Как работает переменный резистор и схема подключения

Потенциометрами называют регулируемые делители напряжения для настройки его при подаче на запитываемый прибор при постоянном токе. Другие названия — переменный или подстроечный резистор, но при этом надо отличать режим реостата. Сопротивление детали, а, соответственно, и мощность напряжения можно менять, тем самым настраивая определенную функцию обслуживаемого прибора. Именно потенциометрами регулируется сила света ламп (диммеры), светодиодов, звук (простые селекторы или эквалайзеры), скорость вращения вентиляторов, небольших электромоторчиков. Органы управления данных радиодеталей известные всем: поворачивающиеся ручки или ползунки (на старых музыкальных центрах, телевизорах, магнитофонах), могут применяться программные решения (через микросхемы), есть и автоматический, регулируемый автоматикой, потенциометр.

Понятие потенциометра

В статье будем применять такие сокращения:

• ПТ и РС — потенциометр, реостат;
• I — ток;
• U — напряжение;
• R — сопротивление (сопр.).

Другие названия потенциометра:

• резистор: подстроечный или переменный (подстроечник, переменник). Это два разных типа одной и той же рассматриваемой детали, их надо различать, но иногда эти названия применяют как общее наименование. Тут имеются ввиду эти детали в режиме потенциометра, а не реостата. По умолчанию будем подразумевать их в таком варианте включения;
• делитель напряжения. Название наиболее правильно отображает понятие, что такое потенциометр.

Делитель напряжения это тот же резистор, деталь создана по его типу и по аналогичному принципу. Но обычный такой элемент («постоянный» «fixed») обеспечивает фиксированную величину сопротивления, блокирующего ток на цепи, сопротивляющегося ему, тем самым по закону Ома понижая его.

Переменный/настроечный же резистор имеет пластинку (наподобие автомобильного дворника, скребка) или подобный элемент, бегающий с постоянным (скользящим) контактом по резистивной (чувствительной) части. Таким образом осуществляется изменение сопротивления, а главное, деление напряжения, то есть его регулировка, уменьшение/увеличение. Поэтому такие радиодетали называют «делителями напряжения». Ниже на рис. обозначение детали западного стандарта:

Название потенциометр постоянного тока — это совокупность словосочетаний «разность потенциалов» и «метр» — измеряю, термин появился на заре развития электроники и подразумевает прибор измерительного характера. При настройке габаритных резистивных катушек с проволочными обмотками свойство детали использовалось для замеров значений разности потенциалов, что относило ее к измерительным типам. Так оно и есть, просто теперь данные качества приспособлены к регулировке напряжения. Этот аспект применения быстро стал главным и 95 % таких элементов, а то и больше, изготовляются именно для управления электропараметрами.

Графическое обозначение

По стандарту существует несколько вариантов условного графического обозначения (УГО) различных переменных резисторов.

На рисунке изображены УГО, применяемые в Европе и России. Первые два – это общее обозначение, третье – сопротивление с линейной характеристикой зависимости от угла поворота ручки управления, четвёртое – сопротивление с нелинейной зависимостью. Первый и второй тип резисторов применяют для включения по схеме потенциометра, а третий и четвёртый – по схеме регулятора.

Подстроечный резистор, обозначение которого приведено ниже, по стандарту изображается двумя способами.

Первым знаком обозначаются резисторы, выполняющие роль регуляторов тока. Второй способ предназначен для резисторов, включенных по схеме потенциометра.

В США, Японии и некоторых других странах применяются другие УГО.

Принципиальных отличий нет, но хорошо знать и те и другие обозначения.

Особенности регулировки электропараметров

Для понимания работы переменных резисторов надо знать, что всегда — при режиме реостата, потенциометра — меняется и напряжение, и ток (U пропорционально зависит от I). Оба алгоритма работы основываются на изменении сопротивления (R), которое остается независимым от указанных величин. Но именно его регулировка на переменнике уменьшает/увеличивает U и I.

Делители напряжения — это резисторы не с фиксированным значением сопр. (числом Ом) на нем, а с переменным, выставляемым дополнительным рычажком (скребком). Это обычный элемент электросхем, электроники, бытовых приборов. Элементы управления знакомые всем — круглые небольшие ручки, ползунки, бегунки, селекторы.

Основные параметры

Выбирать переменный резистор необходимо не только по стандартным параметрам — сопротивлению, рассеиваемой мощности и допустимой погрешности. Как вы уже, наверное, поняли, придется еще и другие принять во внимание:

• Диапазон изменения сопротивлений. Стоит обычно две цифры — минимальная и максимальная.
• Рабочая температура.
• Тепловое сопротивление. Показывает насколько увеличивается сопротивление при нагреве.
• Эффективный угол поворота регулятора.

Параметры мощных переменных резисторов

Конечно, основные параметр важны и именно они являются определяющими. Но стоит обращать внимание и на температурный режим. Если оборудование будет работать в помещении, важно, чтобы резистор не перегревался. Для техники, которая будет эксплуатироваться на открытом воздухе, важен нижний диапазон — если предусматривается работа в зимнее время, они должны переносить минусовые температуры.

Где и для чего используются делители напряжения

ПТ нормируют напряжение, чаще их используют для регулировки параметров приложения (обслуживаемого оборудования) в рамках нормальных значений, на которые оно рассчитано, когда такая функция заложена в нем самом, например, громкость звука, обороты вентилятора. Чаще встречается модель с ручной регулировкой, но есть и автоматический интегрированный потенциометр.

Также ПТ применяют, когда необходимо установить нужный режим оборудования в сложных условиях, когда определенный уровень электропараметров может вывести из строя приложение или для исследований, в целях ТО, ремонта, экспериментов, наладки.

Увеличение/уменьшение U, подаваемого на нагрузку, которое также тянет за собой изменения тока, осуществляется потенциометрами или реостатами. Разницу между ними мы рассмотрим ниже. Фактически эти термины обозначают не саму деталь (это во всех случаях переменный резистор), а режимы ее включения на схеме.

