電位計類型和案例

當(dāng)連接軸物理旋轉(zhuǎn)時，電位計和變阻器會使電阻值發(fā)生變化

電阻器提供固定的電阻值，阻止或抵抗電路周圍的電流，以及根據(jù)歐姆定律產(chǎn)生電壓降。電阻器可以制造成具有歐姆的固定電阻值或通過某些外部手段調(diào)節(jié)的可變電阻值。

電位計，通常稱為“電位器”，是一種三端機(jī)械操作的旋轉(zhuǎn)模擬裝置，可用于各種電氣和電子電路。它們是無源器件，這意味著它們不需要電源或額外的電路來執(zhí)行其基本的線性或旋轉(zhuǎn)位置功能。

可變電位器有多種不同的機(jī)械變化，可輕松調(diào)節(jié)控制電路的電壓，電流或偏置和增益控制以獲得零條件。

名稱“電位計”是單詞電位差和計量，來自電子開發(fā)的早期階段。據(jù)認(rèn)為，調(diào)整大線繞電阻線圈計量或測量出一定量的電位差，使其成為一種電壓計量裝置。

今天，電位器比早期大而笨重的可變電阻小得多且精確得多，而且與大多數(shù)電子元件一樣，有許多不同的類型和名稱，包括可變電阻，預(yù)置，微調(diào)，變阻器，當(dāng)然還有可變電位器。

但無論它們的名稱如何，這些設(shè)備都以完全相同的方式運(yùn)行，因為它們的輸出電阻值可以通過機(jī)械觸點或刮水器的運(yùn)動來改變或改變通過一些外部動作。

任何格式的可變電阻通常與某種形式的控制有關(guān)，無論是調(diào)整無線電的音量，車輛的速度，振蕩器的頻率還是準(zhǔn)確的設(shè)置電路校準(zhǔn)，單圈和多圈轉(zhuǎn)向電位器，微調(diào)電位器和變阻器在日常電氣產(chǎn)品中有很多用途。

術(shù)語電位器和可變電阻器經(jīng)常一起使用描述相同的組件，但重要的是要理解兩者的連接和操作是不同的。然而，除了連接到稱為“滑塊”或“擦拭器”的可移動觸點的第三觸點之外，兩者都具有相同的物理特性，因為內(nèi)部電阻軌道的兩端被引出到觸點。

電位計

當(dāng)用作電位計時，如圖所示，連接兩端和刮水器。然后，抽頭的位置提供適當(dāng)?shù)妮敵?a target="_blank">信號（引腳2），該信號將在施加到電阻軌道（引腳1）的一端和另一端（引腳3）的電壓電平之間變化。

電位器是一個三線電阻器件，用作分壓器，產(chǎn)生連續(xù)可變電壓輸出信號，該信號與滑動器沿軌道的物理位置成比例。

可變電阻器

當(dāng)用作可變電阻器時，僅連接電阻軌道的一端（引腳1或引腳3）和滑動端（引腳2） ） 如圖所示。擦拭器的位置用于改變或改變連接在其自身，可動觸點和固定固定端之間的有效電阻量。

有時在未使用端之間進(jìn)行電氣連接是合適的。電阻軌道和雨刷器可以防止開路情況。

然后可變電阻器是一種雙線電阻器件，它提供無限多個電阻值，按比例控制提供給連接電路的電流到達(dá)刮水器沿軌道的物理位置。請注意，用于控制燈或電機(jī)負(fù)載中的極高電路電流的可變電阻稱為變阻器。

電位計類型

可變電位計是一種模擬設(shè)備，由兩個主要機(jī)械部件組成。 1.固定或固定的電阻元件，軌道或線圈，用于定義其電阻值，例如1kΩ，10kΩ等; 2.機(jī)械部件，允許擦拭器或觸點沿電阻軌道的整個長度移動它移動時的電阻值。有許多不同的方法可以通過電氣機(jī)械方式將滑動裝置移過電阻軌道。

