnmente como olla. Estos potenciómetros tienen tres conexiones terminales. Un terminal conectado a un contacto deslizante llamado limpiaparabrisas y los otros dos terminales están conectados a una pista de resistencia fija. El limpiaparabrisas se puede mover a lo largo de la pista resistiva mediante el uso de un control deslizante lineal o un contacto de 'limpiaparabrisas' giratorio. Tanto los controles giratorios como los lineales tienen la misma operación básica.

La forma más común de potenciómetro es el potenciómetro giratorio de una sola vuelta. Este tipo de potenciómetro se utiliza a menudo en el control de volumen de audio (conicidad logarítmica), así como en muchas otras aplicaciones. Se utilizan diferentes materiales para construir potenciómetros, incluida la composición de carbono, cermet, plástico conductor y película metálica.

Potenciómetros rotativos

Estos son el tipo más común de potenciómetros, donde el limpiaparabrisas se mueve a lo largo de una trayectoria circular. Estos potenciómetros se utilizan principalmente para obtener un suministro de voltaje variable a una fracción de circuitos. El mejor ejemplo de este potenciómetro giratorio es un controlador de volumen de transistor de radio donde la perilla giratoria controla el suministro de corriente hacia el amplificador.

Este tipo de potenciómetro incluye dos contactos terminales donde se puede ubicar una resistencia constante en un modelo semicircular. Y también incluye un terminal en el medio que se alía a la resistencia mediante un contacto deslizante que se conecta a través de una perilla giratoria. El contacto deslizante se puede girar girando la perilla sobre la resistencia semicircular. El voltaje de este se puede obtener entre los dos contactos de resistencia y el deslizamiento. Estos potenciómetros se utilizan siempre que sea necesario un control de voltaje de nivel.

Potenciómetros lineales

En estos tipos de potenciómetros, el limpiaparabrisas se mueve a lo largo de una trayectoria lineal. También conocido como potenciómetro deslizante, deslizador o fader. Este potenciómetro es similar al de tipo giratorio, pero en este potenciómetro, el contacto deslizante simplemente gira en la resistencia linealmente. La conexión de los dos terminales de la resistencia se conecta a través de la fuente de voltaje. Un contacto deslizante en la resistencia se puede mover usando un camino que está conectado a través de la resistencia.

El terminal de la resistencia está conectado hacia el deslizamiento que está conectado a un extremo de la salida del circuito y otro terminal está conectado al otro extremo de la salida del circuito. Este tipo de potenciómetro se usa principalmente para calcular el voltaje en un circuito. Se utiliza para medir la resistencia interna de la celda de la batería y también se utiliza en los sistemas de mezcla del ecualizador de sonido y música.

Potenciómetro mecánico

Hay diferentes tipos de potenciómetros disponibles en el mercado, ya que los tipos mecánicos se utilizan para controlar manualmente el cambio de resistencia y la salida del dispositivo. Sin embargo, se usa un potenciómetro digital para cambiar su resistencia automáticamente según el estado dado. Este tipo de potenciómetro funciona con precisión como un potenciómetro y su resistencia se puede cambiar a través de comunicaciones digitales como SPI, I2C en lugar de girar la perilla directamente.

Estos potenciómetros se denominan POT debido a su estructura en forma de POT. Incluye tres terminales como i / p, o / p y GND junto con una perilla en su pináculo. Esta perilla funciona como control para controlar la resistencia girándola en las dos direcciones como en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario.

El principal inconveniente de los potenciómetros digitales es que simplemente están influenciados por diferentes factores ambientales como suciedad, polvo, humedad, etc. Para superar estas desventajas, se implementaron Potenciómetros digitales (digiPOT). Estos potenciómetros pueden trabajar en ambientes como polvo, suciedad, humedad sin alterar su funcionamiento.

Potenciómetro digital

Los potenciómetros digitales también se denominan digiPOTs o resistencias variables que se utiliza para controlar señales analógicas mediante microcontroladores. Estos tipos de potenciómetros dan una resistencia o / p que se puede cambiar dependiendo de las entradas digitales. A veces, también se denominan RDAC (convertidores resistivos de digital a analógico). El control de este digipot puede realizarse mediante señales digitales en lugar de mediante un movimiento mecánico.