Наиболее характерные примеры, что регулируют:

• мощность и другие параметры (настройка эквалайзерами) звука, яркости/оттенков видео, света (диммеры);
• скорость маломощных электромоторчиков бытовых приборов, игрушек;
• вентиляторы с настройкой скорости оборотов имеют делители напряжения. Даже те, у которых интенсивность вращения подразумевается, как выставленная на постоянную работу с определенным значением? часто имеют подстроечник на микросхеме;
• частота генераторов;
• калибровка электроцепей, на микросхемах для настройки электропараметров по напряжению (выходной его мощности).
• прецизионный, в том числе автоматический высокоточный потенциометр применяется в датчиках углового, линейного перемещения.

Переменники/подстроечники применяются везде, где требуется регулировка выходного напряжения. Но надо понимать, что такой приборчик нужен только для высокоомной нагрузки и малых токов. Там, где эти параметры большие используют реостаты. Например, в диммере может стоять ПТ, но если лампа накаливания мощная, то он будет бесполезен и надо применить РС. Аналогично и по электромоторам: слабомощные могут регулироваться ПТ, но на мощных силовых установках на транспортных средствах стоят РС. Для того чтобы изучить где, что применять, надо делать вычисления по формулам з-на Ома.

Особенности переменных резисторов в 10 кОм

Сегодня на радио рынках можно встретить большое количество элементов для составления схемы. Наиболее востребованным является переменный резистор 10 кОм. Он бывает переменным, проволочным или регулировочным. Основная его отличительная особенность – одинарная однооборотность. Этот тип резисторов предназначен для работы в электрической цепи, где есть постоянный или переменный ток.

Номинальные показатели мощности составляют 50 вольт, а сопротивление — 15 кОм. Эти элементы производились в середине восьмидесятых годов, поэтому сегодня их можно найти не только в специализированных магазинах, но также и в старых схемах радиоприемников. Переменный резистор 10 кОм имеет несколько функциональных и возможных аналогов.

Потенциометр и реостат: в чем разница

РТ рассмотрим подробно, так как в процессе раскроются и свойства потенциометров. Итак, тот же переменный резистор можно монтировать на схему по двум вариантам, создается два режима:

• параллельное включение — ПТ. Подключение потенциометра использует обычно все 3 контакта.
• последовательное — реостат. Используются только 2 контакта.

«Потенциометр» и «реостат» это просто разные варианты включения одного и того же переменного резистора в схему, соответственно, последовательно или параллельно. Обе детали работают именно с R, U, I. Но пропорциональность изменений разная, в первом случае в большей мере регулируется напряжение, во втором — ток.

Реостат имеет два выхода, потенциометр — три (если применяется как первый, то подключают только два контакта). То есть РС включается в схему как обычный резистор. Оба не поляризованные, могут работать в обратном порядке.

ПТ и РС подключаемые по-разному. Второй, в отличие от первого, обычно прибор промышленный или на мощном оборудовании. В некоторых школах проводили уроки с реостатом, поэтому его форму может кто-то и помнит: габаритная керамическая трубка с нихромовой обмоткой и ползунком на среднем выводе, который никуда не подключается. РС имеет большую мощность (пропускает мощный ток) и малое сопротивление (до десятков Ом). Имеет значительную индуктивность, что учитывают в ВЧ приборах.

Делители напряжения обычно маломощные, поэтому на роль РС они редко подходят, переменники до 10 Вт при производстве позиционируются как первые, от 10 Вт — как вторые.

Переменник как реостат

РС изменяет общее сопр. цепи — тут важно именно это свойство, оно используется в полном наиболее эффективном виде для управления (ограничения) током.

В схему включается только последовательно: так включенный переменник называется реостатом (это режим работы).

Можно сделать представление схемы как таковой, состоящей из двух обычных резисторов, включенных последовательно, то есть ползунок делит катушку РС на указанные элементы. Осуществляя регулировку R уменьшают/увеличивают параметры этих резисторов и, соответственно, тока на цепи.

Что такое резистор с изменяемым (переменным) сопротивлением

Среди радиоэлементов существуют детали, которые могут изменять свой основной параметр. Именно такими являются переменные или регулируемые резисторы. Они отличаются от постоянных тем, что их сопротивление можно плавно менять практически от нуля до определенного значения. Изменение происходит путем механического перемещения ползунка.

Регулируемые или переменные резисторы — виды и размеры разные

Есть у переменных резисторов разновидности — подстроечные и регулировочные. Чем отличаются переменные резисторы от подстроечных? Тем что подстроечные рассчитаны на небольшое количество регулировок. У некоторых моделей их количество может исчисляться сотнями или десятками (например, у НР1-9А перемещать ползунок можно не более 100 раз). Если посмотреть на таблицу ниже, можно увидеть что у некоторых подстроечных SMD резисторов циклов регулировки всего 10.

Пример характеристик подстроечных резисторов SMD

У переменных резисторов этот показатель значительно выше. Количество перемещений регулятора может исчисляться десятками и даже сотнями тысяч. Так что использовать подстроечные резисторы вместо переменных явно не стоит.

Основной недостаток переменных резисторов — их недолговечность. Контакт между резистивным слоем и щеткой постепенно ухудшается. Для акустической аппаратуры это может выражаться во все усиливающихся шумах, при подстройке частоты в радиоприемниках все тяжелее «поймать» нужную длину волны и т.д.

Анимация дает понять, как работает переменный резистор и почему выходит из строя

Переменный резистор как потенциомер

Уместное и более корректное другое название ПТ — делитель напряжения. Если взять вышеуказанную схему, то это также 2 и больше резисторов с последовательным соединением, но такой узел из них (цепочка) подключается параллельно источнику, что позволяет регулировкой их сопротивления получать именно напряжение, требуемое для нагрузки.