但是除了電阻軌道和刮水器外，電位計還包括一個外殼，一個軸，滑塊和一個襯套或軸承?；瑒硬潦闷骰蛴|點的移動本身可以是旋轉(zhuǎn)（角度）動作或線性（直線）動作。可變電位器有四個基本組。

旋轉(zhuǎn)電位器

旋轉(zhuǎn)電位器（最常見的類型）各不相同角運(yùn)動導(dǎo)致的電阻值。旋轉(zhuǎn)連接到軸的旋鈕或刻度盤使內(nèi)部擦拭器圍繞彎曲的電阻元件掃過。旋轉(zhuǎn)電位計最常見的用途是音量控制電位器。

碳旋轉(zhuǎn)電位器設(shè)計用于使用環(huán)形螺母安裝到外殼，外殼或印刷電路板（PCB）的前面板上和鎖緊墊圈。它們還可以有一個單獨的電阻軌道或多個軌道，稱為聯(lián)動電位計，它們都可以使用一個單獨的軸一起旋轉(zhuǎn)。例如，一個雙組合鍋可以同時調(diào)節(jié)無線電或立體聲放大器的左右音量控制。一些旋轉(zhuǎn)電位器包括開關(guān)開關(guān)。

旋轉(zhuǎn)電位器可以產(chǎn)生線性或?qū)?shù)輸出，容差通常為10％到20％。由于它們是機(jī)械控制的，它們可用于測量軸的旋轉(zhuǎn)，但單匝旋轉(zhuǎn)電位計通常提供從最小電阻到最大電阻的小于300度的角運(yùn)動。然而，可以使用多圈電位器（稱為微調(diào)器），以實現(xiàn)更高的旋轉(zhuǎn)精度。

多圈電位器允許軸從一端旋轉(zhuǎn)超過360度的機(jī)械行程。電阻軌道到另一個。多匝鍋更昂貴，但非常穩(wěn)定，高精度主要用于修剪和精確調(diào)整。兩個最常見的多圈電位器是3轉(zhuǎn)（1080 o ）和10轉(zhuǎn)（3600 o ），但是5轉(zhuǎn)，20轉(zhuǎn)和更高25轉(zhuǎn)電位器有各種歐姆值。

滑塊電位器

滑塊電位器，或滑塊 - 電容器設(shè)計用于通過線性運(yùn)動改變其接觸電阻值，因此滑塊觸點的位置與輸出電阻之間存在線性關(guān)系。

主要使用滑動電位器在各種專業(yè)音頻設(shè)備中，如錄音室混音器，推子，圖形均衡器和音頻控制控制臺，允許用戶從塑料方形旋鈕的位置或手指抓住幻燈片的實際設(shè)置。

滑塊電位計的主要缺點之一是它們具有長的開口槽，以允許擦拭器凸耳沿著電阻軌道的整個長度自由地上下移動。這個開口槽使得內(nèi)部的電阻軌道容易受到灰塵和污垢的污染，或者來自用戶手中的汗液和油脂的污染。開槽氈蓋和屏幕可用于最大限度地減少電阻軌道污染的影響。

由于電位計是將機(jī)械位置轉(zhuǎn)換為比例電壓的最簡單方法之一，它們也可用作電阻位置傳感器，也稱為線性位移傳感器?；瑒犹架壍离娢挥嫓y量精確的線性（直線）運(yùn)動，線性傳感器的傳感器部分是連接到滑動觸點的電阻元件。該接觸又通過桿或軸附接到待測量的機(jī)械機(jī)構(gòu)。然后，幻燈片的位置相對于被感測的量（被測量）而改變，這又改變了傳感器的電阻值。

預(yù)設(shè)和修剪器

預(yù)置或微調(diào)電位器是小型“設(shè)置 - 忘記”型電位器，可以很容易地對電路進(jìn)行非常精細(xì)或偶然的調(diào)整（例如用于校準(zhǔn)）。單圈旋轉(zhuǎn)預(yù)置電位器是標(biāo)準(zhǔn)可變電阻器的微型版本，設(shè)計用于直接安裝在印刷電路板上，并通過小刀片螺絲刀或類似的塑料工具進(jìn)行調(diào)整。

