Potentiometer - Potentiometer

Potentiometer
Elektronisches Komponenten-Potentiometer.jpg
Ein typisches Single-Turn-Potentiometer
Art Passiv
Elektronisches Symbol
Potentiometersymbol Europe.svg (IEC-Standard)
Potentiometer symbol.svg (ANSI-Standard)

Ein Potentiometer ist ein Drei- Terminal - Widerstand mit einem Schiebe- oder Drehkontakt, der sich bildet einen einstellbaren Spannungsteiler . Wenn nur zwei Klemmen verwendet werden, ein Ende und der Scheibenwischer, wirkt er als variabler Widerstand oder Rheostat .

Das als Potentiometer bezeichnete Messgerät ist im Wesentlichen ein Spannungsteiler, der zur Messung des elektrischen Potentials (der Spannung) verwendet wird. Die Komponente ist eine Implementierung des gleichen Prinzips, daher der Name.

Potentiometer werden üblicherweise zur Steuerung elektrischer Geräte wie Lautstärkeregler an Audiogeräten verwendet. Potentiometer durch einen Mechanismus betätigt kann als Position verwendet werden Wandlern , beispielsweise in einem Joystick . Potentiometer werden selten verwendet, um eine signifikante Leistung (mehr als ein Watt ) direkt zu steuern , da die im Potentiometer verbrauchte Leistung mit der Leistung in der gesteuerten Last vergleichbar wäre.

Nomenklatur

In der Elektronikindustrie gibt es eine Reihe von Begriffen, mit denen bestimmte Arten von Potentiometern beschrieben werden:

  • slide Topf oder slider Topf : ein Potentiometer, das durch Verschieben des Wischers nach links oder rechts eingestellt wird (oder nach oben und unten, abhängig von der Installation), in der Regel mit einem Finger oder Daumen
  • Daumen- oder Daumenradtopf : Ein kleines rotierendes Potentiometer, das nur selten mit einem kleinen Daumenrad eingestellt werden kann
  • trimpot oder Trimmer Topf : ein Trimmer Potentiometer typischerweise eingestellt werden sollte einmal oder selten für „Feinabstimmung“ ein elektrisches Signal

Konstruktion

Schnittzeichnung des Potentiometers mit folgenden Teilen: ( A ) Welle, ( B ) Widerstandselement für die stationäre Kohlenstoffzusammensetzung, ( C ) Scheibenwischer aus Phosphorbronze, ( D ) am Scheibenwischer angebrachte Welle, ( E, G ) Anschlüsse, die mit den Enden des Widerstandselements verbunden sind, ( F ) Klemme an Wischer angeschlossen. Ein mechanischer Anschlag ( H ) verhindert eine Drehung über Endpunkte hinaus.
Single-Turn-Potentiometer mit entferntem Metallgehäuse, um die Wischerkontakte und die Widerstandsspur freizulegen

Potentiometer bestehen aus einem Widerstandselement , einem Gleitkontakt (Wischer), der sich entlang des Elements bewegt und einen guten elektrischen Kontakt mit einem Teil davon herstellt, elektrischen Anschlüssen an jedem Ende des Elements, einem Mechanismus, der den Wischer von einem Ende zum anderen bewegt und ein Gehäuse, das das Element und den Abstreifer enthält.

Viele kostengünstige Potentiometer sind mit einem Widerstandselement (B in Schnittzeichnung) konstruiert, das zu einem Kreisbogen geformt ist, der normalerweise etwas weniger als eine volle Umdrehung beträgt, und einem Scheibenwischer (C), der beim Drehen auf diesem Element gleitet und elektrischen Kontakt herstellt. Das Widerstandselement kann flach oder abgewinkelt sein. Jedes Ende des Widerstandselements ist mit einem Anschluss (E, G) am Gehäuse verbunden. Der Scheibenwischer ist an eine dritte Klemme (F) angeschlossen, normalerweise zwischen den beiden anderen. Bei Potentiometern ist der Scheibenwischer normalerweise der mittlere Anschluss von drei. Bei Single-Turn-Potentiometern bewegt sich dieser Scheibenwischer normalerweise knapp eine Umdrehung um den Kontakt. Der einzige Eintrittspunkt für Verunreinigungen ist der enge Raum zwischen der Welle und dem Gehäuse, in dem sie sich dreht.

