Qu'est-ce qu'un potentiomètre: construction et fonctionnement

Le potentiomètre est un instrument électrique utilisé pour mesurer le EMF (force électromotrice) d'une cellule donnée, la résistance interne d'une cellule. Et aussi il est utilisé pour comparer les champs électromagnétiques de différentes cellules. Il peut également être utilisé comme Resistance variable dans la plupart des applications. Ces potentiomètres sont utilisés en grande quantité dans la fabrication d'équipements électroniques qui permettent de régler circuits électroniques pour que les sorties correctes soient obtenues. Bien que leur utilisation la plus évidente doit être pour les commandes de volume sur les radios et autres équipements électroniques utilisés pour l'audio.

Brochage du potentiomètre

Le diagramme des broches du potentiomètre Trimpot est illustré ci-dessous. Ces potentiomètres sont disponibles sous différentes formes et comprennent trois fils. Ces composants peuvent être placés facilement sur une maquette pour un prototypage facile. Ce potentiomètre comprend un bouton dessus et il est utilisé pour changer sa valeur en la changeant.

Broche du potentiomètre

Pin1 (extrémité fixe): La connexion de cette extrémité fixe1 peut se faire sur une seule finition du chemin résistif

Pin2 (extrémité variable): La connexion de cette extrémité variable peut se faire en la connectant à l'essuie-glace afin qu'il fournisse une tension variable

Pin3 (extrémité fixe): La connexion de cette autre extrémité fixe peut se faire en la connectant à une autre finition du chemin résistif

Comment sélectionner un potentiomètre?

Le potentiomètre est également appelé POT ou résistance variable. Ceux-ci sont utilisés pour fournir une résistance variable en changeant simplement le bouton sur le potentiomètre. La classification de cela peut être effectuée en fonction de deux paramètres importants tels que la résistance (R-ohms) et la puissance nominale (P-Watts).

Potentiomètre

La résistance du potentiomètre sinon sa valeur décide principalement de la résistance qu'il donne au flux de courant. Lorsque la valeur de la résistance est élevée, la valeur la plus faible du courant circulera. Certains des potentiomètres sont 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

La classification des résistances dépend principalement de la quantité de courant qu'elles permettent de les traverser, ce que l'on appelle la puissance nominale. La puissance nominale d'un potentiomètre est de 0,3 W et peut donc être utilisé simplement pour les circuits à faible courant.

Il existe encore plusieurs types de potentiomètres et leur sélection dépend principalement de certaines nécessités comme les suivantes.

• Les nécessités de la structure
• Les caractéristiques du changement de résistance
• Choisissez le type de potentiomètre en fonction des nécessités d'utilisation
• Choisissez les paramètres en fonction des nécessités du circuit

Construction et principe de fonctionnement

Le potentiomètre est constitué d'un long fil résistif L composé de magnum ou de constantan et d'une batterie de CEM connu V. Cette tension est appelée tension de la cellule pilote . Connectez les deux extrémités du fil résistif L aux bornes de la batterie comme indiqué ci-dessous, supposons qu'il s'agit d'un circuit primaire.

Une borne d'une autre cellule (dont l'EMF E doit être mesurée) est à une extrémité du circuit primaire et une autre extrémité de la borne de cellule est connectée à n'importe quel point du fil résistif via un galvanomètre G. Supposons maintenant que cet agencement est un circuit secondaire. La disposition du potentiomètre comme indiqué ci-dessous.

Construction du potentiomètre

Le principe de fonctionnement de base de ceci est basé sur le fait que la chute du potentiel à travers n'importe quelle partie du fil est directement proportionnelle à la longueur du fil, à condition que le fil ait une section transversale uniforme et le courant constant qui le traverse. «Lorsqu'il n'y a pas de différence de potentiel entre deux nœuds, un courant électrique circule».

Maintenant, le fil du potentiomètre est en fait un fil à résistivité élevée (ῥ) avec une section transversale uniforme A. Ainsi, sur tout le fil, il a une résistance uniforme. Désormais, cette borne de potentiomètre est connectée à la cellule de haute EMF V (en négligeant sa résistance interne) appelée cellule pilote ou source de tension. Laissez le courant à travers le potentiomètre est I et R est la résistance totale du potentiomètre.

Alors par loi d'Ohm V = IR

On sait que R = ῥL / A

Ainsi, V = I ῥL / A

Comme ῥ et A sont toujours constants et le courant I est maintenu constant par un rhéostat.

Donc L ῥ / A = K (constante)

Ainsi, V = KL. Supposons maintenant qu'une cellule E de force électromagnétique inférieure à celle de la cellule de commande soit placée dans le circuit comme indiqué ci-dessus. Disons qu'il a EMF E. Maintenant, dans le fil du potentiomètre, disons à la longueur x le potentiomètre est devenu E.