Cada escalón en la escalera de resistencias incluye un interruptor que está conectado al terminal o / p del potenciómetro digital. La relación de la resistencia en el potenciómetro se puede determinar mediante el escalón elegido sobre la escalera. Generalmente, estos pasos se indican con un valor de bit, por ejemplo. 8 bits equivalen a 256 pasos.

Este potenciómetro utiliza protocolos digitales como I²C o SPI Bus (Interfaz de periféricos en serie) para la señalización. La mayoría de estos potenciómetros utilizan simplemente memoria volátil para que no recuerden su lugar una vez que se apagan y su lugar final puede almacenarse a través de la FPGA o el microcontrolador al que están conectados.

Caracteristicas

los características de un potenciómetro Incluya lo siguiente.

• Es extremadamente preciso ya que trabaja en la técnica de evaluación en lugar de la técnica de deflexión para determinar los voltajes no identificados.
• Determina el punto de equilibrio de otro modo nulo que no necesita energía para la dimensión.
• El funcionamiento del potenciómetro está libre de la resistencia de la fuente, ya que no hay flujo de corriente a través del potenciómetro, ya que está equilibrado.
• Las principales características de este potenciómetro son la resolución, la conicidad, los códigos de marcado y la resistencia de salto y salto

Sensibilidad del potenciómetro

La sensibilidad del potenciómetro se puede definir como la menor variación potencial que se calcula con la ayuda de un potenciómetro. Su sensibilidad depende principalmente del valor de gradiente potencial (K). Cuando el valor del gradiente de potencial es bajo, la diferencia de potencial que puede calcular un potenciómetro es menor, y luego la sensibilidad del potenciómetro es mayor.

Entonces, para una diferencia potencial dada, la sensibilidad del potenciómetro puede aumentar a través del aumento en la longitud del potenciómetro. La sensibilidad del potenciómetro también se puede aumentar por las siguientes razones.

• Aumentando la longitud del potenciómetro
• Al disminuir el flujo de corriente dentro del circuito a través de un reóstato
• Ambas técnicas ayudarán a reducir el valor del gradiente de potencial y aumentar la resistividad.

Diferencia entre potenciómetro y voltímetro

Las principales diferencias entre potenciómetro y voltímetro se analizan en la tabla de comparación.

Reóstato vs potenciómetro

Las principales diferencias entre reóstato y potenciómetro se analizan en la tabla de comparación.

Medición de voltaje por potenciómetro

La medición de voltaje se puede hacer usando un potenciómetro en un circuito es un concepto muy simple. En el circuito, el reóstato debe ajustarse y el flujo de corriente a través de la resistencia se puede ajustar de modo que por cada unidad de longitud de la resistencia, se pueda caer un voltaje exacto.

Ahora tenemos que fijar un extremo de la rama al comienzo de la resistencia, mientras que el otro extremo se puede conectar hacia el contacto deslizante de la resistencia usando un galvanómetro. Entonces, ahora tenemos que mover el contacto deslizante sobre la resistencia hasta que el galvanómetro muestre una deflexión cero. Una vez que el galvanómetro alcanza su estado cero, tenemos que anotar la lectura de posición en la escala de la resistencia y, en base a eso, podemos descubrir el voltaje en el circuito. Para una mejor comprensión, podemos ajustar el voltaje para cada unidad de longitud de la resistencia.

Ventajas

los ventajas del potenciómetro Incluya lo siguiente.

• No hay posibilidad de que se produzcan errores porque utiliza el método de reflexión cero.
• La estandarización se puede hacer usando una celda normal directamente
• Se utiliza para medir fem pequeñas debido a la alta sensibilidad
• Según el requisito, la longitud del potenciómetro se puede aumentar para obtener precisión.
• Cuando el potenciómetro se usa en el circuito para medir, no consume corriente.
• Se utiliza para medir la resistencia interna de una celda y para comparar la fem. de dos celdas pero usando un voltímetro, no es posible.

Desventajas

los desventajas del potenciómetro Incluya lo siguiente.