Разница в сфере применения

Потенциометр обладает низкой мощностью, применяется для сравнительно слабых по энергопотреблению устройств: телевизоры, аудиотехника, маломощные диммеры, регуляторы нагрева теплого пола, бойлеров, как преобразователи, для регулировки частоты оборотов слабых моторов, для вентиляторов, например, компьютерных кулеров, систем вентиляции.

Применение РС охарактеризуем выборкой из тематического сайта:

Сферы использования на первый взгляд подобные ПТ, но это не так: РС используются там, где большие токи и работа устройств зависит от них: мощные электроинструменты, электродвигатели транспортных средств и производственные, в промышленности.

Можно сказать, что переменник для ламп, работающих с большими токами и таких же нагрузок в виде электродвигателей, для электропечей, станков применяется только в режиме реостата.

Наиболее понятное объяснение различия в применении

При потенциометре ток от источника тратится выше в несколько раз, чем нужно нагрузке. При РС значение этой величины равно таковой на нагрузке. Поэтому последний применяется для настройки I и U на низкоомных нагрузках, они имеют закономерность — потребляют сравнительно более мощные токи, а потенциометры — для высокоомных, так как они обычно питаются этой величиной с небольшим значением.

Особенности по внешнему виду

Переменник может быть и тем и другим, но если он изготовляется под режим реостата, то имеет характерный для него типоразмер: с двумя выводами, с крупной резистивной частью (обмоткой), обычно это большой, толстый, тяжелый проволочный резистор и его форма намного габаритнее, чему у деталей для ПТ.

Надо различать термины, так как иногда в разных источниках возникает путаница: например, фраза «потенциометр в режиме реостата» не совсем корректная, поскольку это обозначение двух разных включений, но словосочетание «переменный резистор в режиме реостата (или потенциометра)» правильное. Хотя часто встречаются ошибочные лексические образования даже на сайтах технической тематики, но тут главное, чтобы пользователь различал, о чем речь.

Если у детали два выхода, то ее состояние — только РС, если же три, то такую деталь теоретически можно использовать как его (мы это описали выше), но в реальности она предназначена именно для режима ПТ.

Подстроечные резисторы.

Подстроечные резисторы являются разновидностью переменных и служат для разовой и точной настройки радиоэлектронной аппаратуры в процессе ее монтажа, наладки или ремонта. В качестве подстроечных используют как переменные резисторы обычного типа с линейной функциональной характеристикой, ось которых выполнена «под шлиц» и снабжена стопорным устройством, так и резисторы специальной конструкции с повышенной точностью установки величины сопротивления.

В основной своей массе подстроечные резисторы специальной конструкции изготавливают прямоугольной формы с плоским

или
кольцевым
резистивным элементом. Резисторы с плоским резистивным элементом (
а
) имеют поступательное перемещение контактной щетки, осуществляемое микрометрическим винтом. У резисторов с кольцевым резистивным элементом (
б
) перемещение контактной щетки осуществляется червячной передачей.

При больших нагрузках используются открытые цилиндрические конструкции резисторов, например, ПЭВР.

На принципиальных схемах подстроечные резисторы обозначаются также как и переменные, только вместо знака регулирования используется знак подстроечного регулирования.

Алгоритм работы потенциометра, сравнение его с таковым у реостата

Уместно раскрыть принцип работы одновременно для ПТ, РС, так как речь идет, по сути, об одной детали в разных режимах:

Принципы работы раскрываются закономерностями процесса изменения тока и напряжения. Для реостата за нагрузку возьмем лампочку (на схемах выше). С ростом сопр. на РС то же происходит и с общим сопр. (Rобщ), а такой же ток понижается. Следовательно, и I на нагрузке, и напряжение на ней падают.

Уменьшение/увеличение тока в цепи не обратно пропорциональное таковым у сопр. РС, поскольку кроме настраиваемого R реостата, есть еще R, но неизменное — на нагрузке. Только когда Rреост >>Rн, эти величины будут меняться с близкой к обратной пропорциональностью. Наоборот, если же Rреост<

Теперь объясним действие в процессе описания, как меняется U нагрузки: общее значение на источнике тока (Uист = Uн + Upеост) между РТ и U пропорционально их R:

При понижении такового на РС возникает перераспределение общего U и при этом U нагрузки, а, следовательно, и I через нее повышается.

Теперь перейдем к потенциометру. Это тот же реостат, но подключенный по-другому и наиболее точно отображает его суть название «делитель напряжения».

ПТ регулирует ток и напряжение на высокоомном (на этом акцентируем) оборудовании, то есть при таком параметре применение РС нецелесообразное, а то и вовсе невозможное. Переменный резистор как ПТ подсоединяется к источнику нижними клеммами A и B, являющие собой концы обмотки, заключенные (обжатые) удобными для включения в цепь способом. В отличие от РС клемма С подсоединятся к потребителю и на нее также выведены A и B.

Принцип действия ПТ:

• напряжение подводится на весь такой резистор;
• но для потребителя снимается только его часть, которую можно регулировать, перемещая ползунок D между точками A и B;
• при этом указанная величина нагрузки Uн будет изменяться от 0 до максимального U источника.

U на потребителе может колебаться с прямой пропорциональностью к длине сегмента ^АС, но может обладать и более сложной зависимостью U = f(l), определяемой соотношением R нагрузки и R потенциометра. Есть такие закономерности:

Назначение

Резисторы ‒ пассивный элемент электрической цепи, не преобразующий энергию из одного вида в другой. Они обладают активным сопротивлением. Их основной характеристикой является номинальная резистентность. Не менее важна такая характеристика, как мощность.

Переменные резисторы могут менять сопротивление с помощью доступного регулировочного органа. Выступают регулятором тока или напряжения.

У подстроечных резисторов имеется орган управления, с помощью которого изменяется сопротивление, но он недоступен для ручной настройки. Для этого надо применять специальную отвёртку. Эти резисторы применяются только для настройки режимов работы технического устройства и не предназначены для частого использования.

