ポテンショメータとは：構造とその動作

電位差計は、 EMF（起電力） 与えられたセルの、セルの内部抵抗。また、異なるセルのEMFを比較するためにも使用されます。それはまたとして使用することができます 可変抵抗器 ほとんどのアプリケーションで。これらのポテンショメータは、調整方法を提供する電子機器の製造に大量に使用されています 電子回路 正しい出力が得られるようにします。それらの最も明白な用途は、オーディオに使用されるラジオやその他の電子機器の音量調節である必要がありますが。

ポテンショメータのピン配列

Trimpotポテンショメータのピン配列を以下に示します。これらのポテンショメータはさまざまな形状で入手でき、3本のリード線が含まれています。これらのコンポーネントは、簡単にプロトタイピングできるようにブレッドボードに簡単に配置できます。このポテンショメータにはその上にノブがあり、それを変更することによってその値を変更するために使用されます。

ポテンショメータからピンアウト

ピン1（固定端）： この固定端1の接続は、抵抗パスの1つの仕上げに対して行うことができます。

ピン2（可変端）： この可変端の接続は、可変電圧を提供するようにワイパーに接続することによって行うことができます

ピン3（固定端）： この別の固定端の接続は、抵抗パスの他の仕上げに接続することで実行できます。

ポテンショメータの選び方は？

ポテンショメータは、POTまたは可変抵抗器とも呼ばれます。これらは、ポテンショメータのノブを変更するだけで可変抵抗を提供するために使用されます。これの分類は、抵抗（Rオーム）と電力定格（Pワット）のような2つの重要なパラメーターに基づいて行うことができます。

ポテンショメータ

それ以外の場合、ポテンショメータの抵抗は、主に電流に与える抵抗の量を決定します。抵抗値が高い場合、流れる電流の値は少なくなります。電位差計のいくつかは、500Ω、1Kオーム、2Kオーム、5Kオーム、10Kオーム、22Kオーム、47Kオーム、50Kオーム、100Kオーム、220Kオーム、470Kオーム、500Kオーム、1Mです。

抵抗器の分類は、主に抵抗器に流れる電流の量に依存します。これは電力定格として知られています。ポテンショメータの定格電力は0.3Wであるため、低電流回路に簡単に使用できます。

ポテンショメータにはまだいくつかの種類があり、それらの選択は主に次のような特定の必需品に依存します。

• 構造の必需品
• 抵抗変化特性
• 使用の必要性に基づいてポテンショメータの種類を選択してください
• 回路の必要性に基づいてパラメータを選択してください

建設と動作原理

ポテンショメータは、マグナムまたはコンスタンタンで構成された長い抵抗線Lと、既知のEMVFのバッテリーで構成されています。この電圧は ドライバーセル電圧 。以下に示すように、抵抗線Lの両端をバッテリー端子に接続します。これが一次回路構成であると仮定します。

別のセルの一方の端子（EMF Eを測定する）は一次回路の一方の端にあり、セル端子のもう一方の端は検流計Gを介して抵抗線の任意の点に接続されています。二次回路。以下に示す電位差計の配置。

ポテンショメータの構築

これの基本的な動作原理は、ワイヤの断面積が均一で、電流が一定である場合、ワイヤの任意の部分での電位の低下がワイヤの長さに正比例するという事実に基づいています。 「2つのノード間に電位差がない場合、電流が流れます」。

これで、ポテンショメータワイヤは、実際には、均一な断面積Aを持つ高抵抗率（ῥ）のワイヤになります。したがって、ワイヤ全体で、均一な抵抗があります。ここで、このポテンショメータ端子は、ドライバセルまたは電圧源と呼ばれる高EMF V（内部抵抗を無視）のセルに接続されています。ポテンショメータを流れる電流をI、Rをポテンショメータの全抵抗とします。

次にオームの法則によりV = IR

R =ῥL/ Aであることがわかっています

したがって、V =IῥL/ A

ῥとAは常に一定であり、電流Iはレオスタットによって一定に保たれます。

したがって、Lῥ/ A = K（定数）

したがって、V = KLです。ここで、上記のように、ドライバセルよりも低いEMFのセルEが回路に配置されていると仮定します。 EMF Eがあるとしましょう。電位差計のワイヤーで、長さxで電位差計がEになっていると言います。

