پتانسیومتر (Potentiometer) یا رئوستا چیست؟

پتانسیومتر Potentiometer ( در محاوره POT ) یک مقاومت سه پایانه با یک اتصال یا دکمه متحرک قابل تنظیم برای تقسیم ولتاژ است. اگر تنها دو ترمینال استفاده شود ( یک سمت و جاروب کن ) به عنوان یک مقاومت متغیر یا رئوستا عمل می‌کند. پتانسومتر ها معمولا برای کنترل دستگاه های الکتریکی مانند کنترل صدا در تجهیزات صوتی استفاده می‌شود. پتانسیومتر های مورد استفاده اگر توسط یک مکانیزم عمل کنند می‌توانند مانند متغیر موقعیت برای مثال در یک اهرمک مورد استفاده قرار گیرند.

پتانسیومتر یک سنسور سه سیمه می باشد که مسیر مقاومتی داخل آن از یک طرف به ولتاژ صفر یا زمین و از طرف دیگر یه ولتاژ 5 یا 12 ولت متصل می‌گردد و با حرکت یک پایه متحرک، مقادیر مقاومتی متغیری را ایجاد می نماید. پتانسیومتر یا همان ولوم نوعی مقاومت متغیر است که با چرخاندن ولوم تعبیه شده بر روی آن میتوان مقدار مقاومت در مدار را تغییر داد.

کاربرد پتانسیومتر

پتانسیومتر ها دارای 3 پایه هستند که 2 پایه از آن در کنار هم و پایه دیگر جدای از آنها قرار دارد که پایه متغیر پتانسیومتر است. برای استفاده از پتانسیومتر باید یکی از پایه های کنار هم را با پایه متغیر بکار برد. از پتانسیومتر برای کم یا زیاد کردن عواملی مانند نور، صوت، گرما، سرما، سرعت و … استفاده می‌شود. پتانسیومترها به طور مستقیم برای کنترل قدرت قابل توجه ( بیش از یک وات ) به ندرت استفاده می‌شوند، توان تلف شده در پتانسیومتر با توان در بار کنترل شده مقایسه می‌شود. در عوض از آنها برای تنظیم سطح سیگنال آنالوگ، مانند کنترل صدا در تجهیزات صوتی، به عنوان کنترل ورودی مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود. برای مثال دیمر ( تیره کننده ) نور لامپ از پتانسیومتر برای کنترل سوئیچینگ ترایاک و به طور غیر مستقیم برای کنترل نور لامپ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ولوم چیست؟

مقاومت متغیر به مقاومت هایی اطلاق می‌شود که مقدارشان ثابت نبوده و قابل تغییر می‌باشد. در مدارهای الکترونیکی از مقاومت متغیر به عنوان کنترل حجم صدا ( ولوم ) یا سایر کنترل ها استفاده می‌شود. مقاومت متغیر دارای سه پایه است که به مدار متصل می‌شود. هنگامی که به عنوان تنظیم کننده جریان در مدار به کار می‌رود فقط از پایه وسط و یکی از پایه های طرفین استفاده می‌شود. با تغییر محور مقاومت متغیر، مقدار مقاومت تغییر می‌کند.

ولوم مولتی ترن چیست؟

ولوم مولتی ترن در واقع ترکیبی از مولتی ترن ( پتانسیومتر های دقیق ) و ولوم های چرخان می باشد که به دلیل اینکه بر خلاف ولوم های معمول که دارای 1 دور چرخش هستند، دارای 10 دور چرخش می باشند، دقت بسیار بالاتری را نیز دارند.

پتانسیومتر و رئوستا هر دو مقاومت متغیر هستند ، با این تفاوت كه از پتانسیومتر برای كنترل ولتاژ یا پتانسیل و از رئوستا برای كنترل جریان استفاده می شود. رئوستا و پتانسیومتر، مقاومتهای متغیری هستند که برای تبدیل حرکت مکانیکی به اطلاعات الکتریکی استفاده می شوند.

رئوستا

رئوستا یک سنسور دوسیمه است که از یک مسیر مقاومتی تشکیل شده که به یک پتانسیل الکتریکی (مثلا 12 ولت) متصل است و بر روی آن یک پایه مکانیکی حرکت می کند .

پتانسیومتر دیجیتال چیست؟

پتانسیومتر یا ولوم مقاومتی است که می توان مقدار آن را تغییر داد و کاربرد آن در کنترل شدت نور، صوت، دما و … می باشد. پتانسیومتر های معمولی دارای سه پایه و یک لغزنده (مانند پیچ) می باشند که با جابجا کردن و تغییر لغزنده مقدار مقاومت پتانسیومتر تعییر میکند.

در بسیاری از موارد ممکن است که قصد داشته باشیم مقدار مقاومت قسمتی از مدار با فرمان میکروکنترلر تغییر کند مثلا اگر قصد داشته باشیم صدا و یا نور ال سی دی و … به صورت نرم افزاری یا با زدن دکمه ای کم و زیاد شود که در این صورت باید به سراغ پتانسیومتر های دیجتال رفت.