• El uso del potenciómetro no es conveniente
• El área de la sección transversal del cable del potenciómetro debe ser consistente de modo que no sea posible en la práctica.
• Mientras se hace un experimento, la temperatura del cable debe ser estable, pero esto es difícil debido al flujo de corriente.
• El principal inconveniente de esto es que necesita una gran fuerza para mover su limpiaparabrisas o contactos deslizantes. Hay erosión debido al movimiento del limpiaparabrisas. Por lo que disminuye la vida útil del transductor.
• El ancho de banda es limitado.

Celda de controlador de potenciómetro

El potenciómetro se usa para medir el voltaje evaluando el voltaje de medición a través de la resistencia del potenciómetro con voltaje. Entonces, para la operación del potenciómetro, debe haber una fuente de voltaje que esté conectada a través del circuito de un potenciómetro. Un potenciómetro puede ser operado por la fuente de voltaje que es proporcionada por la celda que se conoce como celda impulsora.

Esta celda se usa para entregar la corriente a través de la resistencia del potenciómetro. La resistencia y el producto actual del potenciómetro proporcionarán un voltaje completo del dispositivo. Entonces, este voltaje se puede ajustar para cambiar la sensibilidad del potenciómetro. Por lo general, esto se puede hacer regulando la corriente a lo largo de la resistencia. Un reóstato está conectado con la celda del controlador en serie.

El flujo de corriente a través de la resistencia se puede controlar usando un reóstato que está conectado con la celda del controlador en serie. Entonces, el voltaje de la celda del controlador debe ser mejor en comparación con el voltaje medido.

Aplicaciones de potenciómetros

Las aplicaciones del potenciómetro incluyen las siguientes.

Potenciómetro como divisor de voltaje

El potenciómetro puede funcionar como un divisor de voltaje para obtener un voltaje de salida ajustable manualmente en el control deslizante a partir de un voltaje de entrada fijo aplicado a través de los dos extremos del potenciómetro. Ahora el voltaje de carga en RL se puede medir como

Circuito divisor de voltaje

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

Audio Control

Los potenciómetros deslizantes, uno de los usos más comunes de los potenciómetros modernos de baja potencia, son los dispositivos de control de audio. Tanto los potenciómetros deslizantes (faders) como los potenciómetros giratorios (perillas) se utilizan regularmente para atenuar la frecuencia, ajustar el volumen y para diferentes características de las señales de audio.

Televisión

Se utilizaron potenciómetros para controlar el brillo, el contraste y la respuesta del color de la imagen. A menudo se usaba un potenciómetro para ajustar la 'retención vertical', lo que afectaba la sincronización entre la señal de imagen recibida y el circuito de barrido interno del receptor ( un vibrador múltiple ).

Transductores

Una de las aplicaciones más comunes es la medición de desplazamiento. Para medir el desplazamiento del cuerpo, que es móvil, se conecta al elemento deslizante ubicado en el potenciómetro. A medida que el cuerpo se mueve, la posición del control deslizante también cambia en consecuencia, por lo que cambia la resistencia entre el punto fijo y el control deslizante. Debido a esto, el voltaje en estos puntos también cambia.

El cambio en la resistencia o el voltaje es proporcional al cambio en el desplazamiento del cuerpo. Por tanto, el cambio de voltaje indica el desplazamiento del cuerpo. Esto se puede utilizar para medir el desplazamiento de traslación y el de rotación. Dado que estos potenciómetros funcionan según el principio de resistencia, también se denominan potenciómetros resistivos. Por ejemplo, la rotación del eje puede representar un ángulo, y la relación de división de voltaje puede hacerse proporcional al coseno del ángulo.

Por lo tanto, se trata de una descripción general de lo que es un potenciómetro , pinout, su construcción, diferentes tipos, cómo seleccionar, características, diferencias, ventajas, desventajas y sus aplicaciones. Esperamos que comprenda mejor esta información. Además, cualquier consulta sobre este concepto o proyectos eléctricos y electrónicos , dé sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí tienes una pregunta: ¿Cuál es la función de un potenciómetro giratorio?