Расчет, подбор параметров потенциометра

Итак, потенциометр предназначен для регулировки напряжения именно на высокоомной нагрузке – она должна иметь сопр. выше, чем ПТ, иначе количество Вольт будет определяться ею же, функция регулировки пропадет.

Основные особенности по расчету ПТ такие:

• сопр. ПТ должно быть намного меньшим (Rпот<< Rн), чем у нагрузки. Это не обязательно, но при несоблюдении, дальнейшие исчисления усложнятся – придется учитывать ток на ней. Рекомендовано значения ниже как минимум в 10 раз, но лучше — в 20, 30, 100. Чем меньше, тем лучше, но не чрезмерно, иначе не будут выполнены требования следующих пунктов;
• U токового источника должно подходить, ПТ должен выдерживать его (Iном.пот×Rпот) > Uист. При этом количество Ампер, текущих через переменник (Iпот = Uuст/Rпот) должно быть меньшим номинала детали по току;
• ток, проходящий через ПТ (Iпот = Uuст /Rпот), не должен быть выше номинала по таковому источника (Iпот < Iном. ист.);
• если есть несколько ПТ и все они подходят под указанные выше условия, то берут изделие с большим сопротивлением — оно будет потреблять меньший ток, что особенно значимо при применении с гальваническими батареями, АКБ.

Еще нюанс регулировки тока и напряжения реостатом и потенциометром:

• оба позволяют получать на нагрузке U равное или ниже U источника;
• но с ПТ можно понижать указанную выше величину до 0, чего чрезвычайно сложно, почти невозможно, добиться от РС.

Важность мощности рассеяния

При подборе переменного резистора учитывают в первую очередь номинал по сопротивлению, но таковому по току, иными словами, мощности рассеяния, не менее важно уделить внимание. Два параметра взаимосвязанные. Объясним на примере. Схема содержит резистор с определенным R, но выясняется, что это значение должно быть значительно ниже, то есть деталь надо заменить.

Ставят элемент со значительно меньшим R, и, казалось бы, проблема решена, но тут возникает опасность, связанная с игнорированием закона Ома. R на резисторе было значительным, U цепи фиксированное. При понижении номинала переменника общее R линии упало, как следствие, ток возрос. Если поставить ПТ с прежней мощностью рассеяния, то при увеличенном I он может не выдержать нагрузки, последствия традиционные — перегрев, вплоть до возгорания.

Приблизительная норма: при номинале в 10 Ом по цепи должен протекать ток около 1 А — это мощность, рассеиваемая резистором. При выборе обязательно надо смотреть эту допустимую величину для детали.

Типы потенциометров и их характеристика

В современной электронике принято использовать такие типы устройств:

• изделия с однополярным питанием;
• изделия двухполярным питанием;
• механические изделия;
• электронные изделия.

Потенциометры с однополярным питанием

Такие изделия оснащены специальными реостатными ключами. Все виды резисторов в этом случае необходимо использовать только пассивного типа. Двигающиеся контакты устройства обладают большой проводимостью электрического тока. Значение полосы пропускания электронного ключа напрямую зависит от частоты среза. Этот параметр обычно не превышает 2100 килогерц. Подобные характеристики потенциометров очень часто применяются для регулировки тембра.

Потенциометры с двухполярным питанием

Изделия с двухполярным питанием применяются только в вычислительных изделиях. Главной особенностью подобных устройств является большой уровень максимального сопротивления. Электронные ключи для такой аппаратуры необходимо использовать лишь реостатного типа. Внизу изделия находится несколько выводов для подсоединения к электрической схеме. Настройка устройства проводится на специальной мостовой аппаратуре. Значение разброса сопротивления не превышает двух процентов. Отрицательное электрическое напряжение устройства имеет значение не более 4 вольт.

Механические потенциометры

Механическим потенциометром называется изделие для регулирования электрического тока, которое оборудовано специальным поворотным контроллером. Внизу устройства находятся несколько выводов. Электронные ключи нужно использовать резистивного типа. А также в таких изделиях предусмотрена функция программной выборки. Максимальное значение сквозного сопротивления не превышает 4 Ом. Такие изделия не оснащены функцией калибровки. Отрицательное электрическое напряжение подобного устройства составляет около 4 вольт, а линейные искажения не превышают 92 децибела.

Мощные резисторы необходимо использовать только открытого типа. Механические потенциометры оптимально подходят для реверсивного управления. Многие изделия не поддерживают реостатный режим. Стоит заметить, что подобные устройства не применяются для регулирования коэффициента усиления. Максимальное положительное электрическое напряжение имеет значение около 2,5 вольта. Частота среза очень редко превышает 2500 килогерц. Значение полосы пропускания имеет прямую зависимость от характеристик электронного ключа. Такие изделия не принято использовать в вычислительных приборах.

Электронные потенциометры

Электронным потенциометром называется изделие, необходимое для регулирования электрического тока. Многие модели оборудованы несколькими электронными ключами. Мощные резисторы стоит применять лишь резистивного типа. Чтобы реверсивно управлять аппаратурой, можно использовать практически любую модель изделия. Эти устройства могут выдержать до 12 непрерывных циклов управления. Практически все модели обладают функцией программной выборки. Стоит заметить, что электронные изделия можно использовать для регулирования громкости. Значение линейных искажений подобных устройств не превышает 85 децибел.

Электронные изделия довольно часто применяются в вычислительной аппаратуре, потому что частота среза у них не более 3100 килогерц. Значение полосы пропускания электронного ключа составляет около 4 мк, но он во многом зависит от изготовителя. Многие модели таких потенциометров используются для качественной настройки различных фильтров. Стоит отметить, что это устройство не может осуществлять регулировку коэффициента усиления.

Конструкция и виды переменных резисторов

Потенциометр — это преимущественно аналоговая электромеханическая деталь, есть и цифровые типы, но они еще слабо распространенные. Дворник может перемещаться также с помощью электрических средств, не только вручную. Передвижение может быть угловым (вращение) или линейным (прямым); обычно оно ручное, но есть и автоматический, настраиваемый приложением, потенциометр.

