پتانسیومتر چیست؟ چه کاربردی دارد؟ و انواع آن کدامند؟

در تاریخ 2023/06/24

در ادامه انتشار مطالب آموزشی آشنایی با انواع قطعات الکترونیکی، امروز می‌خواهیم ببینیم اصولاً پتانسیومتر چیست؟ پتانسیومتر چه کاربردی دارد؟ و انواع پتانسیومتر کدامند؛ پس با بلاگ بهنام رباتیک همراه باشید.

پتانسیومتر چیست؟

پتانسیومتر (Potentiometer) نوعی مقاومت متغیر است. این قطعات پسیو (Passive) برای کنترل مقاومت الکتریکی هستند که بر واحد اهم (Ω) تولید و طراحی شده‌اند. مقاومت‌های متغیر مختلفی وجود دارند که از جمله آنها می‌توانیم به پتانسیومترهای Rotary (چرخشی) و Trimmer (تثبیت‌کننده) اشاره کنیم. با این حال، اصل کاری پتانسیومتر ثابت است.

Potentiometerها با دریافت ولتاژ ورودی و انتقال آنها به مدار کار می‌کنند. این ولتاژ ورودی با محل قرارگیری نشان مدرج تعیین می‌شود؛ نشانی که بعضاً آن را با عنوان اسلاید نیز می‌شناسند. توضیح داده شده، به صورت خلاصه بیان می‌کند که Potentiometerها چگونه به عنوان رگولاتور ولتاژ فعالیت خواهند کرد. با این وجود، این قطعات الکترونیکی می‌توانند سطح خاصی از مقاومت را به برد اعمال و نیروی الکتروموتیو (EMF) دو سلول را مقایسه و همچنین توان را در مدار رگوله کنند. البته قطعاتی که توان را رگوله می‌کنند را رئوستات نیز می‌نامند.

یک مثال واضح از Potentiometerها، سر ولوم پلاستیکی روی رادیو و سیستم‌های استریو می‌باشند. البته هنوز هم برخی از دستگاه‌ها پتانسیومتر روتاری یا چرخشی دارند و علی‌رغم دیجیتالی شدن، پتانسیومتر همچنان در صنایع الکترونیکی استفاده می‌شوند.

کاربرد پتانسیومتر چیست؟

Potentiometerها در دستگاه‌های مختلف (چه صنعتی و چه خانگی) استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای معمول پتانسیومترها موارد زیر هستند:

روتاری انکودرهای مکانیکی برای تنظیم سرعت
مقایسه EMF سلول استاندارد و یک باتری سلولی
کنترل ویژگی‌های الکتریکی دستگاه‌های مختلف نظیر اسیلاتورها
کنترل ولوم صدا در تجهیزات صوتی
تنظیم تعادل و یا تنظیم دوباره مقاومت برای جلوگیری از رخ دادن تغییرات ناخواسته در جریان

باید این نکته را یادآور شد که پتانسیومترها فقط برای رگوله کردن ولتاژ استفاده نمی‌شوند. برای مثال، از آنها می‌توان برای تعیین قطب مبدل‌ها بهره برد. در این دستگاه‌ها، یک Potentiometer به دو منبع جریان مستقیم متفاوت وصل می‌شوند. ترمینال‌های مثبت و منفی به یک سمت پتانسیومتر که با علائم – و + به چشم می‌خورند، متصل خواهند شد. این یعنی نقطه صفر یا خنثی، دقیقاً وسط است. یکی از مثال‌های بارز این قابلیت، تعیین تعادل سیستم‌های صوتی است. Potentiometerها برای استفاده در دستگاه‌هایی که باید چیزی به صورت دقیق تنظیم شود، ایده‌آل هستند.

نحوه فعالیت پتانسیومترها چگونه است؟

Potentiometerها غالباً سه بخش اصلی دارند؛ المان مقاومتی، منقسم و سه ترمینال. دو عدد از ترمینال‌ها برای رشته مقاومتی و پین وسطی هستند. در داخل Potentiometer نیز قسمت انتهایی اتصال ترمینال به المان مقاومتی وصل است. این بخش معمولاً برآمدگی از جنس پلاستیک رسانا، کربن یا سرمات دارد.

قسمت مندرج به وسیله ترمینال‌ها با مقاومت ارتباط برقرار می‌کند. بخش مندرج یک رابط کشویی است که اگر جابه‌جا شود، جریان به راه افتاده در مدار کم و زیاد می‌شود. لازم به ذکر است که در Potentiometerهای روتاری مکانیکی، این کار توسط سوئیچ چرخشی، اسلاید یا پیچ انجام می‌گردد.

ولتاژ تقسیم شده در پایه سوم برقرار می‌شود. برای مثال، اگر 16 ولت ایجاد گردد و Potentiometer کاملاً روی رابط مثبت قرار گیرد، رابط سوم تمامی ولتاژ را تأمین می‌کند. با این وجود، چنان‌چه پتانسیومتر بین خطوط مثبت و منفی جای‌گیری کند، اتصال ترمینال سوم 8 ولت خواهد داشت؛ یعنی نیمی از ولتاژ کل. در سمت دیگر، اگر پتانسیومتر به رابط منفی وصل باشد، ولتاژ خروجی 0 خواهد بود. باید به این نکته اشاره کرد که این ویژگی‌ها صرفاً مختص Potentiometerهایی هستند که مندرج خطی دارند.

پتانسیومترهای دیجیتالی

پتانسیومترهای دیجیتالی از ترانزیستورهای فیلد افکت (FET) استفاده می‌کنند تا جریان را کنترل نمایند. هر مقاومت چندین مرحله دارد که با توجه به تعداد محل قرارگیری Potentiometerها مشخص می‌گردد. این موضوع در تضاد با پتانسیومترهای مکانیکی یا آنالوگ است زیرا آنها مقاومت مکانیکی دارند.

