Potentsiomeeter: määratlus, tööpõhimõte ja kasutusalad

Potentsiomeetrid on muutuvtakistid — takistid, mille takistust saab pöördnupu, liuguri või muu mehhanismi abil hõlpsasti muuta. Neid kasutatakse signaali tugevuse või pinge reguleerimiseks, näiteks maja valgustuse hämardamisel, helitugevuse juhtimisel ja paljudes elektroonikaseadmetes; osasid kasutatakse ka pingejaguritena või kalibreerimise eesmärgil.

Tööpõhimõte

Potentsiomeeter koosneb takistustraadist või -kihist ning liikuvast kontaktist (harilikult nimetatakse seda “wiperiks” või liuguriks), mis möödub takisti pinnal. Kui wiper muudab oma asendit, muutub kahe takisti osaga (wiperist ülemine ja alumine osa) moodustuva jaguri suhtarv, mis omakorda muudab väljundpinget. Lihtsaim näide on 3-terminaliline potentsiomeeter, kus keskmine terminal on wiper — väljundpinge Vout suhtega Vin on ligikaudu Vout = Vin * (R_alumine / R_total).

Peamised osad

• Takistustraat või -kiht — valmistatud süsinikust, traadist (wirewound), kermikust (cermet) vms.
• Wiper (liikuv kontakt) — ühendab väljundi konkreetse osa takistustee punktiga.
• Terminalid — tavaliselt kolm: kaks takistiterminali ja üks wiperi terminal.
• Korpus ja mehaanika — pöördnupp, telg või liugur, mis liigutab wiperit.

Tüübid

• Rotary (pööratav) — levinud helitugevuse ja seadistuste reguleerimisel.
• Linear (liugur) — kasutatakse heli- ja helikontrollpindadel ning stuudiopulditel.
• Wirewound (spiraaltraadiga) — sobib suurema võimsuse ja täpsuse jaoks; neid kasutati varasemalt reostaatidena.
• Carbon (süsinik) — odavam ja levinum igapäevase elektroonika komponent.
• Cermet — kombinatsioon keraamikast ja metallist, hea stabiilsus ja kulumiskindlus.
• Digitaalne potentsiomeeter — elektrooniline asendaja, mida juhitakse digitaalselt (I2C, SPI vms).

Ajaloopilk

Vajalik idee muutuvatest takistustest on vana, kuid varajase praktika üheks sammuks oli seade, mida 1872. aastal tutvustas Thomas Edison. Ta nimetas oma vidinat "spiraaltraadist reostaadiks" ning sai selle leiutisele patendi samal aastal. Süsinikpotentsiomeetrid on tänapäeval tavaliselt kasutatavad paljudes koduseadmetes, näiteks raadiotes ja televiisorites pildi ning heli reguleerimiseks.

Kasutusalad

• Helitugevuse ja tonaalsuse reguleerimine audioseadmetes.
• Valgustuse hämardamine ja säte, näiteks dimmerites.
• Pinge reguleerimine ja mõõtmine — potentsiomeetrit kasutatakse tihti pingejagurina (Vout jagades Vin-i).
• Sensori nullpunkti ja kalibreerimise häälestus elektroonikas.
• Motorikontroll ja seadete positsioneerimine (eriti suurema võimsusega reostaatidena).
• Digitaalsed potentsiomeetrid — kaugjuhtimine ja automaatne reguleerimine mikrokontrolleritega.

Elektrilised parameetrid ja valimine

• Takistusväärtus (nt 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ) — vali vastavalt ahelale ja soovitud pingejaotusele.
• Võimsus (Watt) — oluline suure voolu korral; väikese võimsusega paneelipotentsiomeetrid ei sobi reostaatide asendamiseks suurtel vooludel.
• Taper — lineaarne vs logaritmiline (audio puhul sagedane log-taper helitugevuse loomulikuma tajumise jaoks).
• Täpsus ja püsivus — cermet ja wirewound pakuvad paremat stabiilsust kui lihtne süsinikkomposiit.
• Eluiga ja kulumine — mehaaniline kontakt kulub kasutamisel; digitaalne potentsiomeeter võib olla eelistatud pideva reguleerimise korral.

Kuidas ühendada

• Kolme-terminaliline kasutus (pingejagur): ühendage Vin kahe ääreterminali vahel, keskmine terminal (wiper) annab reguleeritava väljundi.
• Kahte-terminaliline kasutus (reostaat): ühendage üks äärmine terminal ja wiper — takistust reguleeritakse kahe terminali vahel.
• Pange tähele, et mõnede potentsiomeetrite puhul võib wiperilt tekkida müra ja kontakti hüppamine, eriti kui seadmes on mootori või müraga tingimused.

Hooldus ja ohutus

• Vähendage tolmu- ja niiskuskontakti, kuna need kiirendavad kulumist.
• Vältige potentsiomeetri ülekoormamist voolu või võimsuse osas — see võib põhjustada kuumenemist ja kahjustusi.
• Kui tekib krigisev heli või ebastabiilne kontakt, proovige puhastada spetsiaalse kontaktipuhastiga või vahetada potentsiomeeter uue vastu.
• Digitaalse potentsiomeetri kasutamisel järgige tootja soovitusi maksimaalse pingea ja juhtimise kohta.

Potentsiomeetrid on lihtsad ja mitmekülgsed komponendid, mis võimaldavad elektroonikas sujuvat ja täpset seadistamist. Õige tüübi ja parameetrite valimine tagab pika tööea ning soovitud täpsuse igas rakenduses.

Otsing