Устройство потенциометра (две первые части главные):

• резистивный элемент;
• пластина (дворник, скребок) со скользящим контактом, перемещаемым ручкой (селектором, рычажком) вдоль вышеуказанной части;
• клеммы на каждом конце детали;
• механизм, двигающий дворник (вал, ползунковый блок), втулка, подшипник
• корпус, в который заключена резистивная часть.

Описанное устройство можно взять за общий принцип, который в том или ином виде реализован во всех видах данных радиодеталей, струнные и цифровые ПТ также базируются на нем, но со своей спецификой.

Резистивная часть недорогих переменников часто из графита. Используют также и чувствительную проволоку, пластик с углеродными частичками, смесь керамики и металла (кермет). У вариантов с токопроводящими дорожками применяют полимерные токопроводящие пасты с углем, износостойкими смолами, растворителями, смазочными веществами. Если обобщить, то по конструкции корпуса свои виды, типы потенциометр имеет в виде горшков (бочечек, котлов), планок и чипов (триммеры).

По материалу чувствительно части

Проволочные — в корпусе уложен подковой равномерно константиновый или манганиновый проводок. Ползунок скользит по виткам, касается следующего прежде чем сойдет с предыдущего — так достигается плавная регулировка.

Тонкопленочные. Сенситивная часть это подковообразный каркас диэлектрической пластинки с тонкой пленкой: углеродной, борной, из металлизированных, композиционных материалов. Триммеры, подстроечники часто бывают такими

По количеству контактов

Есть одноэлементные модели — это стандартные переменники. Есть многоэлементные — сдвоенные, строенные и так далее — тогда контактов больше, на каждую такую часть. Также есть изделия с контактами для выключателя (ниже на рис.).

Поворотные (круговые, дисковые) переменники

Наиболее распространенные переменники — поворотные. Могут оснащаться выключателем, обычно срабатывающим при крайней позиции против ч. с. Таким образом, можно сразу же, не отдельным элементом, выключать/включать радиоприемники подобную технику: например, прибор стартует после щелчка при повороте селектора на минимальной громкости, затем ее можно увеличивать.

Выводы 1 и 2 есть и на обычных резисторах — постоянного номинала. Сопротивление создает спецпокрытие, массив токопроводящего сплава (в том числе в виде пленки, напыления), проволочная обмотка (нихром и подобное) на «теле» между ними. У переменников добавляется третий вывод (для скребка), подключенный к «движку», подвижной пластине (дворнике), передвигаемой со скользящим контактом по данному сегменту, у поворотных типов он в виде подковки (дуги).

Если крутить ручку то R между 1 и 3 меняется, от 0 до номинала, выбитого на корпусе прибора. То же происходит между 2 и 3 «вверх ногами»: когда R между 1 и 3 растет, то между 2 и 3 понижается и наоборот.

Линейные, с ползунками

Линейные (слайдеры) имеют форму пластины, планки, то есть резистивный элемент продольный. Регулировочный инструмент — ползунок, который скользит вдоль, а не вращается. Недостаток таких моделей в том, что они менее защищенные от загрязнений: грязь может попасть внутрь через любую часть прорези, даже несмотря на то, что есть уплотнение ползунка. Преимущество — лучшая визуализация индикации настроек.

Для поворотных моделей положение ручки часто невозможно определить, особенно, если смонтирован «голый» резистор — для этого нужно делать градуировку. Если же шкала есть, то она воспринимается менее удобно. На линейном типе позиция настройки видна и без указанного — по положению ползунка. Например, для эквалайзеров, фейдеров определить позиции регулировки, оценить общую картину настройки десятка и более бегунков на панели управления, можно не приглядываясь особо. Кроме того, линейные ПТ обычно точнее, так как резистивная часть длиннее.

Многооборотные

Обычный круговой переменник делает полное перемещение настраиваемой точки за 1 оборот винта регулировки и таковой неполный, подкова не должна замыкаться. Для некоторых задач они не достаточно точные. Для особой чувствительности есть многооборотные варианты. У них полный описанный цикл осуществляется за определенное число об., что намного уменьшает погрешности. Например, повернув селектор однооборотной модели номиналом 10 кОм на пол-оборота, изменится сопр. на 5000 Ом, если допуск в 10 %, то он даст погрешность в 500 Ом. Многооборотный потенциометр на 10 об. с такими же параметрами при подобном повороте рычажка дает отклонение всего в 50 Ом — 0.5 % от номинала.

Среднестатистически поворот селектора на один и тот же угол дает настройку точнее на одну десятую лучше, чем у однооборотных моделей.

Струнные

Особым подвидом являются струнные (строковые) делители напряжения, они управляются гибким кабелем и подпружиненной катушкой. Применяются для измерений на движущихся объектах, для замеров линейного положения в промышленности, производстве, медицине, в робототехнике, на автоматизированных линиях производства.

Особо точные

Поворотные или линейные ПТ с фиксированными позициями отмечаемые щелчками — это специальные дискретные прецизионные модели, набранные из нескольких резисторов. Применяются в поверочном оснащении, на особо точной аппаратуре.

Автоматические

Регулировка делается не вручную, а автоматикой приложения.

Сдвоенные

Несколько резисторов могут находиться на одном валу с их скользящими скребками, что дает возможность параллельно регулировать 2 и больше каналов. Применяются в аудиоусилителях.

Подстроечные (триммеры, пресеты)

Подстроечные, они же триммеры или предустановленные — это типоразмеры под пайку на плату. При создании микросхемы производителем деталь впаивается и сразу же выставляется необходимая позиция. Предполагается, что она наилучшая для устройства и ее не рекомендовано менять, разве что в целях ремонта, особых случаев настройки.

Хотя также встречаются такие детали, предполагающие постоянную регулировку, например, когда такой типоразмер уместен для конкретного прибора.

