Ein potentiometer , informell, ein Topf, in der Elektronik-Technologie ist ein Bestandteil, ein Drei-Terminals-Widerstand mit einem gleitenden Kontakt, der einen regulierbaren Spannungsteiler bildet. Wenn nur zwei Terminals, ein Ende und der Scheibenwischer verwendet werden, handelt es als ein variabler Widerstand oder Rheostat.

In der Stromkreis-Theorie und dem Maß ist ein potentiometer im Wesentlichen ein Spannungsteiler, der verwendet ist, um elektrisches Potenzial (Stromspannung) zu messen; der Bestandteil ist eine Durchführung desselben Grundsatzes, folglich sein Name.

Potentiometers werden allgemein verwendet, um elektrische Geräte wie Volumen-Steuerungen auf der Audioausrüstung zu kontrollieren. Durch einen Mechanismus bedienter Potentiometers kann als Positionswandler zum Beispiel in einem Steuerknüppel verwendet werden.

Potentiometers werden selten verwendet, um bedeutende Macht direkt zu kontrollieren (mehr als ein Watt), da die im potentiometer zerstreute Macht mit der Macht in der kontrollierten Last vergleichbar sein würde (sieh unendlichen Schalter). Stattdessen werden sie verwendet, um das Niveau von analogen Signalen (z.B Volumen-Steuerungen auf der Audioausrüstung) anzupassen, und weil Kontrolle für elektronische Stromkreise eingibt. Zum Beispiel verwendet ein leichter Abblendschalter einen potentiometer, um die Schaltung eines TRIAC zu kontrollieren und so indirekt die Helligkeit von Lampen zu kontrollieren.

Aufbau von Potentiometer

Potentiometers umfassen ein widerspenstiges Element, ein gleitender Kontakt (Scheibenwischer), der das Element vorankommt, guten elektrischen Kontakt mit einem Teil davon, elektrischen Terminals an jedem Ende des Elements, ein Mechanismus herstellend, der den Scheibenwischer von einem Ende zum anderen und eine Unterkunft bewegt, die das Element und den Scheibenwischer enthält.

Das widerspenstige Element von billigem potentiometers wird häufig aus dem Grafit gemacht. Andere verwendete Materialien schließen Widerstand-Leitung, Kohlenstoff-Partikeln in Plastik ein, und eine keramische/metallene Mischung hat cermet genannt.

Leitende Spur potentiometers verwendet leitende Polymer-Widerstand-Teige, die widerstandsfähige Harze und Polymer, Lösungsmittel und Schmiermittel zusätzlich zum Kohlenstoff enthalten, der die leitenden Eigenschaften zur Verfügung stellt. Die Spuren werden durch den Siebdruck der Teig auf ein papierbasiertes phenolic Substrat und dann das Kurieren davon in einem Ofen gemacht. Der Kurieren-Prozess entfernt alle Lösungsmittel und erlaubt das leitende Polymer polymerize und Quer-Verbindung. Das erzeugt eine haltbare Spur mit dem elektrischen Widerstand, der überall in seinem Arbeitsleben stabil ist. Niedriger Widerstand drahtgewickelter potentiometers kann mit widerspenstiger Leitungsende-Wunde um einen ehemaligen mit einem slider gemacht werden, der von der Umdrehung bis Umdrehung springt.

Einige potentiometers werden entworfen, um vom Benutzer der Ausrüstung bedient zu werden, und werden mit einem slider oder rotierender Welle ausgerüstet, die sich außerhalb der Unterkunft der Ausrüstung damit ausstreckt und mit einem Knopf ausgerüstet wird; ein vertrautes Beispiel ist der Volumen-Bedienungsknopf der analogen Audioausrüstung. Andere werden innerhalb der Ausrüstung eingeschlossen und sind beabsichtigt, um angepasst zu werden, um Ausrüstung während der Fertigung oder Reparatur, und nicht sonst berührt zu kalibrieren. Sie sind gewöhnlich physisch viel kleiner als benutzerzugänglicher potentiometers, und müssen eventuell durch einen Schraubenzieher bedient werden, anstatt einen Knopf zu haben. Sie werden gewöhnlich "Voreinstellung potentiometers" genannt. Einige Voreinstellungen sind durch einen kleinen Schraubenzieher zugänglich, der durch ein Loch in den Fall gestoßen ist, um zu erlauben, ohne das Abbauen zu bedienen.