Ein anderer Typ ist das Potentiometer für den linearen Schieber, dessen Wischer entlang eines linearen Elements gleitet, anstatt sich zu drehen. Verunreinigungen können möglicherweise überall entlang des Schlitzes eindringen, in den sich der Schieber bewegt, was eine effektive Abdichtung erschwert und die langfristige Zuverlässigkeit beeinträchtigt. Ein Vorteil des Schieberpotentiometers besteht darin, dass die Schieberposition eine visuelle Anzeige seiner Einstellung gibt. Während die Einstellung eines Drehpotentiometers an der Position einer Markierung auf dem Knopf erkennbar ist, kann eine Reihe von Schiebereglern einen visuellen Eindruck von Einstellungen wie bei einem grafischen Equalizer oder Fadern auf einem Mischpult vermitteln .

Das Widerstandselement kostengünstiger Potentiometer besteht häufig aus Graphit . Andere verwendete Materialien umfassen Widerstandsdraht, Kohlenstoffpartikel in Kunststoff und eine Keramik / Metall-Mischung namens Cermet . Leitfähige Spurpotentiometer verwenden leitfähige Polymerwiderstandspasten, die zusätzlich zu dem Kohlenstoff, der die leitenden Eigenschaften liefert, strapazierfähige Harze und Polymere, Lösungsmittel und Schmiermittel enthalten.

Leiterplattenmontage Trimmer - Potentiometer, oder „Trimmpotentiometer“, die zur Einstellung selten
Elektronisches Symbol für voreingestelltes Potentiometer

Multiturn-Potentiometer werden auch durch Drehen einer Welle betrieben, jedoch mit mehreren Umdrehungen und nicht mit weniger als einer vollen Umdrehung. Einige Multiturn-Potentiometer haben ein lineares Widerstandselement mit einem Gleitkontakt, der von einer Gewindespindel bewegt wird. andere haben ein helixförmiges Widerstandselement und einen Scheibenwischer, der sich um 10, 20 oder mehr vollständige Umdrehungen dreht und sich während der Drehung entlang der Helix bewegt. Multiturn-Potentiometer, sowohl für den Benutzer zugänglich als auch voreingestellt, ermöglichen feinere Einstellungen. Durch Drehen um den gleichen Winkel ändert sich die Einstellung in der Regel um ein Zehntel so stark wie bei einem einfachen Drehpotentiometer.

Ein Saitenpotentiometer ist ein Multi-Windungs-Potentiometer, das von einer angebrachten Drahtrolle betrieben wird, die sich gegen eine Feder dreht, wodurch die lineare Position in einen variablen Widerstand umgewandelt werden kann.

Vom Benutzer zugängliche Drehpotentiometer können mit einem Schalter ausgestattet werden, der normalerweise gegen den Uhrzeigersinn arbeitet. Bevor die digitale Elektronik zur Norm wurde, wurde eine solche Komponente verwendet, um Radio- und Fernsehempfänger und andere Geräte mit einem hörbaren Klicken bei minimaler Lautstärke einzuschalten und dann die Lautstärke durch Drehen eines Knopfes zu erhöhen. Mehrere Widerstandselemente können mit ihren Gleitkontakten auf derselben Welle zusammengeschaltet werden, beispielsweise in Stereo-Audioverstärkern zur Lautstärkeregelung. Bei anderen Anwendungen, wie häusliche Lichtdimmer , werden die normalen Nutzungsmuster am besten erfüllt , wenn das Potentiometer bleibt an der aktuellen Position gesetzt, so dass der Schalter durch einen Druck Aktion betrieben wird, abwechselnd ein- und ausgeschaltet, durch axiale Pressen des Knopfes.