E =Lῥx/ A = Kx

このセルを上の図のように、対応する長さ（x）に接続されたジョーキーを使用して回路に配置すると、電位差がゼロに等しい場合、電流が流れないため、検流計に電流が流れません。 。

したがって、検流計Gはヌル検出を示します。その場合、長さ（x）はヌルポイントの長さと呼ばれます。ここで、定数Kと長さxを知ることによって。未知のEMFを見つけることができます。

E =Lῥx/ A = Kx

次に、2つのセルのEMFも比較できます。たとえば、EMFE1の最初のセルに長さ= L1のヌルポイントを指定し、EMFE2の2番目のセルに長さ= L2のヌルポイントを表示させます。

次に、

E1 / E2 = L1 / L2

ポテンショメータが電圧計よりも選択されているのはなぜですか？

電圧計を使用すると、回路に電流が流れ、セルの内部抵抗のため、常に端子電位は実際のセル電位よりも低くなります。この回路では、電位差のバランスが取れている場合（ガルバノメーターヌル検出を使用）、回路に電流が流れないため、端子電位は実際のセル電位と等しくなります。したがって、電圧計はセルの終端電位を測定することが理解できますが、これは実際のセル電位を測定します。この概略記号を以下に示します。

ポテンショメータの記号

ポテンショメータの種類

ポテンショメータは一般にポットとしても知られています。これらのポテンショメータには3つの端子接続があります。 1つの端子はワイパーと呼ばれるスライド接点に接続され、他の2つの端子は固定抵抗トラックに接続されています。ワイパーは、線形スライド制御または回転式「ワイパー」接点を使用して、抵抗トラックに沿って移動できます。ロータリーコントロールとリニアコントロールはどちらも基本的な操作は同じです。

ポテンショメータの最も一般的な形式は、シングルターンロータリーポテンショメータです。このタイプのポテンショメータは、オーディオボリュームコントロール（対数テーパー）や他の多くのアプリケーションでよく使用されます。ポテンショメータの構築には、炭素組成、サーメット、導電性プラスチック、金属膜など、さまざまな材料が使用されます。

ロータリーポテンショメータ

これらは、ワイパーが円形の経路に沿って移動する最も一般的なタイプのポテンショメータです。これらのポテンショメータは、主に回路の一部に変更可能な電圧を供給するために使用されます。この回転ポテンショメータの最良の例は、回転ノブがアンプへの電流供給を制御するラジオトランジスタのボリュームコントローラです。

この種のポテンショメータには、半円形モデルで一定の抵抗を配置できる2つの端子接点が含まれています。また、回転ノブを介して接続されたスライド接点を使用して抵抗に関連付けられている中央の端子が含まれています。半円形の抵抗器の上でノブを回すと、スライド接点を回すことができます。この電圧は、抵抗とスライドの2つの接点の間で取得できます。これらのポテンショメータは、レベル電圧制御が必要な場合に使用されます。

線形ポテンショメータ

これらのタイプのポテンショメータでは、ワイパーは直線経路に沿って移動します。スライドポット、スライダー、またはフェーダーとも呼ばれます。このポテンショメータは回転式に似ていますが、このポテンショメータでは、スライド接点が抵抗器上で直線的に回転するだけです。抵抗器の2つの端子の接続は、電圧源の両端に接続されています。抵抗器のスライド接点は、抵抗器を介して接続されたパスを使用して移動できます。

抵抗器の端子は、回路の出力の一方の端に接続されているスライドに向かって接続され、もう一方の端子は回路の出力のもう一方の端に接続されています。この種のポテンショメータは、主に回路の電圧を計算するために使用されます。バッテリーセルの内部抵抗を測定するために使用され、サウンドと音楽のイコライザーのミキシングシステムでも使用されます。

機械式ポテンショメータ

市場にはさまざまな種類のポテンショメータがあり、機械的なタイプを使用して手動で制御し、抵抗とデバイスの出力を変更します。ただし、デジタルポテンショメータを使用して、特定の状態に基づいて抵抗を自動的に変更します。このタイプのポテンショメータは、ポテンショメータと同じように正確に機能し、ノブを直接回すのではなく、SPI、I2Cなどのデジタル通信を介して抵抗を変更できます。