Benutzerzugängliche Drehung potentiometers kann mit einem Schalter ausgerüstet werden, der gewöhnlich an gegen den Uhrzeigersinn äußerst der Folge funktioniert. Bevor Digitalelektronik die Norm geworden ist, wurde solch ein Bestandteil verwendet, um Radio- und Fernsehempfängern und anderer Ausrüstung zu erlauben, am minimalen Volumen mit einem hörbaren Klick, dann das Volumen vergrößert, durch das Drehen eines Knopfs eingeschaltet zu werden.

Viele billige potentiometers werden mit einem widerspenstigen Element gebaut, das in einen Kreisbogen eines Kreises gewöhnlich etwas weniger als eine volle Umdrehung und ein Scheibenwischer gebildet ist, der um den Kreisbogen rotiert und sich damit in Verbindung setzt. Das widerspenstige Element, mit einem Terminal an jedem Ende, ist flach oder winklig. Der Scheibenwischer wird mit einem dritten Terminal gewöhnlich zwischen den anderen zwei verbunden. Auf der Tafel potentiometers ist der Scheibenwischer gewöhnlich das Zentrum-Terminal drei. Für die einzelne Umdrehung potentiometers reist dieser Scheibenwischer normalerweise gerade unter einer Revolution um den Kontakt. Der einzige Punkt des Eingangs für die Verunreinigung ist der schmale Raum zwischen der Welle und der Unterkunft, in der es rotiert.

Ein anderer Typ ist der geradlinige slider potentiometer, der einen Scheibenwischer hat, der entlang einem geradlinigen Element statt des Drehens gleitet. Verunreinigung kann überall entlang dem Ablagefach in die Slider-Bewegungen potenziell eingehen in, wirksame auf Robbenjagd gehende schwierigere und einen Kompromiss eingehende langfristige Zuverlässigkeit machend. Ein Vorteil des slider potentiometer besteht darin, dass die slider Position eine Sehanzeige seiner Einstellung gibt. Während die Einstellung einer Drehung potentiometer durch die Position einer Markierung auf dem Knopf gesehen werden kann, kann eine Reihe von sliders einen Seheindruck, zum Beispiel, die Wirkung eines Mehrkanalequaliser geben.

Mehrumdrehung potentiometers wird auch durch das Drehen einer Welle, aber durch mehrere Umdrehungen aber nicht weniger als eine volle Umdrehung bedient. Eine Mehrumdrehung potentiometers hat ein geradliniges widerspenstiges Element mit einem slider, der sie bewegt durch ein Wurm-Zahnrad vorankommt; andere haben ein spiralenförmiges widerspenstiges Element und einen Scheibenwischer, der sich bis 10, 20, oder mehr ganze Revolutionen dreht, die Spirale vorankommend, als sie rotiert. Drehen Sie potentiometers, sowohl benutzerzugänglich als auch Voreinstellung mehr, erlauben Sie feinere Anpassungen; die Folge durch denselben Winkel ändert die Einstellung durch normalerweise ein Zehntel so viel bezüglich einer einfachen Drehung potentiometer.

Eine Schnur potentiometer ist eine Mehrumdrehung potentiometer bedient durch eine beigefügte Haspel der Leitung, die sich gegen einen Frühling dreht, ihm ermöglichend, geradlinige Position zu einem variablen Widerstand umzuwandeln.

Beziehung der Widerstand-Position: "Wachskerze"

Die Beziehung zwischen slider Position und Widerstand, der als die "Wachskerze" oder "das Gesetz" bekannt ist, wird vom Hersteller kontrolliert. Im Prinzip ist jede Beziehung, aber zu den meisten Zwecken geradlinig oder logarithmisch möglich (auch bekannt als "Audiowachskerze") potentiometers sind genügend. Ein Brief-Code ("A" Wachskerze, "B" Wachskerze, usw.) kann verwendet werden, um sich zu identifizieren, welche Wachskerze verwendet wird, aber die Brief-Codedefinitionen werden nicht standardisiert.