Andere sind im Gerät enthalten und sollen angepasst werden, um das Gerät während der Herstellung oder Reparatur zu kalibrieren, und dürfen nicht anderweitig berührt werden. Sie sind normalerweise physikalisch viel kleiner als vom Benutzer zugängliche Potentiometer und müssen möglicherweise mit einem Schraubendreher anstatt mit einem Knopf bedient werden. Sie werden üblicherweise als "voreingestellte Potentiometer" oder "Trimmtöpfe" bezeichnet. Einige Voreinstellungen sind mit einem kleinen Schraubendreher zugänglich, der durch ein Loch im Gehäuse gesteckt ist, um eine Wartung ohne Demontage zu ermöglichen.

Widerstands-Positions-Beziehung: "Verjüngung"

Größe skalierte 10k- und 100k-Töpfe, die traditionelle Halterungen und Knopfwellen mit neueren und kleineren elektrischen Baugruppen kombinieren. Das "B" bezeichnet eine lineare Verjüngung (USA / asiatischer Stil).

Die Beziehung zwischen Schieberposition und Widerstand, bekannt als "Verjüngung" oder "Gesetz", wird vom Hersteller kontrolliert. Grundsätzlich ist jede Beziehung möglich, aber für die meisten Zwecke sind lineare oder logarithmische (auch als "Audio Taper" bezeichnete) Potentiometer ausreichend.

Ein Buchstabencode kann verwendet werden, um zu identifizieren, welche Verjüngung verwendet wird, aber die Buchstabencode-Definitionen sind nicht standardisiert. In Asien und den USA hergestellte Potentiometer sind normalerweise mit einem "A" für die logarithmische Verjüngung oder einem "B" für die lineare Verjüngung gekennzeichnet. "C" für die selten gesehene umgekehrte logarithmische Verjüngung. Andere, insbesondere solche aus Europa, können mit einem "A" für die lineare Verjüngung, einem "C" oder "B" für die logarithmische Verjüngung oder einem "F" für die umgekehrte logarithmische Verjüngung gekennzeichnet sein. Der verwendete Code variiert auch zwischen verschiedenen Herstellern. Wenn ein Prozentsatz mit einer nichtlinearen Verjüngung angegeben wird, bezieht er sich auf den Widerstandswert am Mittelpunkt der Wellendrehung. Eine 10% ige logarithmische Verjüngung würde daher 10% des Gesamtwiderstands in der Mitte der Drehung messen; dh eine 10% ige logarithmische Verjüngung auf einem 10 kOhm-Potentiometer würde 1 kOhm in der Mitte ergeben. Je höher der Prozentsatz, desto steiler ist die logarithmische Kurve.

Potentiometer für lineare Verjüngung

Ein lineares Konuspotentiometer ( linear beschreibt die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung, nicht die Geometrie des Widerstandselements) hat ein Widerstandselement mit konstantem Querschnitt, was zu einer Vorrichtung führt, bei der der Widerstand zwischen dem Kontakt (Wischer) und einem Endanschluss beträgt proportional zum Abstand zwischen ihnen. Lineare Konuspotentiometer werden verwendet, wenn das Teilungsverhältnis des Potentiometers proportional zum Drehwinkel der Welle (oder zur Position des Schiebers) sein muss, z. B. Steuerungen zum Einstellen der Zentrierung der Anzeige auf einem analogen Kathodenstrahl- Oszilloskop . Präzisionspotentiometer haben eine genaue Beziehung zwischen Widerstand und Schieberposition.