E = L ῥx / A = Kx

Lorsque cette cellule est mise dans le circuit comme indiqué sur la figure ci-dessus avec un jokey connecté à la longueur correspondante (x), il n'y aura pas de flux de courant à travers le galvanomètre car lorsque la différence de potentiel est égale à zéro, aucun courant ne le traversera .

Ainsi, le galvanomètre G montre une détection nulle. Ensuite, la longueur (x) est appelée la longueur du point nul. Maintenant en connaissant la constante K et la longueur x. Nous pouvons trouver l'EMF inconnu.

E = L ῥx / A = Kx

Deuxièmement, EMF de deux cellules peut également être comparé, laissez la première cellule de EMF E1 donnée un point nul à une longueur = L1 et la deuxième cellule d'EMF E2 montrer un point nul à longueur = L2

Ensuite,

E1 / E2 = L1 / L2

Pourquoi le potentiomètre est-il choisi par rapport au voltmètre?

Lorsque nous utilisons un voltmètre, le courant circule dans le circuit et, en raison de la résistance interne de la cellule, le potentiel terminal sera toujours inférieur au potentiel réel de la cellule. Dans ce circuit, lorsque la différence de potentiel est équilibrée (à l'aide d'une détection de zéro par galvanomètre), aucun courant ne circule dans le circuit, de sorte que le potentiel de la borne sera égal au potentiel réel de la cellule. Nous pouvons donc comprendre que le voltmètre mesure le potentiel terminal d'une cellule, mais cela mesure le potentiel réel de la cellule. Les symboles schématiques de ceci sont montrés ci-dessous.

Symboles du potentiomètre

Types de potentiomètres

Un potentiomètre est également connu sous le nom de pot. Ces potentiomètres ont trois connexions de bornes. Une borne connectée à un contact glissant appelé essuie-glace et les deux autres bornes sont connectées à une piste à résistance fixe. L'essuie-glace peut être déplacé le long de la piste résistive soit à l'aide d'une commande de glissement linéaire soit d'un contact rotatif «essuie-glace». Les commandes rotatives et linéaires ont le même fonctionnement de base.

La forme la plus courante du potentiomètre est le potentiomètre rotatif monotour. Ce type de potentiomètre est souvent utilisé dans le contrôle du volume audio (conicité logarithmique) ainsi que dans de nombreuses autres applications. Différents matériaux sont utilisés pour construire des potentiomètres, y compris la composition de carbone, le cermet, le plastique conducteur et le film métallique.

Potentiomètres rotatifs

Ce sont les types de potentiomètres les plus courants, dans lesquels l'essuie-glace se déplace le long d'une trajectoire circulaire. Ces potentiomètres sont principalement utilisés pour fournir une alimentation en tension variable à une fraction de circuits. Le meilleur exemple de ce potentiomètre rotatif est le contrôleur de volume d’un transistor radio où le bouton rotatif contrôle l’alimentation en courant vers l’amplificateur.

Ce type de potentiomètre comprend deux contacts terminaux où une résistance constante peut être localisée dans un modèle semi-circulaire. Et il comprend également une borne au milieu qui est alliée à la résistance à l'aide d'un contact coulissant qui est connecté via un bouton rotatif. Le contact coulissant peut être tourné en tournant le bouton sur la résistance semi-circulaire. La tension de celui-ci peut être obtenue entre les deux contacts de résistance et le glissement. Ces potentiomètres sont utilisés partout où un contrôle de tension de niveau est nécessaire.

Potentiomètres linéaires

Dans ces types de potentiomètres, l'essuie-glace se déplace le long d'une trajectoire linéaire. Également connu sous le nom de potentiomètre coulissant, curseur ou fader. Ce potentiomètre est similaire au type rotatif mais dans ce potentiomètre, le contact glissant a simplement tourné sur la résistance linéairement. La connexion des deux bornes de la résistance est connectée à la source de tension. Un contact glissant sur la résistance peut être déplacé en utilisant un chemin qui est connecté à travers la résistance.

La borne de la résistance est connectée vers le coulissant qui est connecté à une extrémité de la sortie du circuit et une autre borne est connectée à l'autre extrémité de la sortie du circuit. Ce type de potentiomètre est principalement utilisé pour calculer la tension dans un circuit. Il est utilisé pour mesurer la résistance interne de la cellule de la batterie et également utilisé dans les systèmes de mixage de l'égaliseur sonore et musical.

Potentiomètre mécanique

Il existe différents types de potentiomètres disponibles sur le marché, en ce que les types mécaniques sont utilisés pour contrôler manuellement le changement de la résistance ainsi que la sortie de l'appareil. Cependant, un potentiomètre numérique est utilisé pour changer sa résistance automatiquement en fonction de l'état donné. Ce type de potentiomètre fonctionne exactement comme un potentiomètre et sa résistance peut être modifiée via une communication numérique telle que SPI, I2C plutôt que de tourner le bouton directement.