Geradlinige Wachskerze potentiometer

Eine geradlinige Wachskerze potentiometer (geradlinig beschreibt die elektrische Eigenschaft des Geräts, nicht die Geometrie des widerspenstigen Elements), hat ein widerspenstiges Element des unveränderlichen Querschnitts, auf ein Gerät hinauslaufend, wo der Widerstand zwischen dem Kontakt (Scheibenwischer) und einem Endterminal zur Entfernung zwischen ihnen proportional ist. Geradlinige Wachskerze potentiometers wird verwendet, wenn das Abteilungsverhältnis des potentiometer zum Winkel der Welle-Folge (oder slider Position), zum Beispiel, Steuerungen proportional sein muss, die verwendet sind, für das Zentrieren eines analogen Kathodenstrahloszilloskops anzupassen.

Logarithmischer potentiometer

Eine logarithmische Wachskerze potentiometer hat ein widerspenstiges Element, das 'sich' entweder in von einem Ende zum anderen 'zuspitzt', oder von einem Material gemacht wird, dessen sich spezifischer Widerstand von einem Ende zum anderen ändert. Das läuft auf ein Gerät hinaus, wo Produktionsstromspannung eine logarithmische Funktion der slider Position ist.

Der grösste Teil (preiswerteren) "Klotzes" potentiometers ist nicht genau logarithmisch, aber verwendet zwei Gebiete des verschiedenen Widerstands (aber unveränderlicher spezifischer Widerstand), um einem logarithmischen Gesetz näher zu kommen. Ein logarithmischer potentiometer kann auch (nicht sehr genau) mit einem geradlinigen und einem Außenwiderstand vorgetäuscht werden. Wahre logarithmische potentiometers sind bedeutsam teurer.

Logarithmische Wachskerze potentiometers wird häufig im Zusammenhang mit Audioverstärkern verwendet, weil die menschliche Wahrnehmung des Audiovolumens logarithmisch ist.

Rheostat

Die allgemeinste Weise, den Widerstand in einem Stromkreis zu ändern, soll einen Rheostat, einen variablen Zwei-Terminals-Widerstand verwenden. Für Anwendungen der niedrigen Macht (weniger als ungefähr 1 Watt) wird ein Drei-Terminals-potentiometer häufig mit einem Terminal verwendet, das unverbunden oder dem Scheibenwischer verbunden ist.

Wo der Rheostat für die höhere Macht abgeschätzt werden muss (mehr als ungefähr 1 Watt), können sie mit einer Widerstand-Leitungswunde um einen halbkreisförmigen Isolator mit dem Scheibenwischer gebaut werden, der von einer Umdrehung der Leitung zum folgenden gleitet. Manchmal wird ein Rheostat von Widerstand-Leitungswunde auf einem hitzebeständigen Zylinder mit dem slider gemacht, der von mehreren Metallfingern gemacht ist, die leicht auf einen kleinen Teil der Umdrehungen der Widerstand-Leitung packen. Die "Finger" können entlang der Rolle der Widerstand-Leitung durch einen gleitenden Knopf bewegt werden, der so den "klopfenden" Punkt ändert. Drahtgewickelte Rheostate, die mit Einschaltquoten gemacht sind, bis zu mehrere tausend Watt werden in Anwendungen wie Gleichstrommotor verwendet, fahren elektrische Schweißsteuerungen, oder in den Steuerungen für Generatoren.

Digitaler potentiometer

Ein digitaler potentiometer ist ein elektronischer Bestandteil, der die Funktionen des Analogons potentiometers nachahmt. Durch Digitaleingangssignale kann der Widerstand zwischen zwei Terminals, ebenso in einem Analogon potentiometer angepasst werden.