Beckman Helipot Präzisionspotentiometer

Logarithmisches Potentiometer

Ein logarithmisches Konuspotentiometer ist ein Potentiometer, bei dem eine Vorspannung in das Widerstandselement eingebaut ist. Grundsätzlich bedeutet dies, dass die Mittelstellung des Potentiometers nicht die Hälfte des Gesamtwerts des Potentiometers beträgt. Das Widerstandselement ist so konstruiert, dass es einer logarithmischen Verjüngung folgt, die auch als mathematischer Exponent oder "quadratisches" Profil bezeichnet wird. Ein logarithmisches Verjüngungspotentiometer besteht aus einem Widerstandselement, das sich entweder von einem Ende zum anderen "verjüngt" oder aus einem Material besteht, dessen spezifischer Widerstand von einem Ende zum anderen variiert. Dies führt zu einem Gerät, bei dem die Ausgangsspannung eine logarithmische Funktion der Schieberposition ist.

Die meisten (billigeren) "log" -Potentiometer sind nicht genau logarithmisch, verwenden jedoch zwei Bereiche mit unterschiedlichem Widerstand (aber konstantem spezifischen Widerstand), um ein logarithmisches Gesetz zu approximieren. Die zwei Widerstandsspuren überlappen sich bei ungefähr 50% der Potentiometerdrehung; Dies ergibt eine schrittweise logarithmische Verjüngung. Ein logarithmisches Potentiometer kann auch mit einem linearen und einem externen Widerstand simuliert werden (nicht sehr genau). Echte logarithmische Potentiometer sind deutlich teurer.

Logarithmische Verjüngungspotentiometer werden häufig für die Lautstärke oder den Signalpegel in Audiosystemen verwendet, da die menschliche Wahrnehmung der Lautstärke nach dem Weber-Fechner-Gesetz logarithmisch ist .

Rheostat

Die gebräuchlichste Methode, um den Widerstand in einem Stromkreis kontinuierlich zu variieren, ist die Verwendung eines Rheostaten . Es wird grundsätzlich verwendet, um die Größe des Stroms in einer Schaltung durch Ändern der Länge einzustellen. Das Wort Rheostat wurde um 1845 von Sir Charles Wheatstone aus dem griechischen ῥέος rheos geprägt, was "Strom" bedeutet, und - στάτης - Staaten (von ἱστάναι histanai , "setzen, veranlassen zu stehen"), was "Setter, regulierendes Gerät" bedeutet. Dies ist ein variabler Widerstand mit zwei Anschlüssen. Der Begriff "Rheostat" wird hinfällig, und der allgemeine Begriff "Potentiometer" ersetzt ihn. Für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch (weniger als etwa 1 Watt) wird häufig ein Potentiometer mit drei Anschlüssen verwendet, wobei ein Anschluss nicht angeschlossen oder an den Scheibenwischer angeschlossen ist.

Wenn der Rheostat für eine höhere Leistung (mehr als etwa 1 Watt) ausgelegt sein muss, kann er aus einem Widerstandsdraht bestehen, der um einen halbkreisförmigen Isolator gewickelt ist, wobei der Wischer von einer Drahtumdrehung zur nächsten gleitet. Manchmal besteht ein Rheostat aus einem Widerstandsdraht, der auf einen hitzebeständigen Zylinder gewickelt ist, wobei der Schieber aus einer Reihe von Metallfingern besteht, die einen kleinen Teil der Windungen des Widerstandsdrahtes leicht greifen. Die "Finger" können durch einen Schiebeknopf entlang der Spule des Widerstandsdrahtes bewegt werden, wodurch der "Klopf" -Punkt geändert wird. Drahtgewickelte Rheostate mit einer Leistung von bis zu mehreren tausend Watt werden in Anwendungen wie Gleichstrommotorantrieben, elektrischen Schweißsteuerungen oder in Steuerungen für Generatoren verwendet. Die Nennleistung des Rheostaten wird mit dem vollen Widerstandswert angegeben und die zulässige Verlustleistung ist proportional zum Anteil des gesamten Gerätewiderstands im Stromkreis. Carbon-Rheostate werden als Lastbänke zum Testen von Autobatterien und Netzteilen verwendet.