通常，這些線性碳軌道預(yù)設(shè)罐具有開放的骨架設(shè)計或封閉的方形形狀，一旦電路調(diào)整和出廠設(shè)置，就會保留在此設(shè)置，只有在電路設(shè)置發(fā)生一些變化時才會再次調(diào)整。

由于采用開放式結(jié)構(gòu)，骨架預(yù)設(shè)容易受到機(jī)械和電氣退化的影響，因此不會影響性能和精度，因此不適合連續(xù)使用，因此，預(yù)設(shè)的鍋只能機(jī)械地進(jìn)行幾百次操作。然而，它們的低成本，小尺寸和簡單性使它們在非關(guān)鍵電路應(yīng)用中很受歡迎。

預(yù)設(shè)可以在一圈內(nèi)從最小值調(diào)整到最大值，但對于某些電路或設(shè)備這么小調(diào)整范圍可能太粗糙，無法進(jìn)行非常靈敏的調(diào)整。然而，多圈可變電阻器通過使用小螺絲刀移動雨刷臂一些匝數(shù)來操作，范圍從3圈到20圈，可以進(jìn)行非常精細(xì)的調(diào)整。

微調(diào)電位器或“微調(diào)電位器”是具有線性軌道的多匝矩形器件，設(shè)計用于通過通孔或表面安裝直接安裝和焊接到電路板上。這為修剪器提供了電氣連接和機(jī)械安裝，并將軌道封裝在塑料外殼內(nèi)，避免了與骨架預(yù)設(shè)相關(guān)的灰塵和污垢問題。

變阻器

變阻器是電位器世界的大男孩。它們是兩個連接可變電阻，配置為在其歐姆范圍內(nèi)提供任何電阻值，以控制通過它們的電流。

理論上，任何可變電位器都可配置為變阻器，通常為變阻器是大功率，線繞可變電阻器，用于大電流應(yīng)用，因為變阻器的主要優(yōu)點是它們具有更高的額定功率。

當(dāng)可變電阻器用作雙端變阻器時，僅位于端部端子和可動觸頭之間的總電阻元件的部分將是耗散功率。而且，與配置為分壓器的電位計不同，流過變阻器電阻元件的所有電流也都通過抽頭電路。然后，擦拭器在該導(dǎo)電元件上的接觸壓力必須能夠承載相同的電流。

電位計有多種技術(shù)可供選擇，如：碳膜，導(dǎo)電塑料，金屬陶瓷，線繞等。或者，電位計或可變電阻器的“電阻”值與從一個固定端子到另一個固定端子的整個固定電阻軌道的電阻值有關(guān)。因此，額定值為1kΩ的電位器的電阻軌道將等于1kΩ固定電阻的值。

最簡單的形式，電位器的電氣操作可視為與兩個電阻相同與滑動觸點串聯(lián)，改變這兩個電阻的值，使其可以用作分壓器。

在我們關(guān)于串聯(lián)電阻的教程中，我們看到相同的電流流過串聯(lián)電路，因為電流只有一條路徑，我們可以應(yīng)用歐姆定律來找出串聯(lián)鏈中每個電阻的電壓降。然后，串聯(lián)電阻電路充當(dāng)分壓器網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。

分壓器串聯(lián)電路

在上面的這個例子中，兩個電阻在電源上串聯(lián)連接在一起。由于它們是串聯(lián)的，因此等效或總電阻R T 等于兩個獨立電阻的總和，即：R 1 + R 2 。

同樣是一個串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，相同的電流流經(jīng)每個電阻，因為它無處可去。然而，由于電阻器的歐姆值不同，每個電阻器上給出的電壓降將不同。這些電壓降可以使用歐姆定律計算，其總和等于串聯(lián)鏈上的電源電壓。所以在這個例子中，V IN = V R1 + V R2 。