Цифровые

Становятся популярными цифровые ПТ, представляющие собой интегральные схемы без подвижных частей, позволяющие делать регулировку собственного R программно с заданным шагом.

Типы потенциометров

Переменные потенциометры представляют собой аналоговое устройство, состоящее из двух основных механических частей.

1. Фиксированный или стационарный резистивный элемент, дорожка или проволочная катушка, которая определяет его значение сопротивления, например 1 кОм, 10 кОм и т.д

2. Механическая часть, которая позволяет контакту перемещаться по всей длине изменения резистивной дорожки, его значение сопротивления, как он движется. Существует много разных способов перемещения контакта через резистивную дорожку либо механически, либо электрически.

Но наряду с резистивной дорожкой и стеклоочистителем потенциометры также содержат корпус, вал, ползунковый блок и втулку или подшипник. Движение скользящего контакта само по себе может быть вращательным (угловым) действием или линейным (прямым) действием. Существует четыре основных группы переменного потенциометра.

Поворотный потенциометр

Поворотный потенциометр (наиболее распространенный тип) изменяет свое значение сопротивления в результате углового движения. Вращение ручки или циферблата, прикрепленного к валу, приводит к тому, что внутренний контакт перемещается вокруг изогнутого резистивного элемента. Наиболее распространенное использование вращающегося потенциометра — это регулятор громкости.

Углеродные поворотные потенциометры предназначены для монтажа на передней панели корпуса, в корпусе или печатной плате (PCB) с помощью кольцевой гайки и стопорной шайбой. Они также могут иметь одну одиночную резистивную дорожку или несколько дорожек, известных как групповой потенциометр, в котором все вращаются вместе, используя один единственный стержень. Например, горшок с двумя бандами для одновременной регулировки левого и правого уровня громкости радио или стереоусилителя. В некоторых вращающихся горшках есть выключатели.

Вращающиеся потенциометры могут давать линейный или логарифмический выход с допусками, как правило, от 10 до 20 процентов. Поскольку они управляются механически, их можно использовать для измерения вращения вала, но однооборотный поворотный потенциометр обычно предлагает менее 300 градусов углового перемещения от минимального до максимального сопротивления. Тем не менее, имеются многооборотные потенциометры, называемые триммерами, которые обеспечивают более высокую степень точности вращения.

Многооборотные потенциометры позволяют вращать вал более чем на 360 градусов механического перемещения от одного конца резистивной дорожки к другому. Многооборотные горшки более дорогие, но очень стабильные с высокой точностью, используемой в основном для обрезки и точной регулировки. Два наиболее распространенных многооборотных потенциометра — это 3-ходовые (1080 o ) и 10-поворотные (3600 o ), но доступны 5-поворотные, 20-поворотные и более высокие 25-поворотные банки с различными омическими значениями.

Виды по «конусу» — характеру изменения сопротивления

«Конусом» или «законом» называется взаимосвязь между сопр. и положением скребка. Контролируется изготовителем. Возможно любое соотношение, но для большинства задач хватит ПТ линейных и логарифмических («звуковой конус»).

Может использоваться буквенный код, но такой не стандартизированный, у разных производителей может быть иным, но обычно маркировка такая:

• Азия и США. А — для логарифмической, C — для обратной логарифмической (редкие, экспоненциальные) и B — для линейной конусности;
• Европа — А для линейной, C и B для логарифмической, F — для обратной ее разновидности.

Объяснение

Процентное соотношение, касающееся нелинейного конуса, относится к показателю сопр. в средней точке вращения вала. Конус бревна на 10 % измеряет 10 % общего R на ней. То есть 10% логарифм. конуса на ПТ 10 кОм дает 1 кОм на указанной отметке. Выше процент — круче логарифм. кривая.

Маркировка резисторов

В технической документации подстроечные резисторы всегда обозначены полностью. Единой системы маркировки подстроечных резисторов не существует. За рубежом разработаны свои правила, не совпадающие с нашими. На территории России стандарт для переменных резисторов ‒ ГОСТ 10318-80.

Маркировка подстроечных резисторов содержит в начале обозначения буквы РП – резистор переменный. Далее следует цифра 1 (непроволочные), или 2 (проволочные). После через дефис указывается номер разработки изделия. Например, РП1-4, следует читать так: резистор переменный, непроволочный, номер модели 4.

После этого через дефис указывается допустимая мощность в ваттах. Для подстроечников существует её стандартный ряд: 0,01; 0,025 и так далее. Также определён ряд рабочих напряжений. Стандарт предусматривает ряд допустимых отклонений от номинального сопротивления. Используя все его положения, записывают кодировку резистора.

Как делители напряжения показываются на схемах

Чтобы читатель более глубоко различил детали, укажем графику для ПТ и РС.

Обозначение реостатов:

Обозначение делителей напряжения:

Обозначение простого (фиксированного) резистора:

Принцип работы резистора печки автомобиля

Схема отопителя автомобиля
У обычной ВАЗовской печки четыре скорости. Как видим из рисунка скорость вращения мотора печки зависит от резисторов. Переключатель резисторов является переключателем скоростей отопителя. Для того, чтобы воздух, поступаемый в салон из печки был бы теплым, двигатель должен быть прогрет. Часто водители включают печку для охлаждения двигателя, в случае его перегрева.

Если не нужно нагревать салон автомобиля (в теплое время), то воздух нагнетается в салон напрямую, минуя радиатор печки, через фильтр отопителя. Для этого есть специальная заслонка, которая переключается из салона автомобиля водителем.

Зная схему подключения резистора печки, можно легко заменить это сопротивление, в случае выхода его из строя. Сделать это можно самостоятельно, а не платить большие деньги в автосервисе.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 6 чел. Средний рейтинг: 4.5 из 5.