Ces potentiomètres sont appelés POT en raison de leur structure en forme de POT. Il comprend trois terminaux comme i / p, o / p et GND avec un bouton sur son pinacle. Ce bouton fonctionne comme un contrôle pour contrôler la résistance en le tournant dans les deux sens comme dans le sens horaire sinon dans le sens anti-horaire.

Le principal inconvénient des potentiomètres numériques est qu'ils sont simplement influencés par différents facteurs environnementaux tels que la saleté, la poussière, l'humidité, etc. Pour pallier ces inconvénients, des potentiomètres numériques (digiPOT) ont été mis en œuvre. Ces potentiomètres peuvent fonctionner dans des environnements tels que la poussière, la saleté, l'humidité sans altérer son fonctionnement.

Potentiomètre numérique

Les potentiomètres numériques sont également appelés digiPOT ou résistances variables qui est utilisé pour contrôler les signaux analogiques à l'aide de microcontrôleurs. Ces types de potentiomètres donnent une résistance o / p qui est modifiable en fonction des entrées numériques. Parfois, ils sont également appelés RDAC (convertisseurs numérique-analogique résistifs). Le contrôle de ce digipot peut se faire par des signaux numériques plutôt que par un mouvement mécanique.

Chaque étape sur l'échelle de résistance comprend un interrupteur qui est connecté à la borne o / p du potentiomètre numérique. Le rapport de la résistance dans le potentiomètre peut être déterminé par le pas choisi sur l'échelle. Généralement, ces étapes sont indiquées par une valeur de bit, par exemple. 8 bits sont égaux à 256 pas.

Ce potentiomètre utilise des protocoles numériques tels que I²C sinon Bus SPI (Serial Peripheral Interface) pour la signalisation. La plupart de ces potentiomètres utilisent simplement une mémoire volatile afin qu'ils ne se souviennent pas de leur place une fois qu'ils sont mis hors tension et leur emplacement final peut être stocké via le FPGA ou le microcontrôleur auquel ils sont connectés.

Caractéristiques

Le caractéristiques d'un potentiomètre inclure les éléments suivants.

• Il est extrêmement précis car il fonctionne sur la technique d'évaluation plutôt que sur la technique de déviation pour déterminer les tensions non identifiées.
• Il détermine le point d'équilibre sinon nul qui n'a pas besoin de puissance pour la dimension.
• Le fonctionnement du potentiomètre est libre de la résistance de la source car il n'y a pas de flux de courant dans tout le potentiomètre car il est équilibré.
• Les principales caractéristiques de ce potentiomètre sont la résolution, la conicité, les codes de marquage et la résistance hop on / hop off

Sensibilité du potentiomètre

La sensibilité du potentiomètre peut être définie comme la moindre variation de potentiel calculée à l'aide d'un potentiomètre. Sa sensibilité dépend principalement de la valeur du gradient potentiel (K). Lorsque la valeur du gradient de potentiel est faible, la différence de potentiel qu'un potentiomètre peut calculer est plus petite, puis la sensibilité du potentiomètre est plus élevée.

Ainsi, pour une dissemblance de potentiel donnée, la sensibilité du potentiomètre peut augmenter par l’augmentation de la longueur du potentiomètre. La sensibilité du potentiomètre peut également être augmentée pour les raisons suivantes.

• En augmentant la longueur du potentiomètre
• En diminuant le flux de courant dans le circuit à travers un rhéostat
• Les deux techniques aideront à réduire la valeur du gradient de potentiel et à augmenter la résistivité.

Différence entre potentiomètre et voltmètre

Les principales différences entre le potentiomètre et le voltmètre sont discutées dans le tableau de comparaison.

Rhéostat vs potentiomètre

Les principales différences entre rhéostat et potentiomètre sont discutées dans le tableau de comparaison.

Mesure de tension par potentiomètre

La mesure de la tension peut être effectuée à l'aide d'un potentiomètre dans un circuit est un concept très simple. Dans le circuit, le rhéostat doit être ajusté et le flux de courant à travers la résistance peut être ajusté de sorte que pour chaque longueur unitaire de la résistance, une tension exacte puisse être chutée.

Nous devons maintenant fixer une extrémité de la branche au début de la résistance, tandis que l’autre extrémité peut être connectée vers le contact glissant de la résistance à l’aide d’un galvanomètre. Donc, maintenant nous devons déplacer le contact glissant sur la résistance jusqu'à ce que le galvanomètre affiche une déflexion nulle. Une fois que le galvanomètre atteint ses états zéro, nous devons noter la lecture de la position sur l'échelle de résistance et sur cette base, nous pouvons découvrir la tension dans le circuit. Pour une meilleure compréhension, nous pouvons ajuster la tension pour chaque longueur unitaire de la résistance.

