Потенциометры - это регулируемые делители напряжения, которые предназначены для регулирования напряжения при неизменной величине тока, и выполненные по типу переменного резистора.
Устройство и работа
На выводы резистивного элемента подается напряжение, которое предполагается регулировать. Подвижный контакт является регулирующим элементом, который приводится в действие вращением ручки. От подвижного контакта снимается напряжение, которое может находиться в диапазоне от нуля до наибольшей величины, равной входному напряжению на потенциометр, и зависит от текущей позиции подвижного контакта.
Потенциометр действует по типу переменного резистора, однако выполняет функции делителя напряжения. Его резистивный компонент представляет собой два резистора, которые соединены последовательно. Положение скользящего контакта является определяющим в определении отношения величины сопротивления 1-го резистора ко 2-му.
Наиболее популярным стал переменный однооборотный резистор. Он широко применяется в радиотехнике в качестве регулятора громкости, и в других устройствах. При изготовлении потенциометров применяются разные материалы для изготовления резистора: металлическая пленка, токопроводящий пластик, проволока, металлокерамика, углерод.
Виды и особенности
Потенциометры классифицируются по типу изменения сопротивления, типу корпуса устройства и другим различным признакам, и параметрам.
Основное разделение потенциометров .
По характеру изменения сопротивления:
- Линейные . Маркируются буквой «А». Сопротивление изменяется в прямой зависимости от угла поворота передвижного контакта.
- Логарифмические . Маркируются буквой «В». В начале движения ползунка сопротивление изменяется быстро, а затем замедляется.
- Экспоненциальные . Маркируются буквой «С». При повороте ручки сопротивление изменяется по экспоненциальной зависимости, то есть, вначале медленно, затем быстрее. Буквенные обозначения не всегда могут соответствовать действительности, так как это зависит от фирмы изготовителя прибора. Поэтому для определения типа потенциометра необходимо изучить техническое описание данного экземпляра.
По типу корпуса потенциометра:
- Монтажные . Устанавливаются путем пайки на монтажную плату.
Подвижный контакт имеет возможность выполнять несколько оборотов для увеличения точности регулирования параметра. Такие переменные резисторы обычно оснащены винтовым или спиральным резистивным элементом, применяются в устройствах, требующих повышенной точности разрешения и регулировки. Многооборотные модели чаще всего используют в виде подстроечных сопротивлений на монтажной плате.
—
Сдвоенные.
Включают в себя два переменных резистора, расположенных на одной оси. Это дает возможность выполнять регулировку параллельно двух сопротивлений. В таких моделях наиболее популярно использование сопротивлений с логарифмической и линейной зависимостью. Они применяются в стереорегуляторах усилителей звука, радиоприемниках и других приборов, требующих регулировки одновременно двух отдельных каналов.
- Линейные (ползунковые)
. Такие модели потенциометров разделяют на виды:
— Потенциометр ползунковый.
Одинарный линейный потенциометр служит для устройств аудиоаппаратуры. Такие модели выполняют из токопроводящего пластика для повышения качества изделия, используются для регулировки одного канала.
—
Линейный двойной.
Такая модель способна регулировать сразу два отдельных канала. Часто применяется для настройки стереофонической аппаратуры в профессиональных аудиоустройствах, требующих управления двумя каналами.
—
Ползунковый многооборотный.
Его конструкция включает в себя шпиндель, который преобразует вращательное движение в прямолинейное поступательное перемещение ползунка по сопротивлению. Он применяется в местах, где необходимо повышенное разрешение и точность. Такая модель устанавливается для подстройки параметров на монтажной плате.
Также разделяют на:
- Тонкопленочные.
- Проволочные.
По назначению делятся:
- Переменные.
- Подстроечные.
Сопротивления проволочных образцов выполняются из константановой или манганиновой проволоки, которая намотана на стержень, изготовленный из керамики. Такие модели резисторов изготавливают на мощность более 5 ватт.
Тонкопленочные резисторы включают в себя сопротивление из пленки, которая нанесена на диэлектрическую пластину, похожую на подкову. По ней передвигается ползунок, который связан с выходным контактом. Эта пленка образована слоем углерода, лака или другого токопроводящего материала.
Подстроечные резисторы предназначены для однократной подстройки значения сопротивления. Например, они используются в обратной связи импульсных блоков питания. Такие модели имеют компактные размеры, и спроектированы для профилактических или предварительных настроек устройств. После этого их чаще всего не трогают, оставляют с одной настройкой. Поэтому такие образцы не имеют высокой надежности и прочности, в отличие от переменных резисторов.
Переменные резисторы способны функционировать длительное время и большое число циклов регулировки.