これらのポテンショメータは、そのPOT形状の構造から、POTと呼ばれます。 i / p、o / p、GNDなどの3つの端子と、その頂点にあるノブが含まれています。このノブはコントロールのように機能し、時計回りまたは反時計回りのように2方向に回転させることで抵抗を制御します。

デジタルポテンショメータの主な欠点は、汚れ、ほこり、湿気などのさまざまな環境要因の影響を受けるだけであるということです。これらの欠点を克服するために、デジタルポテンショメータ（digiPOT）が実装されました。これらのポテンショメータは、動作を変えることなく、ほこり、汚れ、湿気などの環境で動作します。

デジタルポテンショメータ

デジタルポテンショメータは、digiPOTまたは 可変抵抗器 これは、マイクロコントローラーを使用してアナログ信号を制御するために使用されます。これらのタイプのポテンショメータは、デジタル入力に応じて変更可能なo / p抵抗を提供します。これらは、RDAC（抵抗性デジタル-アナログコンバーター）とも呼ばれます。このデジポットの制御は、機械的な動きではなく、デジタル信号によって行うことができます。

抵抗ラダーの各ステップには、デジタルポテンショメータのo / p端子に接続された1つのスイッチが含まれています。ポテンショメータの抵抗の比率は、ラダー上の選択したステップで決定できます。一般に、これらのステップは、たとえばビット値で示されます。 8ビットは256ステップに相当します。

このポテンショメータは、I²Cなどのデジタルプロトコルを利用します。それ以外の場合は、信号にSPIバス（シリアルペリフェラルインターフェイス）を使用します。これらのポテンショメータのほとんどは、単に揮発性メモリを利用しているため、電源を切ると場所を覚えておらず、最終的な場所は、接続されているFPGAまたはマイクロコントローラを介して保存できます。

特徴

ザ・ ポテンショメータの特性 以下のものが含まれます。

• 未確認の電圧を決定するためのたわみの手法ではなく、評価手法で機能するため、非常に正確です。
• バランスポイントを決定します。それ以外の場合はヌルであり、ディメンションに電力を必要としません。
• ポテンショメータはバランスが取れているため、ポテンショメータ全体に電流が流れないため、ポテンショメータの動作にはソースの抵抗がありません。
• このポテンショメータの主な特性は、分解能、テーパー、マーキングコード、ホップオン/ホップオフ抵抗です。

ポテンショメータの感度

ポテンショメータの感度は、ポテンショメータを使用して計算される最小の電位変動として定義できます。その感度は主に電位勾配値（K）に依存します。電位勾配値が低い場合、ポテンショメータが計算できる電位差は小さくなり、ポテンショメータの感度は高くなります。

したがって、特定の潜在的な非類似度に対して、ポテンショメータの感度は、ポテンショメータの長さの増加を通じて増加する可能性があります。ポテンショメータの感度は、次の理由で上げることもできます。

• ポテンショメータの長さを長くすることによって
• レオスタットを通る回路内の電流の流れを減らすことによって
• どちらの手法も、電位勾配の値を減らし、抵抗率を上げるのに役立ちます。

ポテンショメータと電圧計の違い

ポテンショメータと電圧計の主な違いは、比較表で説明されています。

レオスタットとポテンショメータ

レオスタットとポテンショメータの主な違いは、比較表で説明されています。

ポテンショメータによる電圧の測定

電圧の測定は、回路内のポテンショメータを使用して行うことができます。これは非常に単純な概念です。回路では、レオスタットを調整し、抵抗器を流れる電流を調整して、抵抗器の単位長さごとに正確な電圧を下げることができるようにする必要があります。

次に、分岐の一方の端を抵抗器の始点に固定する必要がありますが、もう一方の端は、検流計を使用して抵抗器のスライド接点に接続できます。したがって、検流計がたわみがゼロになるまで、スライド接点を抵抗器上で移動する必要があります。検流計がゼロ状態に達したら、抵抗器の目盛りで位置の読み取り値を記録する必要があります。これに基づいて、回路の電圧を検出できます。理解を深めるために、抵抗の単位長さごとに電圧を調整できます。