Membran potentiometer

Eine Membran potentiometer verwendet eine leitende Membran, die durch ein gleitendes Element deformiert wird, um sich mit einem Widerstand-Spannungsteiler in Verbindung zu setzen. Linearität kann sich von 0.5 % bis 5 % abhängig vom Material, Design und Fertigungsverfahren erstrecken. Die mehrmalige Genauigkeit ist normalerweise zwischen 0.1mm und 1.0 Mm mit einer theoretisch unendlichen Entschlossenheit. Das Dienstleben dieser Typen von potentiometers ist normalerweise 1 Million zu 20 Millionen Zyklen, je nachdem die Materialien während der Herstellung und der Betätigungsmethode verwendet haben; setzen Sie sich in Verbindung und contactless (magnetische) Methoden sind verfügbar. Viele verschiedene materielle Schwankungen sind wie HAUSTIER (Folie), FR4 und Kapton verfügbar. Membran potentiometer Hersteller bietet geradlinige, anwendungsspezifische und Drehschwankungen an. Die geradlinigen Versionen können sich von 9 Mm bis 1000 Mm in der Länge und der Drehversionsreihe von 0 ° bis vielfache volle Umdrehungen, mit jedem erstrecken, eine Höhe von 0.5mm habend. Membran potentiometers kann für die Positionsabfragung verwendet werden.

Anwendungen von Potentiometer

Voreinstellung potentiometers wird überall in der Elektronik weit verwendet, wo auch immer Anpassungen während der Herstellung oder Wartung gemacht werden müssen.

Benutzerangetriebene potentiometers werden als Benutzersteuerungen weit verwendet, und können ein sehr großes Angebot an Ausrüstungsfunktionen kontrollieren. Der weit verbreitete Gebrauch von potentiometers in der Verbraucherelektronik hat sich in den 1990er Jahren mit jetzt üblicheren Digitalsteuerungen geneigt. Jedoch bleiben sie in vielen Anwendungen wie Volumen-Steuerungen und als Positionssensoren.

Audiokontrolle

Niedrige Macht potentiometers, sowohl geradlinig als auch Dreh-, wird verwendet, um Audioausrüstung zu kontrollieren, Lautheit, Frequenzverdünnung und andere Eigenschaften von Audiosignalen ändernd.

Der 'Klotz-Topf' wird als die Volumen-Kontrolle in Audioverstärkern verwendet, wo es auch einen "Audiowachskerze-Topf" genannt wird, weil die Umfang-Antwort des menschlichen Ohrs ungefähr logarithmisch ist. Es stellt sicher, dass auf einer Volumen-Kontrolle 0 bis 10, zum Beispiel, eine Einstellung von 5 subjektiv halb so lauten Tönen gekennzeichnet hat wie eine Einstellung 10. Es gibt auch einen Antiklotz-Topf, oder kehren Sie Audiowachskerze um, die einfach die Rückseite eines logarithmischen potentiometer ist. Es wird fast immer in einer ganged Konfiguration mit einem logarithmischen potentiometer zum Beispiel in einer Audiogleichgewicht-Kontrolle verwendet.

Potentiometers hat in der Kombination mit der Filternetztat als Ton-Steuerungen oder Equalizer verwendet.

Fernsehen

Potentiometers wurden früher verwendet, um Bilderhelligkeit, Unähnlichkeit und Farbenantwort zu kontrollieren. Ein potentiometer wurde häufig verwendet, um sich "vertikal anzupassen, halten", der die Synchronisation zwischen dem inneren Kehren-Stromkreis des Empfängers (manchmal ein Mehrvibrator) und dem erhaltenen Bildersignal zusammen mit anderen Dingen wie Audiovideotransportunternehmen-Ausgleich betroffen hat, Frequenz (für Drucktaste-Sätze) und so weiter abstimmend.

Wandler

Potentiometers werden auch als ein Teil von Versetzungswandlern wegen der Einfachheit des Aufbaus sehr weit verwendet, und weil sie ein großes Produktionssignal geben können.