Такие образцы потенциометров имеют повышенную стойкость к износу, в отличие от подстроечных. Переменные резисторы используются в качестве потенциометров в таких устройствах, где требуется настройка громкости звучания акустической системы, либо точная настройка температуры какого-либо устройства.
Потенциометры марки СП-1 на металлическом корпусе имеют вывод для подключения к общему корпусу устройства для защиты от помех.
Резисторы для подстройки марки СПЗ – 28 не имеют металлического корпуса, и его защитой будет корпус прибора, в котором установлен резистор. Внутренняя часть переменных резисторов аналогична, однако внешне они выглядят по-разному. Резисторы переменного типа оснащены надежной металлической или пластмассовой ручкой, которая соединена с ползунком.
Резистор, предназначенный для подстройки, не имеет такой ручки, и регулируется с помощью отвертки. Она вставляется в регулировочный паз механизма, который соединен с ползунком.
На электрических схемах потенциометры чаще всего изображают в виде постоянного резистора, имеющего регулирующий отвод со стрелкой. Она является символом подвижного контакта прибора.
При изображении в схеме применяется изображение в виде прямоугольника, пересеченного наискось стрелкой. Это обозначает, что в работе задействовано два контакта: один – регулирующий, другой – один из двух крайних выводов.
Подстроечный резистор обозначают без стрелки, а контакт регулировки показывают тонкой линией.
Потенциометры с выключателем . Некоторые образцы потенциометров объединяют в одной конструкции две функции: потенциометра и выключателя. В регуляторе громкости такая конструкция очень удобна, особенно в переносном радиоприемнике. Повернув ручку, подключается питание, далее сразу происходит настройка громкости. Выключатель не соединен с цепью резистора, и имеет отдельную цепь. Однако он находится в одном корпусе с потенциометром.
Для примера можно показать такие марки переменных резисторов:
- 24 S1 (китайский).
- СПЗ-3М (отечественный).
Существуют также неразборные резисторы для подстройки марки СП4 – 1. Они заливаются эпоксидным компаундом, и служат для устройств военного применения. Резисторы марки СП3 – 16 предназначены для вертикальной установки на монтажную плату.
Металлокерамические потенциометры используются при производстве бытовых устройств. Их припаивают на плату для подстройки некоторых параметров. Мощность таких компактных резисторов достигает 0,5 Вт.
Резисторы с сопротивлением из лаковой пленки СП3-38 имеют открытый корпус. Они не защищены от пыли и влаги, имеют мощность менее 0,25 Вт.
Такие модели необходимо регулировать отверткой из диэлектрического материала, чтобы не допустить случайного замыкания. Подобные резисторы простой конструкции популярны в бытовой технике и электронике, особенно в источниках питания мониторов.
Герметичные
потенциометры для подстройки оснащены защитным корпусом. Регулировка осуществляется диэлектрической отверткой. Они имеют повышенную надежность, так как на контактную дорожку не попадает влага и пыль.
Тороидные охлаждаемые
переменные резисторы СП5 – 50М обладают достаточно мощным сопротивлением, имеют вентиляционные отверстия для охлаждения. Намотка проводника выполнена по форме тороида. Скользящий контакт перемещается по нему при вращении ручки с помощью отвертки.
В телевизионных приемниках еще встречаются высоковольтные виды подстроечных резисторов НР1-9А. Их величина сопротивления равна 68 мегом, мощность 4 Вт.
Они представляют собой набор резисторов из металлокерамики, собранные в одном корпусе. Стандартное рабочее напряжение для такого резистора равно 8,5 киловольт, наибольшее напряжение 15 киловольт.
Приемы растягивания диапазона регулировки, обеспечения точной настройки (10+)
Растягиваем диапазон регулировки. Грубая настройка, точная подстройка
Иногда при проектировании радиоэлектронных схем возникает необходимость обеспечить возможность регулировки с малым допуском ошибки. Такая регулировка еще называется регулировкой с растянутым диапазоном. Рассмотрим способы растягивания диапазона.
Для подстройки параметров схемы чаще всего применяются переменные / подстроечные конденсаторы и резисторы. Иногда можно увидеть также катушки индуктивности, с изменяющейся индуктивностью за счет перемещения сердечника. Остановимся на конденсаторных и резисторных схемах. В отношении схемы с переменными дросселями я дам дополнительное пояснение.
Механическое растягивание
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые.
Светомузыка, светомузыкальная приставка своими руками. Схема, конструк...
Как самому собрать свето-музыку. Оригинальная конструкция свето-музыкальной сист...
Высоковольтный полевой транзистор irfp450. МОП, MOSFET. Свойства, пара...
Применение и параметры IRFP450, высоковольтного полевого транзистора...
Трансформатор тока. Токовые клещи. Схема. Устройство. Характеристики. ...