Digitales Potentiometer

Ein digitales Potentiometer (oft als Digipot bezeichnet) ist eine elektronische Komponente, die die Funktionen analoger Potentiometer nachahmt. Durch digitale Eingangssignale kann der Widerstand zwischen zwei Klemmen wie bei einem analogen Potentiometer eingestellt werden. Es gibt zwei Hauptfunktionstypen: flüchtig, die ihre eingestellte Position verlieren, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, und normalerweise so ausgelegt sind, dass sie an der minimalen Position initialisiert werden, und nicht flüchtig, die ihre eingestellte Position mithilfe eines Speichermechanismus ähnlich dem Flash-Speicher oder EEPROM beibehalten .

Die Verwendung eines Digipots ist weitaus komplexer als die eines einfachen mechanischen Potentiometers, und es sind viele Einschränkungen zu beachten. Dennoch werden sie häufig verwendet, häufig zur werksseitigen Einstellung und Kalibrierung von Geräten, insbesondere dort, wo die Einschränkungen mechanischer Potentiometer problematisch sind. Ein Digipot ist im Allgemeinen im gleichen Maße wie andere Halbleiterbauelemente gegen die Auswirkungen mäßiger mechanischer Langzeitvibrationen oder Umweltverschmutzung immun und kann elektronisch gegen unbefugte Manipulationen gesichert werden, indem der Zugriff auf seine Programmiereingaben auf verschiedene Weise geschützt wird.

In Geräten mit einem Mikroprozessor , einem FPGA oder einer anderen Funktionslogik, in der Einstellungen gespeichert und bei jedem Einschalten des Geräts erneut in das "Potentiometer" geladen werden können, kann anstelle eines Digipots ein Multiplikations- DAC verwendet werden, der eine höhere Einstellung bietet Auflösung, weniger Drift mit der Temperatur und mehr Betriebsflexibilität.

Membranpotentiometer

Ein Membranpotentiometer verwendet eine leitende Membran, die durch ein Gleitelement verformt wird, um einen Widerstandsspannungsteiler zu kontaktieren. Die Linearität kann je nach Material, Design und Herstellungsverfahren zwischen 0,50% und 5% liegen. Die Wiederholgenauigkeit liegt typischerweise zwischen 0,1 mm und 1,0 mm bei einer theoretisch unendlichen Auflösung. Die Lebensdauer dieser Potentiometertypen beträgt in der Regel 1 bis 20 Millionen Zyklen, abhängig von den bei der Herstellung verwendeten Materialien und der Betätigungsmethode. Kontakt- und kontaktlose (magnetische) Methoden stehen zur Verfügung (um die Position zu erfassen). Es stehen viele verschiedene Materialvarianten zur Verfügung, z. B. PET , FR4 und Kapton. Hersteller von Membranpotentiometern bieten lineare, rotatorische und anwendungsspezifische Variationen an. Die linearen Versionen können eine Länge von 9 mm bis 1000 mm und die rotierenden Versionen einen Durchmesser von 20 bis 450 mm mit einer Höhe von jeweils 0,5 mm haben. Membranpotentiometer können zur Positionserfassung verwendet werden.

Für Touchscreen-Geräte mit Widerstandstechnologie liefert ein zweidimensionales Membranpotentiometer x- und y-Koordinaten. Die oberste Schicht besteht aus dünnem Glas, das nahe einer benachbarten inneren Schicht angeordnet ist. Die Unterseite der Deckschicht weist eine transparente leitende Beschichtung auf; Die Oberfläche der darunter liegenden Schicht weist eine transparente Widerstandsbeschichtung auf. Ein Finger oder Stift verformt das Glas, um die darunter liegende Schicht zu berühren. Kanten der Widerstandsschicht haben leitende Kontakte. Das Auffinden des Kontaktpunkts erfolgt durch Anlegen einer Spannung an gegenüberliegende Kanten, wobei die beiden anderen Kanten vorübergehend nicht verbunden sind. Die Spannung der obersten Schicht liefert eine Koordinate. Das Trennen dieser beiden Kanten und das Anlegen einer Spannung an die beiden anderen Kanten, die zuvor nicht verbunden waren, liefert die andere Koordinate. Ein schneller Wechsel zwischen Kantenpaaren sorgt für häufige Positionsaktualisierungen. Ein Analog-Digital-Wandler liefert Ausgangsdaten.