Avantages

Le avantages du potentiomètre inclure les éléments suivants.

• Il n'y a aucune chance d'obtenir des erreurs car il utilise la méthode de réflexion zéro.
• La standardisation peut être effectuée en utilisant directement une cellule normale
• Il est utilisé pour mesurer les petits champs électromagnétiques dus à une
• En fonction de l'exigence, la longueur du potentiomètre peut être augmentée pour obtenir une précision.
• Lorsque le potentiomètre est utilisé dans le circuit pour la mesure, il ne tire aucun courant.
• Il est utilisé pour mesurer la résistance interne d'une cellule ainsi que pour comparer le e.m.f. de deux cellules mais en utilisant un voltmètre, ce n'est pas possible.

Désavantages

Le inconvénients du potentiomètre inclure les éléments suivants.

• L'utilisation du potentiomètre n'est pas pratique
• La section transversale du fil du potentiomètre doit être cohérente afin que ce ne soit pas possible pratiquement.
• Lors d'une expérience, la température du fil doit être stable, mais cela est difficile en raison du flux de courant.
• Le principal inconvénient de ceci est qu'il a besoin d'une force énorme pour déplacer leur racleur ou leurs contacts coulissants. Il y a érosion à cause du mouvement de l'essuie-glace. Cela diminue donc la durée de vie du transducteur
• La bande passante est limitée.

Cellule pilote de potentiomètre

Le potentiomètre est utilisé pour mesurer la tension en évaluant la tension de mesure à travers la résistance du potentiomètre avec la tension. Donc, pour le fonctionnement du potentiomètre, il devrait y avoir une source de tension qui est alliée à travers le circuit d'un potentiomètre. Un potentiomètre peut être actionné par la source de tension qui est fournie par la cellule est connue sous le nom de cellule de commande.

Cette cellule sert à délivrer le courant sur toute la résistance du potentiomètre. La résistance et le produit actuel du potentiomètre fourniront une tension complète de l'appareil. Ainsi, cette tension peut être ajustée pour changer la sensibilité du potentiomètre. Habituellement, cela peut être fait en régulant le courant dans toute la résistance. Un rhéostat est connecté à la cellule pilote en série.

Le flux de courant dans toute la résistance peut être contrôlé à l'aide d'un rhéostat qui est connecté à la cellule de commande en série. La tension de la cellule de commande doit donc être meilleure par rapport à la tension mesurée.

Applications des potentiomètres

Les applications du potentiomètre sont les suivantes.

Potentiomètre comme diviseur de tension

Le potentiomètre peut être travaillé comme un diviseur de tension pour obtenir une tension de sortie réglable manuellement au niveau du curseur à partir d'une tension d'entrée fixe appliquée aux deux extrémités du potentiomètre. Maintenant, la tension de charge à travers RL peut être mesurée comme

Circuit diviseur de tension

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

Contrôle audio

Les potentiomètres coulissants, l'une des utilisations les plus courantes des potentiomètres modernes de faible puissance, sont les dispositifs de contrôle audio. Les potentiomètres coulissants (faders) et les potentiomètres rotatifs (boutons) sont régulièrement utilisés pour atténuer la fréquence, régler le volume et pour différentes caractéristiques des signaux audio.

Télévision

Des potentiomètres ont été utilisés pour contrôler la luminosité, le contraste et la réponse des couleurs de l'image. Un potentiomètre était souvent utilisé pour régler le «maintien vertical», ce qui affectait la synchronisation entre le signal d’image reçu et le circuit de balayage interne du récepteur ( un multi-vibrateur ).

Transducteurs

L'une des applications les plus courantes est la mesure du déplacement. Pour mesurer le déplacement du corps, qui est mobile, il est relié à l'élément coulissant situé sur le potentiomètre. Au fur et à mesure que le corps bouge, la position du curseur change également en conséquence, de sorte que la résistance entre le point fixe et le curseur change. Pour cette raison, la tension entre ces points change également.

Le changement de résistance ou de tension est proportionnel au changement de déplacement du corps. Ainsi, le changement de tension indique le déplacement du corps. Cela peut être utilisé pour la mesure du déplacement en translation et en rotation. Étant donné que ces potentiomètres fonctionnent sur le principe de la résistance, ils sont également appelés potentiomètres résistifs. Par exemple, la rotation de l'arbre peut représenter un angle, et le rapport de division de tension peut être rendu proportionnel au cosinus de l'angle.

Ainsi, il s'agit de un aperçu de ce qu'est un potentiomètre , brochage, sa construction, différents types, comment sélectionner, caractéristiques, différences, avantages, inconvénients et ses applications. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ces informations. De plus, toute question concernant ce concept ou projets électriques et électroniques , veuillez donner vos précieuses suggestions en commentant dans la section des commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelle est la fonction d'un potentiomètre rotatif?