Принцип действия токового трансформатора. Проектирование. Формулы для расчета...
Дроссель, катушка индуктивности. Принцип работы. Математическая модель...
Катушка индуктивности, дроссель в электронных схемах. Принцип работы. Применение...
Потенциометром называется изделие, выполняющее функции регулировки электрического тока. Дополнительно устройство может справляться с работой реостата. У всех моделей потенциометров резисторы применяются с отводными контактами различной длины.
В такой области, как электроника, эти изделия пользуются большой популярностью. Главным различием между моделями можно считать общее число поддерживаемых циклов.
Вконтакте
Изделия имеют сквозное сопротивление около 7 Ом . Очень часто подобные устройства используются для регулировки громкости. А также они применяются в разных измерительных приборах. Максимальная полоса регулировки потенциометра зависит от элементов, при помощи которых он собран. Далее, рассмотрим как работает потенциометр и его типы.
Схема потенциометра
Наиболее распространенная схема устройства представляет собой:
- мощный резистор;
- несколько контактов;
- три вывода.
Ключи приборов имеют разную проводимость. Многие устройства оборудованы небольшими диодами. Мощные резисторы необходимо использовать только пассивного типа . Несколько контактов для подсоединения и настройки потенциометра расположены внизу корпуса.
Типы потенциометров и их характеристика
В современной электронике принято использовать такие типы устройств:
- изделия с однополярным питанием;
- изделия двухполярным питанием;
- механические изделия;
- электронные изделия.
Потенциометры с однополярным питанием
Такие изделия оснащены специальными реостатными ключами. Все виды резисторов в этом случае необходимо использовать только пассивного типа. Двигающиеся контакты устройства обладают большой проводимостью электрического тока . Значение полосы пропускания электронного ключа напрямую зависит от частоты среза. Этот параметр обычно не превышает 2100 килогерц. Подобные характеристики потенциометров очень часто применяются для регулировки тембра.
Потенциометры с двухполярным питанием
Изделия с двухполярным питанием применяются только в вычислительных изделиях. Главной особенностью подобных устройств является большой уровень максимального сопротивления. Электронные ключи для такой аппаратуры необходимо использовать лишь реостатного типа. Внизу изделия находится несколько выводов для подсоединения к электрической схеме. Настройка устройства проводится на специальной мостовой аппаратуре. Значение разброса сопротивления не превышает двух процентов. Отрицательное электрическое напряжение устройства имеет значение не более 4 вольт.
Механические потенциометры
Механическим потенциометром называется изделие для регулирования электрического тока
, которое оборудовано специальным поворотным контроллером. Внизу устройства находятся несколько выводов. Электронные ключи нужно использовать резистивного типа. А также в таких изделиях предусмотрена функция программной выборки. Максимальное значение сквозного сопротивления не превышает 4 Ом. Такие изделия не оснащены функцией калибровки. Отрицательное электрическое напряжение подобного устройства составляет около 4 вольт, а линейные искажения не превышают 92 децибела.
Мощные резисторы необходимо использовать только открытого типа. Механические потенциометры оптимально подходят для реверсивного управления. Многие изделия не поддерживают реостатный режим. Стоит заметить, что подобные устройства не применяются для регулирования коэффициента усиления. Максимальное положительное электрическое напряжение имеет значение около 2,5 вольта. Частота среза очень редко превышает 2500 килогерц . Значение полосы пропускания имеет прямую зависимость от характеристик электронного ключа. Такие изделия не принято использовать в вычислительных приборах.
Электронные потенциометры
Электронным потенциометром называется изделие, необходимое для регулирования электрического тока. Многие модели оборудованы несколькими электронными ключами. Мощные резисторы стоит применять лишь резистивного типа. Чтобы реверсивно управлять аппаратурой, можно использовать практически любую модель изделия. Эти устройства могут выдержать до 12 непрерывных циклов управления. Практически все модели обладают функцией программной выборки. Стоит заметить, что электронные изделия можно использовать для регулирования громкости. Значение линейных искажений подобных устройств не превышает 85 децибел .
Электронные изделия довольно часто применяются в вычислительной аппаратуре, потому что частота среза у них не более 3100 килогерц. Значение полосы пропускания электронного ключа составляет около 4 мк, но он во многом зависит от изготовителя. Многие модели таких потенциометров используются для качественной настройки различных фильтров. Стоит отметить, что это устройство не может осуществлять регулировку коэффициента усиления.
Необходимые инструменты и материалы
Чтобы качественно подключить устройство своими руками, необходимы такие инструменты и материалы:
Подключение потенциометра
Выполнять подключение изделия своими руками необходимо в такой последовательности:
- Рабочий датчик стоит расположить таким образом, чтобы специальный рычаг для регулирования электрического напряжения был направлен строго вверх, а выводы для закрепления проводов находились около человека. Выводы необходимо пронумеровать слева направо при помощи шариковой ручки.