Vorteile solcher Sensoren sind, dass nur fünf Verbindungen zum Sensor benötigt werden und die zugehörige Elektronik vergleichsweise einfach ist. Ein weiterer Grund ist, dass jedes Material, das die oberste Schicht über einen kleinen Bereich niederdrückt, gut funktioniert. Ein Nachteil ist, dass ausreichend Kraft aufgebracht werden muss, um Kontakt aufzunehmen. Ein weiterer Grund ist, dass der Sensor gelegentlich kalibriert werden muss, um die Berührungsposition an die zugrunde liegende Anzeige anzupassen. (Kapazitive Sensoren erfordern keine Kalibrierung oder Kontaktkraft, nur die Nähe eines Fingers oder eines anderen leitenden Objekts. Sie sind jedoch erheblich komplexer.)

Anwendungen

Potentiometer werden selten verwendet, um signifikante Leistungsmengen (mehr als ein Watt oder so) direkt zu steuern. Stattdessen werden sie verwendet , um den Pegel von analogen Signalen (zum Beispiel zur Einstellung Lautstärke steuert Audiogeräte ) und als Steuereingänge für elektronische Schaltungen. Beispielsweise steuert ein Lichtdimmer mithilfe eines Potentiometers das Schalten eines TRIAC und damit indirekt die Helligkeit von Lampen.

Voreingestellte Potentiometer sind in der gesamten Elektronik weit verbreitet, wo während der Herstellung oder Wartung Einstellungen vorgenommen werden müssen.

Benutzergesteuerte Potentiometer werden häufig als Benutzersteuerungen verwendet und können eine Vielzahl von Gerätefunktionen steuern. Die weit verbreitete Verwendung von Potentiometern in der Unterhaltungselektronik nahm in den neunziger Jahren ab, wobei Drehgeber , Auf- / Ab- Drucktasten und andere digitale Steuerungen heute häufiger eingesetzt wurden. Sie bleiben jedoch in vielen Anwendungen wie Lautstärkereglern und als Positionssensoren erhalten.

Audiosteuerung

Schiebepotentiometer ( Fader )

Potentiometer mit geringem Stromverbrauch, sowohl Schieber- als auch Drehpotentiometer, dienen zur Steuerung von Audiogeräten, zur Änderung der Lautstärke, der Frequenzdämpfung und anderer Eigenschaften von Audiosignalen.

Der "Log Pot", dh ein Potentiometer, hat einen Widerstand, eine Verjüngung oder eine "Kurve" (oder ein Gesetz) in logarithmischer (Log) Form und wird als Lautstärkeregler in Audio-Leistungsverstärkern verwendet , wo er auch genannt wird ein "Audio Taper Pot", da die Amplitudenantwort des menschlichen Ohrs ungefähr logarithmisch ist. Es stellt sicher, dass bei einem mit 0 bis 10 gekennzeichneten Lautstärkeregler beispielsweise eine Einstellung von 5 subjektiv halb so laut klingt wie eine Einstellung von 10. Es gibt auch einen Anti-Log-Poti oder einen Reverse-Audio-Taper, der einfach die Umkehrung eines Logarithmus ist Potentiometer. Es wird fast immer in einer Ganged-Konfiguration mit einem logarithmischen Potentiometer verwendet, beispielsweise in einer Audio-Balance-Steuerung.

Potentiometer, die in Kombination mit Filternetzwerken verwendet werden, dienen als Klangregler oder Equalizer .