Подключение потенциометра

Для начала приведем блок наиболее характерных схем. Надо сказать, что ПТ можно подключать не только как РС, но и как простой фиксированный резистор (варианты на 3 рис.):

Ниже наиболее распространенные схемы (обозначения по западному стандарту):

Надо сказать, что традиционная схема подключения частотника потенциометра всегда рекомендует «лишний» вывод подсоединять, обрыв на линии «подвижный контакт — подковка» не исключены, что может привести к неприятным последствиям.

Схемы как подключить ПТ чрезвычайно простые, фактически вариант один — параллельно на один из проводов питания.

Например, так выглядит регулятор на компьютерном кулере. В данном случае полярность значения не имеет. Берется любой проводок питания кулера, разрезается, один конец спаивается сразу с первым и вторым (средним) контактов, второй — с оставшимся. То есть на первых 2 контактах лежит какой-либо конец провода (они спаиваются с одной и той же этой жилой), третий контакт — другой конец, как бы отдельно стоящий.

Сложность некоторых схем: нужно знать, к какому проводу подсоединять, то есть какую линию питания регулировать, например, если делают подключение потенциометра внешнего для частотно-регулируемых электроприводов для настройки интенсивности вращения электродвигателей, при регулировке ПИД-регуляторов.

В таких случаях руководствуются схемами призводителей или авторов таких совершенствований, рекомендациями мастеров, вся информация есть в сети на спецфорумах и тематических сайтах. Ниже пример подключения к частотному преобразователю:

Как проверить исправность мультиметром

Для измерения сопротивления понадобится цифровой мультиметр. Для того, чтобы замерять сопротивление, нам нужно повернуть крутилку на “измерение сопротивления”. С помощью палочки мы можем крутить резистор по часовой стрелке, либо против часовой стрелки, тем самым меняя сопротивление между средним контактом и двумя крайними контактами. Правила при измерении сопротивления:

1. Прижимайте щупы с некоторой силой к выводам резистора. Тем самым вы исключите появление контактного сопротивления, которое при слабом нажатии будет суммироваться с измеряемым сопротивлением.
2. При измерении сопротивления резистора на печатной плате, еще раз убедитесь, что плата обесточена. Потом отпаяйте один конец резистора и уже тогда замеряйте его сопротивление.
3. Не касайтесь выводов резистора при измерении его сопротивления! Тело человека в среднем обладает сопротивлением около 1 КилоОма и зависит от многих факторов. Поэтому, касаясь выводов резистора при измерении сопротивления вы вносите погрешность в измерения.
4. Если вы хотите, как можно точнее измерить сопротивления резистора, зачистите его выводы либо с помощью ножа, либо с помощью самой нежной наждачной бумаги. В этом случае вы уберете слой окисла, который в некоторых случаях вносит ощутимую погрешность в измерение сопротивления.

Не измеряйте сопротивление под напряжением! Тем самым вы можете повредить мультиметр или получить удар электрическим током!

Ставим щупы по крайним контактам. Замеряем полное сопротивление переменного резистора. Для того, чтобы проверить рабочий ли он, крутим ручку переменного резистора до упора против часовой стрелки и замеряем сопротивление между левым и средним контактом. Должно получиться близко к нулю.

Проверка подстроечного резистора мультищупом.

Далее крутим ручку по часовой стрелке, но не до конца. Замеряем снова сопротивление между средним и левым контактом, далее между средним и правым. В сумме должен получиться результат сопротивления двух крайних контактов.

Предлагаем также почитать интересный материал про малоизвестные факты о двигателях постоянного тока в другой нашей статье.

Проверка

Проверка потенциметра делается мультиметром:

• выставляется режим замеров сопротивления, щупами касаются двух крайних контактов — тестер должен показать значение, равное номинальному с допустимым отклонением. Ползунок двигают — наблюдают, как меняется R на дисплее мультиметра;
• проволочная намотка может быть оборванной, могут отойти контакты — тогда обрыв проверяется стандартно — тестер ставят на «прозвонку», касаются щупами двух крайних контактов: 1 — обрыв; 0, цифровые значения, стремящиеся к нему или пищание (если есть зуммер) — цепь цела.

Типы и разновидности

По способу монтажа различают 2 вида подстроечников – для навесного и поверхностного монтажа (ПМ). Первые – крупногабаритные, навесной монтаж не налагает особых ограничений к размерам элементов. Вторые – малогабаритные, к их размерам предъявляются высокие требования. Следует иметь в виду, что промышленность не выпускает проволочные подстроечные резисторы.
Резисторы однооборотного исполнения различаются по расположению органа управления, который обычно доступен только для специальной отвёртки. Он может располагаться сбоку или сверху. Все зависит от того, в каком положении к нему более удобен доступ. Форма корпуса обычно кубическая, реже – цилиндрическая.

Многооборотные подстроечники бывают преимущественно двух видов – с кубической и продолговатой формой корпуса. Орган управления может располагаться сверху или сбоку, в зависимости от требований к конструкции устройства.

Существуют и другие разновидности этих резисторов, но для этого нужно уже обращаться к справочным изданиям.

Как выбрать

Процесс, как подобрать делитель напряжения предполагает изучение таких параметров (часть данных есть в ГОСТе 10318):

• первоочередные, номиналы по: сопротивлению;
• предельному раб. напряжению;
• по мощности (рассеиванию);

Виды резисторов

Резисторы бывают трех видов:

1. Постоянные – величина сопротивления у которых не меняется. Надо отметить, что небольшие изменения все-таки происходят из-за изменения температуры. Но эти изменения не существенны, так как не влияют на работу цепи.
2. Переменные – их сопротивление меняется в определенных пределах. Например, реостаты. Когда мы вращаем ручку радиоприемника для изменения звука или перемещаем ползунок, мы меняем сопротивление цепи.
3. Подстроечные – меняют величину при помощи винта. Делается это редко, для получения нужных параметров цепи.