- Первый вывод необходимо присоединить к заземлению. Чтобы это сделать, стоит отрезать провод определенной длины и хорошо припаять его.
- Второй вывод необходим для закрепления провода, который отправляет электрическое напряжение на выход датчика.
- Третий вывод нужно припаять на вход схемы.
- Далее, после выполнения предыдущих действий, стоит протестировать правильную работу датчика. Чтобы это сделать, стоит использовать измерительный прибор. При выполнении этой работы, необходимо вращать движок датчика от наименьшего до наибольшего значения электрического напряжения. Подробнее узнать, как проверить потенциометр можно из многочисленных фото в сети.
- Проверив качество работы датчика, необходимо его разместить в электрической схеме, а после этого нужно накрыть изделие защитным кожухом.
К резисторам относят пассивные элементы электрических цепей. Эти элементы используются для линейного преобразования силы тока в напряжение или наоборот. При преобразовании напряжения может ограничиваться сила тока, или происходить поглощение электрической энергии. Изначально эти элементы носили название сопротивлений, так как именно эта величина оказывает решающее значение в их использовании. Позже, чтобы не путать базовое физическое понятие и обозначение радиокомпонентов, стали использовать название резистор.
Переменные резисторы отличаются от других тем, что способны менять сопротивление. Существует 2 основных вида переменных резисторов:
- потенциометры, которые преобразуют напряжение;
- реостаты, регулирующие силу тока.
Резисторы позволяют изменять громкость звука, подстраивать параметры цепей. Эти элементы используют при создании датчиков разного назначения, систем сигнализации и автоматического включения оборудования. Переменные резисторы необходимы для регулировки оборотов двигателей, фотореле, преобразователей для видео,- и аудиотехники. Если стоит задача отладить оборудование, то потребуются подстроечные резисторы.
Потенциометры
Потенциометр отличается от других видов сопротивлений тем, что имеет три вывода:
- 2 постоянных, или крайних;
- 1 подвижный, или средний.
Два первых вывода находятся по краям резистивного элемента и соединены с его концами. Средний выход объединен с подвижным ползунком, посредством которого происходит перемещение по резистивной части. За счет этого перемещения значение сопротивления на концах резистивного элемента меняется.
Все варианты переменных резисторов подразделяются на проволочные и непроволочные, это зависит от конструкции элемента.
Для создания непроволочного переменного резистора используются прямоугольные или подковообразные пластины из изолята, на поверхность которых наносится особый слой, обладающий заданным сопротивлением. Обычно слой представляет собой углеродистую пленку. Реже в конструкции применяют:
- микрокомпозиционные слои из металлов, их оксидов и диэлектриков;
- гетерогенные системы из нескольких элементов, включающих 1 проводящий;
- полупроводниковые материалы.
Внимание! При использовании резисторов с угольной пленкой в цепи питания важно не допустить перегрева элемента, иначе в процессе регулировки возможны резкие перепады напряжения.
При использовании подковообразного элемента движение ползунка идет по кругу с углом поворота до 2700С. Такие потенциометры имеют округлую форму. У прямоугольного резистивного элемента движение ползунка поступательное, а потенциометр выполнен в виде призмы.
Проволочные варианты построены на основе высокоомного провода. Этот провод наматывается на кольцеобразный контакт. Во время работы контакт передвигается по этому кольцу. Для того чтобы обеспечить прочное соединение с контактом, дорожка дополнительно полируется.
Материал изготовления зависит от точности работы потенциометра. Особое значение имеет диаметр провода, который выбирается, исходя из плотности тока. Провод должен обладать высоким удельным сопротивлением. В производстве для обмотки используют нихром, манганин, констатин и специальные сплавы из благородных металлов, которые имеют низкую окисляемость и повышенную износостойкость.
В высокоточных приборах применяют готовые кольца, куда помещают обмотку. Для такой обмотки необходимо специальное высокоточное оборудование. Каркас выполняют из керамика, металла или пластмассы.
Если точность прибора составляет 10-15 процентов, то применяют пластину, ее сворачивают в кольцо после проведения намотки. В качестве каркаса используют алюминий, латунь или изоляционные материалы, например, стеклотекстолит, текстолин, гетинакс.
Обратите внимание! Первым признаком выхода из строя резистора может быть треск или шум при повороте регулятора для корректировки громкости. Этот дефект возникает в результате износа резистивного слоя, а, значит, неплотного контакта.