電位計示例No1

250歐姆的電阻與750歐姆的第二電阻串聯(lián)，使250歐姆的電阻連接到12伏的電源，750歐姆的電阻接地（0v）。計算總串聯(lián)電阻，流經(jīng)串聯(lián)電路的電流以及750歐姆電阻上的壓降。

在這個簡單的分壓器示例中，發(fā)現(xiàn)R 2 上產(chǎn)生的電壓為9伏。但是通過改變兩個電阻中的任何一個的值，理論上電壓可以是0V和12V之間的任何值。這個兩電阻串聯(lián)電路的想法，我們可以改變?nèi)魏我粋€電阻的值，以獲得不同的電壓輸出是電位器操作背后的基本概念。

這次與電位器的區(qū)別是為了在輸出端獲得不同的電壓，電位器電阻軌道的總電阻R T 值不會改變，只有在擦拭器移動時形成兩個電阻的比例。

因此，電位計可移動抽頭提供的輸出在軌道一端的電壓和另一端的電壓之間變化，通常分別在最大值和零之間，如圖所示。

電位器作為分壓器

當(dāng)電位器電阻降低（游標(biāo)向下移動）時，引腳2的輸出電壓降低，產(chǎn)生更小的電壓R 2 上的電壓降。同樣，當(dāng)電位計電阻增加（擦拭器向上移動）時，引腳2的輸出電壓增加，產(chǎn)生更大的電壓降。然后，輸出引腳上的電壓取決于抽頭的位置，該電壓降值從電源電壓中減去。

電位計示例No2

A 270 o 單圈1.5kΩ碳軌道旋轉(zhuǎn)電位器需要從9伏電池提供6伏電源。計算，1。刮水器在軌道上的角度位置，以度為單位，以及2.刮水器兩側(cè)的阻力值。

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然后刮水器角位置為180 o 或2/3 rds 輪換。

2。電位器電阻值：

然后，抽頭兩側(cè)的電阻值為R 1 =500Ω且R 2 =1000Ω。我們還可以通過使用上面的分壓器公式確認(rèn)這些值是正確的：

然后我們可以看到當(dāng)用作變量時在分壓器中，輸出電壓將是輸入電壓的某個百分比值，輸出電壓量與可動擦拭器相對于一個端子的物理位置成比例。因此，例如，如果從一個端子到抽頭的電阻是總電阻的30％，那么該部分上的抽頭引腳上的輸出電壓將是電位器兩端電壓的30％，這種情況總是如此對于線性電位器。

加載抽頭

在上面的簡單分壓器示例中，我們計算了R 1 和R 2的值分別為500Ω和1000Ω，在抽頭端子（引腳2）上產(chǎn)生6伏電壓，抽頭角位置為180 o 。我們假設(shè)電位器已卸載并產(chǎn)生線性直線輸出，因此V OUT =θV IN 。

但是，如果我們是通過連接電阻性負(fù)載R L 來加載雨刷端子，輸出電壓不再是6伏，因為負(fù)載電阻R L 與R有效并聯(lián) 2 ，較低的1000Ω部分，因此影響分壓器網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載部分的總電阻值。

考慮如果我們將3kΩ負(fù)載電阻連接到刮水器輸出端子會發(fā)生什么。

負(fù)載電位器刮水器

因此我們可以看到，通過在電位器輸出的端子之間連接一個負(fù)載，在這個例子中，電壓降低了，從所需的6伏特到5.4伏特作為3kΩ的負(fù)載效應(yīng)電阻給出并聯(lián)等效電阻，R P 為750Ω而不是原來的1kΩ。

顯然，連接負(fù)載的電阻越高或越低，負(fù)載效應(yīng)越大或越小在刮水器上。因此，與僅為幾歐姆的值相比，兆歐范圍內(nèi)的負(fù)載電阻將產(chǎn)生非常小的影響。因此，要將輸出電壓恢復(fù)到原來的6伏電壓，需要對電位器抽頭位置進(jìn)行小幅調(diào)整（在這種情況下為18 o ），因為現(xiàn)在R T 相等至1250Ω（500 + 750）。