Как маркируются

Традиционная маркировка, известная с советских времен: ПТП, ПЛП, ППМЛ, ПЛП, РПП, ППБЛ, ППМФ. Что должно быть указано на изделии регламентируют ГОСТы 9245, 8.478-82. Сами же буквенно-цифровые знаки ест в ОСТ 11.074.009 (актуальный), ГОСТ 13453 и 3453 (устаревшие).

Новая маркировка:

Но надо сказать, что в современных условиях нет единого стандарта, поэтому надо смотреть спецификацию изделия от производителя.

Устройство

Существует большое количество всевозможных конструкций переменных и подстроечных резисторов мощностью от десятков ватт до нескольких милливатт. Некоторые из них приведены ниже на фото.

Подстроечные резисторы имеют почти одинаковое устройство с переменными. Они состоят из подвижной и неподвижной частей, помещённых в общий корпус. Неподвижная часть представляет из себя пластинку из изоляционной подложки, на которую нанесён по незамкнутому кругу токопроводящий слой. Концы этого слоя выведены на два контакта.

Подвижная часть выполняет роль токосъёмного пружинящего контакта, закрепленного на оси. Таким образом обеспечивается надежная связь с токопроводящим слоем.

Немного другое устройство имеет резистор подстроечный многооборотный. У него проводящий слой нанесён на прямой стержень, а токосъёмный контакт перемещается параллельно ему на винтовом стержне.

Эти два метода изменения сопротивления применяются во всех типах подстроечных резисторов.

Ремонт

Если отвалился контакт, его можно спаять, но обычно это сложно сделать, тем более невозможно починить механически поврежденную дорожку или проволоку. При подобных поломках функциональных частей, особенно резистивного сегмента, переменники не ремонтируются.

Если функциональные части без механических повреждений, то можно попробовать такие методы:

• восстановить чувствительную дорожку: o легонько отогнуть пружинку подвижного контакта грифелем простого карандаша (состоит из углерода) провести по сенситивному слою. Метод для тонкопленочных моделей;
• o тот же грифель растереть, смешать с литолом или подобной смазкой, смазать дорожку, по которой ходит ползунок;

Чистка подстроечника обычным спиртом

Резистор в схемах может стать грязным, его ползунковая дорожка со временем покрывается слоем пыли. И чтобы вернуть электрическому сопротивлению прежнюю работоспособность его нужно просто почистить.

Делается чистка подстроечных резисторов достаточно просто и быстро. Лучше всего для этих целей использовать чистый спирт. Различные средства типа для снятия лака, самогон, очистители лучше не применять, так как в них могут содержаться примеси, отрицательно влияющие на чистоту резистора.

Чтобы лучше овладеть материалом, рекомендуем также прочитать следующий материал: все что нужно знать о шаговых электродвигателях.

Итак, разбираем резистор (если на нем имеется защитный кожух), для этого обычно достаточно разогнуть небольшие металлические зажимчики на самом корпусе резистора после чего нужно снять эту крышку. Внутри резистора мы увидим дорожку, по которой двигается ползунок среднего вывода резистора. Именно эту дорожку и нужно почистить спиртом от грязи.

Удобно делать так: взять шприц (допустим на 2 куба), набрать в него спирта, и аккуратно через иголку шприца нанести несколько капель прямо на дорожку резистора. После этого мы начинаем в разные стороны вращать это сопротивление, чтобы спирт разошелся по всей дорожке и тем самым расчистил путь для ползунка.

Как почистить резистор в домашних условиях.

В принципе и этого достаточно, чтобы после сборки и установки подстроечного резистора на свое рабочее место схемы мы наслаждались нормальной его работой без прежних неполадок. Хотя если позволяет место на самом резисторе, можно еще аккуратно пройтись и ваткой, что полностью уберет всю грязь с ползунковой дорожки.

Будет интересно➡ Обозначение дросселей на схеме

Ну, а далее нам нужно обратно собрать наш обновленный резистор и поставить его на свое рабочее место. В большинстве случаев после такой чистки электрическое сопротивление полностью восстанавливается, пропадает прерывистость его работы.

Сложные случаи очистки

В очень редких случаях дело не в грязи, а например разрушении этой дорожки в результате чрезмерного перегрева. Это может произойти в случае, когда случайно на этот резистор было подано слишком большое напряжение, а мощность этого сопротивления недостаточно большая, чтобы быстро рассеять выделяемое тепло от большого тока. Вот и происходит сильный нагрев дорожки переменного резистора с последующим ее разрушением. Тут уж чистка спиртом не поможет.

Нужна полная замена этого резистора на новый, заведомо рабочий. И, естественно, перед установкой нового резистора на старую схему проверьте ее, чтобы не повторился процесс разрушения дорожки уже с новым сопротивлением.

К сожалению, не все типы переменных и подстроечных резисторов можно почистить вышеперечисленным способом. Иногда встречаются сопротивления в цельном корпусе, что не дает возможности добраться до ползунковой дорожки.

Тут можно пойти на крайние меры. Сделать в корпусе небольшое отверстие (сверлом 0,8-1 мм). Ну и через него уже шприцом через иглу влить спирт. Далее опять крутим в разные стороны ручку резистора и потом нужно подождать пока спирт полностью испарится.

Можно этот переменный резистор немного подогреть (градусов так до 50), это ускорит испарение спирта. Хотя чистый спирт является диэлектриком, ток он через себя не проводит. Следовательно, и не будет отрицательно влиять на работу переменного резистора, если даже на нем и останется немного спирта, который все равно испарится.

Параллельное соединение

Параллельное соединение — также одна из основных схем включения резисторов. Для параллельного соединения двух резисторов:

• первые контакты обоих резисторов спаиваются между собой и подключаются к плюсу источника питания;
• вторые контакты обоих резисторов спаиваются между собой и подключаются к минусу источнику питания.

Если необходимо соединить больше резисторов, действуйте аналогично (см. рисунок). Общее сопротивление при параллельном соединении находится по формуле: R1*R2*…*Rn/R1+R2+…+Rn.