پتانسیومترهای دیجیتالی معمولاً مزیت بیشتری نسبت به پتانسیومترهای آنالوگ دارند. مثلاً، می‌توان آنها را با ورودی دیجیتال کنترل کرد بنابراین نیازی نخواهد بود که به صورت دستی تنظیم شوند. برخی از Potentiometerهای دیجیتالی فرّار هستند این یعنی وقتی از منبع نیرو اصلی و اولیه جدا می‌گردند، به قسمت خاصی برمی‌گردند. این پتانسیومترها همچنین، در برابر شوک و لرزش مقاوم هستند

حال آنکه پتانسیومترهای مکانیکی چنین قابلیتی نداشتند زیرا در آنها جابه‌جایی قطعه ممکن است سبب تکان خوردن اسلاید شود. در نهایت، Potentiometerهای دیجیتالی این مزیت را نیز دارند که فقط می‌توانند توسط اشخاصی تنظیم گردند که به تجهیزات و ابزارآلات برنامه‌نویسی دسترسی دارند.

نماد پتانسیومتر

تصویر زیر نشان‌دهنده نقش Potentiometer در یک مدار است. در واقع پتانسیومتر با تغییر محل قرارگیری اسلاید، به عنوان تنظیم‌کننده ولتاژ عمل می‌کند. ولتاژ ورودی کلی در سرتاسر مقاومت تقسیم می‌گردد. همان‌طور که در تصویر مشخص است، ولتاژ خروجی همان افت ولتاژ می‌باشد که در بین رابط کشویی و ثابت به وجود می‌آید.

انواع پتانسیومتر کدامند؟

هر نوع پتانسیومتری برای دستگاه‌ها و مکان‌های مختلف کاربرد دارند. برای مثال، برخی مدل‌های صنعتی باید بتوانند تا دمای مثبت 150 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. برخی از Potentiometerهای رایج در صنایع را در ادامه می‌بینید:

پتانسیومتر خطی

در پتانسیومترهای خطی، ولتاژ همیشه به صورت خطی در مراحل مختلف و مداوم و در مسیر چرخش کنترل‌کننده و منقسم بر روی المان مقاومتی تغییر می‌کند. این نوع Potentiometerها غالباً در دستگاه‌های دیمر سوئیچ نور به کار می‌روند.

پتانسیومتر روتاری یا چرخشی

پتانسیومترهای روتاری یا چرخشی برای کنترل ساده ولوم با استفاده از یک سَری به کار می‌روند. این پتانسیومترها می‌توانند با توجه به تنوعی خاص، یک نوبتی (Single Turn) یا چند نوبتی (Multi Turn) باشند. کنترل‌کننده‌های ولوم که کاربری ساده‌ای دارند، تنها به یک نوبت نیاز خواهند داشت حال آنکه کنترل‌کننده‌هایی که باید دقیقاً تنظیم شوند، به مولتی‌ترن نیازمند هستند که نوبت‌های برخی نیز به 15 عدد می‌رسد.

پتانسیومتر رشته‌ای

این نوع Potentiometerها جابه‌جایی سَری را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.

پتانسیومتر لگاریتمی

این نوع Potentiometerها برای تغییر پتانسیل به منظور افزایش توان لگاریتمی استفاده می‌شوند. آنها غالباً با تجهیزات صوتی به کار می‌روند تا ضعف را جبران کنند زیرا سیستم شنوایی انسان‌ها غیر خطی است.

پتانسیومتر رئوستات

Potentiometerها و رئوستات‌ها مقاومت متغیر هستند و هر دوی آنها شباهت زیادی دارند. با این حال، تفاوت اصلی به تعداد ترمینال‌ها بازمی‌گردد. رئوستات‌ها دو ترمینال دارند حال آنکه پتانسیومترها به سه ترمینال مجهز هستند.

پتانسیومتر اسلاید

این نوع Potentiometerها با کشیدن یک دسته کوچک به صورت کشویی، مقاومت را تغییر می‌دهند.

پتانسیومتر تریمر

این نوع Potentiometerها برای کالیبره کردن و بهبود عملکرد مدارها به کار می‌روند. آنها با این هدف تولید شده‌اند تا کاربران بتوانند با یک پیچ‌گوشتی، این قطعات را روی مدار بگذارند. همچنین، امکان قرار دادن Potentiometerهای تریمر روی فیبر مدار چاپی (PCB) نیز وجود دارد. نسخه‌هایی از این پتانسیومترها که روی پنل‌ها جای می‌گیرند، از جمله رایج‌ترین موارد هستند.

کد محصول: 70293101

71 موجود در انبار

9,100 تومان

ویژگی‌های پتانسیومترها

انتخاب Potentiometer مناسب برای دستگاه ساخته شده و نصب صحیح آن یکی از ضروریات است. در مجموع، هنگام خرید پتانسیومتر، فاکتورهایی که باید مدنظر داشته باشید عبارتند از: محل نصب، مدل و نوع اتصال مورد نیاز. البته اگرچه تمامی فاکتورهای نامبرده قابلیت‌های الکتریکی یک دستگاه را تحت تأثیر قرار نمی‌دهند ولی همچنان باید پتانسیومتر درست انتخاب و خریداری و سپس در جای مناسب خودش نصب شود.

دیگر فاکتور مهم در زمان خرید پتانسیومتر، مکانیسم نصب Potentiometer است. در مدل‌های مکانیکی، منظور از مدل نوع پتانسیومتر اعم از روتاری یا مکانیکی است. با این حال، در برخی دیگر از وسایل، خرید پتانسیومتر خاص با ظاهر به خصوص می‌تواند پاسخگوی نیاز باشد.