變阻器

到目前為止，我們已經(jīng)看到可變電阻器可配置為分壓器電路，其名稱為電位。但我們也可以配置一個可變電阻來調(diào)節(jié)電流，這種類型的配置通常稱為變阻器。

變阻器是雙端可變電阻，配置為僅使用一個終端和雨刷終端。未使用的終端可以保持未連接狀態(tài)或直接連接到游標(biāo)。它們是線繞裝置，其包含緊密線圈的重型漆包線，其以階梯狀增量改變阻力。通過改變電阻元件上的擦拭器的位置，可以增加或減少電阻量，從而控制電流量。

然后變阻器通過改變電流值來控制電流。電阻使其成為真正的可變電阻器。使用變阻器的典型例子是模型火車組的速度控制或Scalextric是通過變阻器的電流量由歐姆定律控制。然后，變阻器的定義不僅取決于它們的電阻值，還取決于它們的功率處理能力，如P = I 2 * R。

變阻器作為電流調(diào)節(jié)器

在上圖中，變阻器的有效電阻位于端子引腳3和引腳2的滑動端之間。如果引腳1如果沒有連接，引腳1和引腳2之間的軌道電阻是開路的，對負(fù)載電流的值沒有影響。相反，如果引腳1和引腳2連接在一起，那么電阻軌道的那部分就會短路，并且再次對負(fù)載電流的值沒有影響。

當(dāng)變阻器控制電流時，那么根據(jù)定義，它們應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦u定以處理連續(xù)負(fù)載電流?？梢詫⑷穗娢挥嬇渲脼殡p端變阻器，但碳基電阻軌可能無法通過負(fù)載電流。此外，電位器的滑動觸點通常是最薄弱的點，因此最好盡可能少地通過滑動器吸取電流。

但是請注意，如果負(fù)載電阻，變阻器不適合控制負(fù)載電流，R L 遠(yuǎn)高于變阻器電阻的全值。即R L >> R RHEO 。負(fù)載電阻的電阻值必須遠(yuǎn)低于變阻器的電阻值，以允許負(fù)載電流流動。

通常，變阻器是用于電源應(yīng)用的高瓦數(shù)電子機(jī)械可變電阻器，其電阻元件為通常由厚電阻線制成，適合承載最大電流，I當(dāng)其電阻，R最小時。

線繞變阻器主要用于電源控制應(yīng)用，如燈，加熱器或電機(jī)控制電路，以調(diào)節(jié)用于速度控制的勵磁電流或直流電機(jī)的啟動電流等。有許多類型的變阻器，但最常見的是旋轉(zhuǎn)環(huán)形類型，它們采用開放式結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻，但也可提供封閉式。

滑塊變阻器

管狀滑塊變阻器也可在學(xué)校和大學(xué)的物理實驗室和實驗室中找到。這些線性或滑動類型使用纏繞在絕緣管狀成形器或圓柱體周圍的電阻絲。安裝在上方的滑動觸點（銷2）向左或向右手動調(diào)節(jié)，以增加或減小變阻器的有效阻力，如圖所示。

與旋轉(zhuǎn)電位器一樣，也可提供多組式滑塊變阻器。在某些類型中，對電阻線進(jìn)行固定電連接，以在任何兩個端子之間提供固定的電阻值。這種中間連接通常稱為“tappings”，與變壓器上使用的名稱相同。

線性或?qū)?shù)電位計

最流行的可變電阻和電位計類型是線性的類型或線性錐形，其在引腳2處的電阻值在調(diào)整時線性變化，產(chǎn)生表示直線的特性曲線。也就是說，電阻軌道沿著軌道的整個長度具有相同的每個旋轉(zhuǎn)角度的電阻變化。