In Audiosystemen wird das Wort linear manchmal verwirrend verwendet, um Gleitpotentiometer zu beschreiben, da die physikalische Gleitbewegung geradlinig ist. Das Wort linear, wenn es auf ein Potentiometer angewendet wird, unabhängig davon, ob es sich um einen Schieber oder einen Drehtyp handelt, beschreibt eine lineare Beziehung der Position des Topfes zum gemessenen Wert des Stifthahnstifts (Wischer oder elektrischer Ausgang) des Topfes.

Fernsehen

Potentiometer wurden früher verwendet, um die Bildhelligkeit, den Kontrast und die Farbantwort zu steuern. Ein Potentiometer wurde oft verwendet, um den "vertikalen Halt" einzustellen, der die Synchronisation zwischen der internen Wobbelschaltung des Empfängers (manchmal ein Multivibrator ) und dem empfangenen Bildsignal beeinflusste, zusammen mit anderen Dingen wie dem Offset der Audio-Video-Träger und der Abstimmfrequenz (für Push) -Knopfsätze) und so weiter. Es hilft auch bei der Frequenzmodulation von Wellen.

Bewegungskontrolle

Potentiometer können als Positionsrückkopplungseinrichtungen verwendet werden , um zu schaffen Regelung , wie beispielsweise in einem Servomechanismus . Diese Methode der Bewegungssteuerung ist die einfachste Methode zur Messung des Winkels oder der Verschiebung.

Wandler

Potentiometer sind sehr weit verbreitet auch als Teil der verwendeten Verschiebungswandler wegen der Einfachheit der Konstruktion und weil sie ein großes Ausgangssignal geben kann.

Berechnung

In analogen Computern werden hochpräzise Potentiometer verwendet, um Zwischenergebnisse durch gewünschte konstante Faktoren zu skalieren oder Anfangsbedingungen für eine Berechnung festzulegen. Ein motorgetriebenes Potentiometer kann als Funktionsgenerator verwendet werden , wobei eine nichtlineare Widerstandskarte verwendet wird, um Annäherungen an trigonometrische Funktionen zu liefern. Beispielsweise könnte die Wellendrehung einen Winkel darstellen, und das Spannungsteilungsverhältnis kann proportional zum Kosinus des Winkels gemacht werden.

Theorie der Arbeitsweise

Ein Potentiometer mit ohmscher Last, das der Übersichtlichkeit halber äquivalente Festwiderstände zeigt.

Das Potentiometer kann als Spannungsteiler verwendet werden , um eine manuell einstellbare Ausgangsspannung am Schieber (Wischer) aus einer festen Eingangsspannung zu erhalten, die an den beiden Enden des Potentiometers angelegt wird. Dies ist ihre häufigste Verwendung.

Die Spannung über R L kann berechnet werden durch:

Wenn R L im Vergleich zu den anderen Widerständen groß ist (wie der Eingang eines Operationsverstärkers ), kann die Ausgangsspannung durch die einfachere Gleichung angenähert werden:

(durchgehend durch R L teilen und Begriffe mit R L als Nenner stornieren )

Als Beispiel sei angenommen , , , und

Da der Lastwiderstand im Vergleich zu den anderen Widerständen groß ist, beträgt die Ausgangsspannung V L ungefähr:

Wegen des Lastwiderstandes, wird es jedoch tatsächlich etwas niedriger sein: ≈ 6,623 V .

Einer der Vorteile des Potentialteilers gegenüber einem variablen Widerstand in Reihe mit der Quelle besteht darin, dass variable Widerstände einen maximalen Widerstand haben, bei dem immer etwas Strom fließt, während Teiler die Ausgangsspannung von maximal ( V S ) bis variieren können Masse (Null Volt), wenn sich der Wischer von einem Ende des Potentiometers zum anderen bewegt. Es gibt jedoch immer einen geringen Kontaktwiderstand .

Darüber hinaus ist der Lastwiderstand häufig nicht bekannt, und daher kann die einfache Anordnung eines variablen Widerstands in Reihe mit der Last je nach Last einen vernachlässigbaren oder übermäßigen Effekt haben.

Siehe auch

Verweise

Weiterführende Literatur

Externe Links