Основные характеристики
Среди параметров, от которых зависит работа переменного резистора, большое значение имеет не только полное и минимальное сопротивления, но и другие данные:
- функциональная характеристика;
- мощность рассеивания;
- износостойкость;
- существующая степень шумов вращения;
- зависимость от окружающих условий;
- размеры.
Сопротивление, которое возникает между неподвижными выводами, получило название полного.
В большинстве случаев номинальное сопротивление указывается на корпусе и измеряется в кило,- и мегаомах. Это значение может колебаться в пределах 30 процентов.
Зависимость, по которой происходит изменение сопротивления при движении подвижного контакта от одного крайнего вывода к другому, называется функциональной характеристикой. Согласно этой характеристике, переменные резисторы подразделяются на 2 вида:
- Линейные, где величина уровня сопротивления трансформируется пропорционально передвижению контакта;
- Нелинейные, в которых уровень сопротивления изменяется по определенным законам.
На рисунке показаны разные виды зависимостей. Для линейных переменных резисторов зависимость показана на графике А, для нелинейных, которые работают:
- по логарифмическому закону – на кривой Б;
- по показательному (обратно логарифмическому) закону – на графике В.
Также нелинейные потенциометры могут менять сопротивления, как это показано на графиках И и Е.
Все кривые построены по показаниям полного и текущего угла поворота подвижной части – αn и α от полного Rn и текущего R сопротивлений. Для вычислительной техники и автоматических устройств уровень сопротивления может меняться по косинусным или синусным амплитудам.
Для того чтобы создать проволочные резисторы с необходимой функциональной характеристикой, используют каркас разной высоты или меняют расстояние в шагах между витками обмотки. Для этих же целей в непроволочных потенциометрах изменяют состав или толщину резистивной пленки.
Основные обозначения
В схемах токопроводящих цепей переменный резистор обозначается в виде прямоугольника и стрелки, которая направлена в центр корпуса. Эта стрелка показывает средний или подвижный регулировочный выход.
Иногда в схеме необходимо не плавное, а ступенчатое переключение. Для этого используют схему, состоящую из нескольких постоянных резисторов. Эти сопротивления включаются, в зависимости от положения ручки регулятора. Тогда к обозначению добавляют знак ступенчатого переключения, цифра сверху указывает на число ступеней переключателя.
Для постепенной регулировки громкости в аппаратуру высокой точности интегрированы сдвоенные потенциометры. Здесь значение сопротивления каждого резистора меняется при движении одного регулятора. Этот механизм обозначается пунктиром или сдвоенной линией. Если на схеме переменные резисторы находятся вдали друг от друга, то связь просто выделяют пунктиром на стрелке.
Некоторые сдвоенные варианты могут управляться независимо друг от друга. В таких схемах ось одного потенциометра помещена внутри другого. В этом случае обозначение сдвоенной связи не используют, а сам резистор маркируют согласно его позиционному обозначению.
Переменный резистор может комплектоваться выключателем, который подает питание на всю схему. В этом случае ручка выключателя совмещается с переключающим механизмом. Выключатель срабатывает при перемещении подвижного контакта в крайнее положение.
Особенности подстроечных резисторов
Такие радиокомпоненты необходимы для осуществления настройки элементов оборудования во время ремонта, наладки или сборки. Главное отличие подстроечных резисторов от остальных моделей заключается в существовании дополнительного стопорного элемента. В работе этих резисторов используется линейная зависимость.
Для создания компонентов применяются плоские и кольцевые резистивные элементы. Если речь идет об использовании приборов при большой нагрузке, то применяются цилиндрические конструкции. В схеме вместо стрелки ставят знак подстроечной регулировки.
Как определить вид переменного резистора
Общая маркировка потенциометров и подстроечных резисторов содержит цифровое и буквенное обозначение модели, которое указывает на вид, особенность конструкции и номинал.
У первых резисторов в начале аббревиатуры была буква «С», то есть сопротивление. Вторая буква «П» обозначала переменный или подстроечный. Далее шел номер группы токонесущей части. Если речь шла о нелинейных моделях, то маркировка начиналась с букв СН, СТ, СФ, в зависимости от материала изготовления. Затем шел регистрационный номер.
Сегодня используется обозначение РП – резистор переменный. Потом следует группа: проволочные – 1 и непроволочные – 2. В конце также идет регистрационный номер разработки через тире.
Для удобства обозначений в миниатюрных резисторах используется своя цветовая палитра. Если радиокомпонента слишком мала, наносится маркировка в виде 5, 4 или 3 цветных колец. Первой идет величина сопротивления, дальше – множитель, а в конце – допуск.
Важно! Радиодетали производят многие торговые компании по всему миру. Одни и те же обозначения могут относиться к разным параметрам. Поэтому модели выбирают по прилагаемым в описании характеристикам.