因此，如果擦拭器旋轉(zhuǎn)其總行程的20％，則其阻力為20％。最大值或最小值。這主要是因為它們的電阻軌道元件由碳復(fù)合材料，陶瓷金屬合金或?qū)щ娝芰项惒牧现瞥?，這些材料在整個長度上具有線性特性。

但電位器的電阻元件可能并不總是如此當(dāng)調(diào)整刮水器時，產(chǎn)生直線特性或在整個行程范圍內(nèi)產(chǎn)生線性電阻變化，但可以產(chǎn)生所謂的電阻對數(shù)變化。

對數(shù)電位器基本上非常受歡迎非線性或非比例類型的電位計，其電阻以對數(shù)方式變化。對數(shù)或“對數(shù)”電位計通常用作音頻應(yīng)用中的音量和增益控制，其中衰減以分貝的對數(shù)比率變化。這是因為對人耳聲音水平的敏感度具有對數(shù)響應(yīng)，因此是非線性的。

如果我們在哪里使用線性電位器來控制音量，它會給耳朵留下印象大多數(shù)音量調(diào)節(jié)僅限于花盆軌道的一端。然而，對數(shù)電位器給出了在音量控制的整個旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)更均勻和平衡的音量調(diào)節(jié)的印象。

因此調(diào)節(jié)時對數(shù)電位器的操作是產(chǎn)生一個緊密匹配的輸出信號人耳的非線性靈敏度使音量水平聽起來好像線性增加。然而，一些更便宜的對數(shù)電位器在電阻變化中更具指數(shù)性而不是對數(shù)，但仍稱為對數(shù)，因為它們的電阻響應(yīng)在對數(shù)尺度上是線性的。除對數(shù)電位器外，還有反對數(shù)電位器，它們的電阻最初會迅速增加，但隨后會平穩(wěn)。

所有電位器和變阻器都可選擇不同的電阻軌道或模式，已知作為規(guī)律，是線性的，對數(shù)的或反對數(shù)的。這些術(shù)語通常分別縮寫為 lin ， log 和 anti-log 。

確定特定電位器的類型或規(guī)律的最佳方法是將罐軸設(shè)置到其行程的中心，即大約一半，然后測量從雨刮器到末端的每一半的電阻。如果每一半都具有或多或少相等的電阻，則它是線性電位計。如果電阻似乎以單向約90％和另一方10％分開，則可能是對數(shù)電位計。

電位計摘要

在本教程中關(guān)于電位計，我們已經(jīng)看到電位計或可變電阻器基本上由一個電阻軌道組成，電阻軌道的兩端連接，第三個端子稱為雨刷，雨刷的位置劃分電阻軌道。通過旋轉(zhuǎn)軸或使用螺絲刀機(jī)械地調(diào)整刮水器在軌道上的位置。

可變電阻器可分為兩種操作模式中的一種 - 可變分壓器或可變電流變阻器。電位器是用于電壓控制的三端器件，而變阻器是用于電流控制的雙端器件。

我們可以在下表中總結(jié)這一點：

然后電位器，微調(diào)器和變阻器是機(jī)電設(shè)備，其設(shè)計使其電阻值可以很容易地改變。它們可以設(shè)計為單圈盆，預(yù)置，滑塊或多圈修剪器。線繞變阻器主要用于控制電流。電位計和變阻器也可作為多組裝置使用，可分為線性錐形或?qū)?shù)錐形。

無論哪種方式，電位計都能為線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供高精度的傳感和測量。它們的輸出電壓與刮水器位置成正比。電位器的優(yōu)點包括低成本，簡單的操作，大量的形狀，尺寸和設(shè)計，可用于各種不同的應(yīng)用。

然而，作為機(jī)械設(shè)備，它們的缺點包括滑動接觸刮水器和/或軌道的最終磨損，有限的電流處理能力（與變阻器不同），電力限制和旋轉(zhuǎn)角度限制為小于270度單轉(zhuǎn)盆。