利点

ザ・ ポテンショメータの利点 以下のものが含まれます。

• ゼロリフレクション方式を採用しているため、エラーが発生する可能性はありません。
• 標準化は、通常のセルを直接使用して行うことができます
• 感度が高いため、小さな起電力を測定するために使用されます
• 要件に基づいて、ポテンショメータの長さを長くして精度を得ることができます。
• ポテンショメータが測定用の回路で使用されている場合、電流は流れません。
• セルの内部抵抗を測定したり、起電力を比較したりするために使用されます。 2つのセルの、しかし電圧計を使用することによって、それは不可能です。

短所

ザ・ ポテンショメータの欠点 以下のものが含まれます。

• ポテンショメータの使用法は便利ではありません
• ポテンショメータワイヤの断面積は、実際には不可能であるように一貫している必要があります。
• 実験中、ワイヤーの温度は安定しているはずですが、電流が流れるため難しいです。
• これの主な欠点は、ワイパーまたはスライド接点を動かすのに大きな力が必要なことです。ワイパーの動きによる侵食があります。そのため、トランスデューサの寿命が短くなります
• 帯域幅には制限があります。

ポテンショメータドライバセル

電位差計は、電位差計の抵抗の両端の測定電圧を電圧で評価することにより、電圧を測定するために使用されます。したがって、ポテンショメータの動作には、ポテンショメータの回路全体に接続された電圧源が必要です。ポテンショメータは、ドライバセルとして知られているセルによって提供される電圧源によって操作することができます。

このセルは、ポテンショメータの抵抗全体に電流を供給するために使用されます。電位差計の抵抗と電流積は、デバイスの完全な電圧を提供します。したがって、この電圧を調整して、ポテンショメータの感度を変更できます。通常、これは抵抗全体の電流を調整することによって行うことができます。レオスタットは、ドライバーセルに直列に接続されています。

抵抗全体の電流の流れは、ドライバセルに直列に接続されたレオスタットを使用して制御できます。したがって、ドライバセルの電圧は、測定された電圧と比較して優れている必要があります。

ポテンショメータのアプリケーション

ポテンショメータの用途は次のとおりです。

分圧器としてのポテンショメータ

電位差計は次のように機能します 分圧器 ポテンショメータの両端に印加される固定入力電圧から、スライダーで手動で調整可能な出力電圧を取得します。これで、RL両端の負荷電圧を次のように測定できます。

分圧回路

VL = R2RL。 VS /（R1RL + R2RL + R1R2）

オーディオコントロール

最新の低電力ポテンショメータの最も一般的な用途の1つであるスライド式ポテンショメータは、オーディオ制御デバイスとして使用されます。スライディングポット（フェーダー）とロータリーポテンショメーター（ノブ）の両方が、周波数減衰、ラウドネスの調整、およびオーディオ信号のさまざまな特性のために定期的に使用されます。

テレビ

ポテンショメータを使用して、画像の明るさ、コントラスト、および色応答を制御しました。ポテンショメータは「垂直ホールド」を調整するためによく使用され、受信した画像信号と受信機の内部掃引回路の間の同期に影響を与えました（ マルチバイブレータ ）。

トランスデューサー

最も一般的なアプリケーションの1つは、変位の測定です。可動式の本体の変位を測定するために、ポテンショメータにあるスライド要素に接続されています。本体が動くと、それに応じてスライダーの位置も変化するため、固定点とスライダーの間の抵抗が変化します。これにより、これらのポイント間の電圧も変化します。

抵抗または電圧の変化は、体の変位の変化に比例します。したがって、電圧の変化は体の変位を示します。これは、並進変位と回転変位の測定に使用できます。これらのポテンショメータは抵抗の原理に基づいて動作するため、抵抗ポテンショメータとも呼ばれます。たとえば、シャフトの回転が角度を表し、分圧比を角度の余弦に比例させることができます。

したがって、これはすべてについてです ポテンショメータとは何かの概要 、ピン配置、その構造、さまざまなタイプ、選択方法、特性、違い、長所、短所、およびその用途。この情報をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、この概念に関する質問や 電気および電子プロジェクト 、下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。ここにあなたへの質問があります、回転ポテンショメータの機能は何ですか？