Общее правило для выбора резистора заключается в том, чтобы изучить официальные обозначения на сайте производителя. Только так можно быть уверенным в необходимой маркировке.
Видео
(постоянными резисторами), а в этой части статьи поговорим о , или переменных резисторах .
Резисторы переменного сопротивления , или переменные резисторы являются радиокомпонентами, сопротивление которых можно изменять от нуля и до номинального значения. Они применяются в качестве регуляторов усиления, регуляторов громкости и тембра в звуковоспроизводящей радиоаппаратуре, используются для точной и плавной настройки различных напряжений и разделяются на потенциометры и подстроечные резисторы.
Потенциометры применяются в качестве плавных регуляторов усиления, регуляторов громкости и тембра, служат для плавной регулировки различных напряжений, а также используются в следящих системах, в вычислительных и измерительных устройствах и т.п.
Потенциометром называют регулируемый резистор, имеющий два постоянных вывода и один подвижный. Постоянные выводы расположены по краям резистора и соединены с началом и концом резистивного элемента, образующим общее сопротивление потенциометра. Средний вывод соединен с подвижным контактом, который перемещается по поверхности резистивного элемента и позволяет изменять величину сопротивления между средним и любым крайним выводом.
Потенциометр представляет собой цилиндрический или прямоугольный корпус, внутри которого расположен резистивный элемент, выполненный в виде незамкнутого кольца, и выступающая металлическая ось, являющаяся ручкой потенциометра. На конце оси закреплена пластина токосъемника (контактная щетка), имеющая надежный контакт с резистивным элементом. Надежность контакта щетки с поверхностью резистивного слоя обеспечивается давлением ползунка, выполненного из пружинных материалов, например, бронзы или стали.
При вращении ручки ползунок перемещается по поверхности резистивного элемента, в результате чего сопротивление изменяется между средним и крайними выводами. И если на крайние выводы подать напряжение, то между ними и средним выводом получают выходное напряжение.
Схематично потенциометр можно представить, как показано на рисунке ниже: крайние выводы обозначены номерами 1 и 3, средний обозначен номером 2.
В зависимости от резистивного элемента потенциометры разделяются на непроволочные и проволочные .
1.1 Непроволочные.
В непроволочных потенциометрах резистивный элемент выполнен в виде подковообразной или прямоугольной пластины из изоляционного материала, на поверхность которых нанесен резистивный слой, обладающий определенным омическим сопротивлением.
Резисторы с подковообразным резистивным элементом имеют круглую форму и вращательное перемещение ползунка с углом поворота 230 — 270°, а резисторы с прямоугольным резистивным элементом имеют прямоугольную форму и поступательное перемещение ползунка. Наиболее популярными являются резисторы типа СП, ОСП, СПЕ и СП3. На рисунке ниже показан потенциометр типа СП3-4 с подковообразным резистивным элементом.
Отечественной промышленностью выпускались потенциометры типа СПО, у которых резистивный элемент впрессован в дугообразную канавку. Корпус такого резистора выполнен из керамики, а для защиты от пыли, влаги и механических повреждений, а также в целях электрической экранировки весь резистор закрывается металлическим колпачком.
Потенциометры типа СПО обладают большой износостойкостью, нечувствительны к перегрузкам и имеют небольшие размеры, но у них есть недостаток – сложность получения нелинейных функциональных характеристик. Эти резисторы до сих пор еще можно встретить в старой отечественной радиоаппаратуре.
1.2. Проволочные.
В проволочных потенциометрах сопротивление создается высокоомным проводом, намотанным в один слой на кольцеобразном каркасе, по ребру которого перемещается подвижный контакт. Для получения надежного контакта между щеткой и обмоткой контактная дорожка зачищается, полируется, или шлифуется на глубину до 0,25d.
Устройство и материал каркаса определяется исходя из класса точности и закона изменения сопротивления резистора (о законе изменения сопротивления будет сказано ниже). Каркасы изготавливают из пластины, которую после намотки провода сворачивают в кольцо, или же берут готовое кольцо, на которое укладывают обмотку.
Для резисторов с точностью, не превышающей 10 – 15%, каркасы изготавливают из пластины, которую после намотки провода сворачивают в кольцо. Материалом для каркаса служат изоляционные материалы, такие как гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, или металл – алюминий, латунь и т.п. Такие каркасы просты в изготовлении, но не обеспечивают точных геометрических размеров.
Каркасы из готового кольца изготавливают с высокой точностью и применяют в основном для изготовления потенциометров. Материалом для них служит пластмасса, керамика или металл, но недостатком таких каркасов является сложность выполнения обмотки, так как для ее намотки требуется специальное оборудование.