Berechnung

In analogen Computern wird hohe Präzision potentiometers verwendet, um Zwischenergebnisse durch gewünschte unveränderliche Faktoren zu erklettern, oder anfängliche Bedingungen für eine Berechnung zu stellen. Ein motorgesteuerter potentiometer kann als ein Funktionsgenerator mit einer nichtlinearen Widerstand-Karte verwendet werden, um Annäherungen an trigonometrische Funktionen zu liefern. Zum Beispiel könnte die Welle-Folge einen Winkel vertreten, und das Stromspannungsabteilungsverhältnis kann proportional zum Kosinus des Winkels gemacht werden.

Theorie der Operation

Der potentiometer kann als ein Spannungsteiler verwendet werden, um eine manuell regulierbare Produktionsstromspannung am slider (Scheibenwischer) von einer festen über die zwei Enden des potentiometer angewandten Eingangsstromspannung zu erhalten. Das ist der grösste Teil der üblichen Anwendung von ihnen.

Die Stromspannung darüber kann berechnet werden durch:

:

V_\mathrm {L} = {R_2 R_\mathrm {L} \over R_1 R_\mathrm {L} + R_2 R_\mathrm {L} + R_1 R_2 }\\cdot V_s.

</Mathematik>

Wenn im Vergleich zu den anderen Widerständen groß ist (wie der Eingang zu einem betrieblichen Verstärker), kann der Produktionsstromspannung durch die einfachere Gleichung näher gekommen werden:

:

V_\mathrm {L} = {R_2 \over R_1 + R_2 }\\cdot V_s.

</Mathematik>

(sich überall teilend durch und Begriffe mit als Nenner annullierend)

,

Als ein Beispiel, nehmen Sie an

:

V_\mathrm {S} = 10\\mathrm {V} </Mathematik>, und

</Mathematik>

Da der Lastwiderstand im Vergleich zu den anderen Widerständen groß ist, wird die Produktionsstromspannung ungefähr sein:

:

{2\\mathrm {k \Omega} \over 1\\mathrm {k \Omega} + 2\\mathrm {k \Omega}} \cdot 10\\mathrm {V} = {2 \over 3} \cdot 10\\mathrm {V} \approx 6.667\\mathrm {V}.

</Mathematik>

Wegen des Lastwiderstands, jedoch, wird es wirklich ein bisschen niedriger sein:  6.623 V.

Einer der Vorteile des potenziellen Teilers im Vergleich zu einem variablen Widerstand der Reihe nach mit der Quelle ist, dass, während variable Widerstände einen maximalen Widerstand haben, wohin ein Strom immer fließen wird, Teiler im Stande sind, die Produktionsstromspannung vom Maximum zu ändern, um sich zu gründen (Nullvolt), als sich der Scheibenwischer von einem Ende des potentiometer zum anderen bewegt. Es, gibt jedoch, immer einen kleinen Betrag des Kontakt-Widerstands.

Außerdem ist der Lastwiderstand häufig nicht bekannt, und deshalb einfach konnte das Stellen eines variablen Widerstands der Reihe nach mit der Last eine unwesentliche Wirkung oder eine übermäßige Wirkung abhängig von der Last haben.

Frühe Patente

• Mary Hallock-Greenewalt hat einen Typ des nichtlinearen Rheostats für den Gebrauch in ihrem Sehmusik-Instrument, Sarabet erfunden

Siehe auch

• Potenziometrischer Sensor
• Ordentlicherer

Außenverbindungen

• .PDF-Ausgabe von Carl David Todd (Hrsg.), "Das Potentiometer Handbuch", McGraw Hill, New Yorker internationale 1975-Standardbuchnummer 0-07-006690-6
• Rheostat - interaktiver javanischer Tutorenkurs nationales hohes magnetisches Feldlaboratorium
• Bilder, potentiometers zu messen
• Elektrische Kalibrierungsausrüstung einschließlich des verschiedenen Maßes potentiometers
• Das Heimliche Leben von Töpfen - das Zergliedern und die Reparatur potentiometers
• Das Bilden eines Rheostats
• Berechnungen von Potentiometer als Spannungsteiler - geladener und offener Stromkreis haben (ausgeladen)