پتانسیومتر: وسیله‌ای برای تنظیم دقیق ولتاژ یا مقاومت
پتانسیومتر چیست و چگونه کار می‌کند؟
پتانسیومتر در واقع یک مقاومت متغیر2 است. تصور کنید یک مداد دارید و یک خط با گرافیت مداد روی کاغذ می‌کشید. این خط گرافیتی یک مسیر با مقاومت الکتریکی مشخص ایجاد می‌کند. حالا اگر بتوانید نقطه‌ای از این خط را انتخاب کنید و مقاومت بین ابتدا و آن نقطه را اندازه بگیرید، در حال شبیه‌سازی کار یک پتانسیومتر هستید.
ساختار اصلی یک پتانسیومتر شامل سه پایه و یک المان مقاومتی است:
- یک پایه‌ی ورودی (مثبت).
- یک پایه‌ی خروجی (اسلایدر3).
- یک پایه‌ی دیگر (منفی یا زمین).
با چرخاندن دسته یا حرکت دادن اهرم، موقعیت پایه‌ی خروجی روی المان مقاومتی تغییر می‌کند و این باعث می‌شود مقدار مقاومت بین پایه‌ی ورودی و خروجی، و همچنین بین پایه‌ی خروجی و پایه‌ی سوم، عوض شود. این اصل ساده، پایه‌ی تمام کاربردهای پیچیده‌ی پتانسیومتر است.
$ V_{out} = V_{in} \times \frac{R_{2}}{R_{total}} $
که در آن $ R_{2} $ بخشی از مقاومت کل است که بین پایه متحرک و زمین قرار دارد.
انواع مختلف پتانسیومتر و مشخصات آن‌ها
پتانسیومترها در شکل‌ها، اندازه‌ها و برای کاربردهای مختلفی ساخته می‌شوند. درک تفاوت آن‌ها به شما در انتخاب قطعه‌ی مناسب برای پروژه‌تان کمک می‌کند.
| نوع پتانسیومتر | توضیح | کاربرد معمول |
|---|---|---|
| چرخشی | دارای یک دسته است که می‌چرخد. این نوع رایج‌ترین است. | کنترل صدا در رادیو، تنظیم روشنایی لامپ |
| خطی (اسلایدی) | یک اهرم دارد که به صورت خطی و رفت و برگشتی حرکت می‌کند. | میکسرهای صدا، کنترل‌گرهای نرم افزار |
| تریمر4 | کوچک است و معمولاً با پیچ گوشتی تنظیم می‌شود. پس از تنظیم، دیگر دستکاری نمی‌شود. | تنظیمات داخلی و کالیبراسیون دستگاه‌ها |
یکی از مشخصات مهم پتانسیومتر، مقاومت نامی5 آن است. این عدد که بر حسب اهم (Ω) نوشته می‌شود، حداکثر مقاومتی است که این قطعه می‌تواند ارائه دهد. برای مثال، یک پتانسیومتر 10kΩ می‌تواند مقادیر مقاومت از 0Ω تا 10,000Ω را ایجاد کند.
ساخت یک کنترل‌کننده سرعت ساده برای یک موتور کوچک
بیایید یک پروژه عملی و ساده انجام دهیم: کنترل سرعت یک موتور DC کوچک (مثلاً موتور اسباب‌بازی) با استفاده از یک پتانسیومتر.
وسایل مورد نیاز:
- یک موتور DC کوچک
- یک پتانسیومتر چرخشی (مثلاً 10kΩ)
- یک باتری 9V
- سیم‌های رابط
مراحل کار:
- پایه وسط پتانسیومتر (پایه متحرک) را به یکی از ترمینال‌های موتور وصل کنید.
- یکی از پایه‌های کناری پتانسیومتر را به قطب مثبت باتری وصل کنید.
- ترمینال دیگر موتور را به قطب منفی باتری متصل نمایید.
حالا وقتی دسته پتانسیومتر را می‌چرخانید، سرعت موتور تغییر می‌کند. چرا؟ زیرا با چرخاندن دسته، مقاومت بین باتری و موتور عوض می‌شود. وقتی مقاومت زیاد باشد، جریان کمتری به موتور میرسد و سرعت آن کم می‌شود. وقتی مقاومت کم باشد، جریان بیشتری عبور کرده و موتور سریع‌تر می‌چرخد. این یک مثال کلاسیک از استفاده از پتانسیومتر به عنوان کنترل‌کننده جریان است.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
1 Potentiometer - پتانسیومتر: یک قطعه الکترونیکی با سه پایه که به عنوان یک تقسیم‌کننده ولتاژ قابل تنظیم عمل می‌کند.
2 Variable Resistor - مقاومت متغیر: قطعه‌ای که مقدار مقاومت الکتریکی آن را می‌توان به صورت مکانیکی تغییر داد.
3 Wiper (Slider) - اسلایدر: پایه متحرک و وسط پتانسیومتر که با چرخاندن دسته، روی المان مقاومتی حرکت می‌کند.
4 Trimmer - تریمر: یک پتانسیومتر کوچک که برای تنظیمات اولیه و معمولاً یک‌باره روی بردهای الکترونیکی نصب می‌شود.
5 Nominal Resistance - مقاومت نامی: حداکثر مقدار مقاومتی که یک پتانسیومتر می‌تواند ارائه دهد.
6 Dimmer - دیمر: وسیله‌ای برای کنترل میزان روشنایی لامپ‌ها، که معمولاً بر اساس قطع و وصل سریع جریان (سوئیچینگ) کار می‌کند.
7 Rheostat - رئوستا: نوعی مقاومت متغیر دوپایه که عمدتاً برای کنترل جریان در یک مدار استفاده می‌شود.
8 Taper - ضد: مشخصه‌ای که رابطه بین موقعیت مکانی دسته و مقدار مقاومت را در یک پتانسیومتر تعریف می‌کند.