Обмотку выполняют проводами из сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением, например, константан, нихром или манганин в эмалевой изоляции. Для потенциометров применяют провода из специальных сплавов на основе благородных металлов, обладающих пониженной окисляемостью и высокой износостойкостью. Диаметр провода определяют исходя из допустимой плотности тока.
2. Основные параметры переменных резисторов.
Основными параметрами резисторов являются: полное (номинальное) сопротивление, форма функциональной характеристики, минимальное сопротивление, номинальная мощность, уровень шумов вращения, износоустойчивость, параметры, характеризующие поведение резистора при климатических воздействиях, а также размеры, стоимость и т.п. Однако при выборе резисторов чаще всего обращают внимание на номинальное сопротивление и реже на функциональную характеристику.
2.1. Номинальное сопротивление.
Номинальное сопротивление резистора указывается на его корпусе. Согласно ГОСТ 10318-74 предпочтительными числами являются 1,0 ; 2,2 ; 3,3 ; 4,7 Ом, килоом или мегаом.
У зарубежных резисторов предпочтительными числами являются 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 5.0 Ом, килоом и мегаом.
Допускаемые отклонения сопротивлений от номинального значения установлены в пределах ±30%.
Полным сопротивлением резистора считается сопротивление между крайними выводами 1 и 3.
2.2. Форма функциональной характеристики.
Потенциометры одного и того же типа могут отличаться функциональной характеристикой, определяющей по какому закону изменяется сопротивление резистора между крайним и средним выводом при повороте ручки резистора. По форме функциональной характеристики потенциометры разделяются на линейные и нелинейные : у линейных величина сопротивления изменяется пропорционально движению токосъемника, у нелинейных она изменяется по определенному закону.
Существуют три основных закона: А — Линейный, Б – Логарифмический, В — Обратно Логарифмический (Показательный). Так, например, для регулирования громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре необходимо, чтобы сопротивление между средним и крайним выводом резистивного элемента изменялось по обратному логарифмическому закону (В). Только в этом случае наше ухо способно воспринимать равномерное увеличение или уменьшение громкости.
Или в измерительных приборах, например, генераторах звуковой частоты, где в качестве частотозадающих элементов используются переменные резисторы, также требуется, чтобы их сопротивление изменялось по логарифмическому (Б) или обратному логарифмическому закону. И если это условие не выполнить, то шкала генератора получится неравномерной, что затруднит точную установку частоты.
Резисторы с линейной характеристикой (А) применяются в основном в делителях напряжения в качестве регулировочных или подстроечных.
Зависимость изменения сопротивления от угла поворота ручки резистора для каждого закона показано на графике ниже.
Для получения нужной функциональной характеристики большие изменения в конструкцию потенциометров не вносятся. Так, например, в проволочных резисторах намотку провода ведут с изменяющимся шагом или сам каркас делают изменяющейся ширины. В непроволочных потенциометрах меняют толщину или состав резистивного слоя.
К сожалению, регулируемые резисторы имеют относительно невысокую надежность и ограниченный срок службы. Часто владельцам аудиоаппаратуры, эксплуатируемой длительное время, приходится слышать шорохи и треск из громкоговорителя при вращении регулятора громкости. Причиной этого неприятного момента является нарушение контакта щетки с токопроводящим слоем резистивного элемента или износ последнего. Скользящий контакт является наиболее ненадежным и уязвимым местом переменного резистора и является одной из главной причиной выхода детали из строя.
3. Обозначение переменных резисторов на схемах.
На принципиальных схемах переменные резисторы обозначаются также как и постоянные, только к основному символу добавляется стрелка, направленная в середину корпуса. Стрелка обозначает регулирование и одновременно указывает, что это средний вывод.
Иногда возникают ситуации, когда к переменному резистору предъявляются требования надежности и длительности эксплуатации. В этом случае плавное регулирование заменяют ступенчатым, а переменный резистор строят на базе переключателя с несколькими положениями. К контактам переключателя подключают резисторы постоянного сопротивления, которые будут включаться в цепь при повороте ручки переключателя. И чтобы не загромождать схему изображением переключателя с набором резисторов, указывают только символ переменного резистора со знаком ступенчатого регулирования . А если есть необходимость, то дополнительно указывают и число ступеней.
Для регулирования громкости и тембра, уровня записи в звуковоспроизводящей стереофонической аппаратуре, для регулирования частоты в генераторах сигналов и т.д. применяются сдвоенные потенциометры , сопротивления которых изменяется одновременно при повороте общей оси (движка). На схемах символы входящих в них резисторов располагают как можно ближе друг к другу, а механическую связь, обеспечивающую одновременное перемещение движков, показывают либо двумя сплошными линиями, либо одной пунктирной линией.
Принадлежность резисторов к одному сдвоенному блоку указывается согласно их позиционному обозначению в электрической схеме, где R1.1 является первым по схеме резистором сдвоенного переменного резистора R1, а R1.2 — вторым. Если же символы резисторов окажутся на большом удалении друг от друга, то механическую связь обозначают отрезками пунктирной линии.
Промышленностью выпускаются сдвоенные переменные резисторы, у которых каждым резистором можно управлять отдельно, потому что ось одного проходит внутри трубчатой оси другого. У таких резисторов механическая связь, обеспечивающая одновременное перемещение, отсутствует, поэтому на схемах ее не показывают, а принадлежность к сдвоенному резистору указывают согласно позиционному обозначению в электрической схеме.
В переносной бытовой аудиоаппаратуре, например, в приемниках, плеерах и т.д., часто используют переменные резисторы со встроенным выключателем, контакты которого задействуют для подачи питания в схему устройства. У таких резисторов переключающий механизм совмещен с осью (ручкой) переменного резистора и при достижении ручкой крайнего положения воздействует на контакты.
Как правило, на схемах контакты включателя располагают возле источника питания в разрыв питающего провода, а связь выключателя с резистором обозначают пунктирной линией и точкой, которую располагают у одной из сторон прямоугольника. При этом имеется в виду, что контакты замыкаются при движении от точки, а размыкаются при движении к ней.
4. Подстроечные резисторы.
Подстроечные резисторы являются разновидностью переменных и служат для разовой и точной настройки радиоэлектронной аппаратуры в процессе ее монтажа, наладки или ремонта. В качестве подстроечных используют как переменные резисторы обычного типа с линейной функциональной характеристикой, ось которых выполнена «под шлиц» и снабжена стопорным устройством, так и резисторы специальной конструкции с повышенной точностью установки величины сопротивления.
В основной своей массе подстроечные резисторы специальной конструкции изготавливают прямоугольной формы с плоским или кольцевым резистивным элементом. Резисторы с плоским резистивным элементом (а ) имеют поступательное перемещение контактной щетки, осуществляемое микрометрическим винтом. У резисторов с кольцевым резистивным элементом (б ) перемещение контактной щетки осуществляется червячной передачей.
При больших нагрузках используются открытые цилиндрические конструкции резисторов, например, ПЭВР.
На принципиальных схемах подстроечные резисторы обозначаются также как и переменные, только вместо знака регулирования используется знак подстроечного регулирования.
5. Включение переменных резисторов в электрическую цепь.
В электрических схемах переменные резисторы могут применяться в качестве реостата (регулируемого резистора) или в качестве потенциометра (делителя напряжения). Если в электрической цепи необходимо регулировать ток, то резистор включают реостатом, если напряжение, то включают потенциометром.
При включении резистора реостатом задействуют средний и один крайний вывод. Однако такое включение не всегда предпочтительно, так как в процессе регулирования возможна случайная потеря средним выводом контакта с резистивным элементом, что повлечет за собой нежелательный разрыв электрической цепи и, как следствие, возможный выход из строя детали или электронного устройства в целом.
Чтобы исключить случайный разрыв цепи свободный вывод резистивного элемента соединяют с подвижным контактом, чтобы при нарушении контакта электрическая цепь всегда оставалась замкнута.
На практике включение реостатом применяют тогда, когда хотят переменный резистор использовать в качестве добавочного или токоограничивающего сопротивления.
При включении резистора потенциометром задействуются все три вывода, что позволяет его использовать делителем напряжения. Возьмем, к примеру, переменный резистор R1 с таким номинальным сопротивлением, которое будет гасить практически все напряжение источника питания, приходящее на лампу HL1. Когда ручка резистора выкручена в крайнее верхнее по схеме положение, то сопротивление резистора между верхним и средним выводами минимально и все напряжение источника питания поступает на лампу, и она светится полным накалом.
По мере перемещения ручки резистора вниз сопротивление между верхним и средним выводом будет увеличиваться, а напряжение на лампе постепенно уменьшаться, отчего она станет светить не в полный накал. А когда сопротивление резистора достигнет максимального значения, напряжение на лампе упадет практически до нуля, и она погаснет. Именно по такому принципу происходит регулирование громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре.
Эту же схему делителя напряжения можно изобразить немного по-другому, где переменный резистор заменяется двумя постоянными R1 и R2.
Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать о резисторах переменного сопротивления
. В заключительной части рассмотрим особый тип резисторов, сопротивление которых изменяется под воздействием внешних электрических и неэлектрических факторов — .
Удачи!
Литература:
В. А. Волгов — «Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры», 1977 г.
В. В. Фролов — «Язык радиосхем», 1988 г.
М. А. Згут — «Условные обозначения и радиосхемы», 1964 г.
Loading...