پتانسیومتر خطی چیست؟

پتانسیومتر از یک المان مقاومتی دوار که درون محفظه ای قرار گرفته، تشکیل شده است. این المان مقاومتی ممکن است به صورت سیمی، لایه ای و یا کربنی باشد. دو ترمینال به دو انتهای این المان مقاومتی متصل است که مقدار مقاومت بین این دو ترمینال همواره ثابت و برابر مقدار اهمی المان مقاومتی است. بین این دو ترمینال، یک ترمینال دیگر وجود دارد که به یک کنتاکت متحرک متصل است و این کنتاکت متحرک می تواند بر روی المان مقاومتی حرکت کند و سبب تغییر مقاومت بین ترمینال وسط و هر یک از ترمینال های کناری گردد. برای حرکت کنتاکت متحرک بر روی المان مقاومتی، انتهای المان مقاومتی را به یک ولوم و یا به یک صفحه شیارد را که توسط پیچ گوشتی قابل حرکت است متصل می کنند.

تغییر مقاومت بین ترمینال وسط و یکی از ترمینال های کناری می تواند نسبت به چرخش ولوم و یا صفحه شیاردار، خطی و یا غیر خطی باشد که بر این اساس پتانسیومتر را خطی و یا غیر خطی می نامند. در یک پتانسیومتر خطی به ازای تغییرات یکسان ولوم و یا صفحه شیاردار، تغییرات مقدار مقاومت بین ترمینال وسط و هر یک از ترمینال های کناری یکسان خواهد بود .

تفاوت کاربردهای رئوستا و پتانسیومتر

در حالت استفاده از یک رئوستا ولتاژ در داخل واحد کنترل الکترونیکی اندازه گیری می گردد لکن در پتانسیومتر ولتاژ در خارج از واحد کنترل الکترونیکی اندازه گیری می شود در پتانسیومتر هنگامی که پایه متحرک تغییر می کند مقادیر متفاوتی از ولتاژ را به ما می دهد که در این حالت یک تقسیم کننده ولتاژ را به وجود می آورد.

ولوم با اسامی متفاوتی همچون عناوین زیر شناخته می‌شود:

• پتانسیومتر
• پتانسیومتر تک دور
• پتانسیومتر خطی
• پتانسیومتر ده دور
• پتانسیومتر سه دور
• پتانسیومتر سیمی
• پتانسیومتر صنعتی
• پتانسیومتر هرزگرد

دسته رئوستا

• رئوستا تک دور
• رئوستا خطی
• رئوستا ده دور
• رئوستا سه دور
• رئوستا سیمی
• رئوستا صنعتی
• رئوستا هرزگرد

دسته سر ولوم

• سر ولوم ده دور
• سر ولوم سه دور
• سر ولوم کانتردار
• سر ولوم مدرج
• سر ولوم هرزگرد

سرولوم

• سرولوم تک دور
• کلید ولوم
• مقاومت متغیر

مولتی ترن

• مولتی ترن تک دور
• مولتی ترن خطی
• مولتی ترن ده دور
• مولتی ترن سه دور
• مولتی ترن سیمی
• مولتی ترن صنعتی
• مولتی ترن هرزگرد
• ناب

ولوم

• ولوم تک دور
• ولوم خطی
• ولوم ده دور
• ولوم سه دور
• ولوم سیمی
• ولوم صنعتی
• ولوم هرزگرد

سوالات متداولی که معمولا برای ولوم مطرح می‌شود به عناوین زیر است

1. پتانسیومتر چیست و انواع آن
2. رئوستا چیست؟
3. دلایل استفاده از مولتی ترن در اینورتر کنترل دور موتور چیست؟
4. ولوم چیست؟
5. کلید ولوم چیست؟
6. مطالب علمی که بیشتر از همه ذهن مخاطب را درگیر کاربرد ولوم می‌سازد به عناوین زیر است:
7. آشنایی با پتانسیومتر خطی و انواع آن
8. پتانسیومتر و انواع آن
9. شناخت انواع پتانسیومتر تک دور
10. طراحی و ساخت پتانسیومتر صنعتی
11. کاربرد و تفاوت پتانسیومتر کربنی نسبت به پتانسیومتر سیمی
12. مدار اندازه گیری پتانسیومتر اهمی
13. معرفی انواع پتانسیومتر هرزگرد
14. معرفی انواع رئوستا و کاربرد آن
15. مشخصات رئوستا سیمی
16. مشخصات رئوستا صنعتی
17. رئوستا الکتریکی و انواع آن
18. مولتی ترن الکتریکی و کاربرد آن
19. نحوه عملکرد و کاربرد مولتی ترن سیمی
20. کاربرد مولتی ترن ده دور در اینورتر آسانسور
21. مولتی ترن ده دور اینورتر و نحوه محاسبه آن
22. دليل استفاده از مولتی ترن ده دور در اينورتر

پتانسیومتر AB و رئوستا OHMIT به عنوان مقاومت متغیر جهت تبدیل حرکت مکانیکی به پتانسیل الکتریکی می‌باشد که مسیر مقاومتی داخل آن از یک طرف به ولتاژ صفر یا زمین و از طرف دیگر به ولتاژ ۵ یا ۱۲ ولت متصل می‌‌گردد و با حرکت یک پایه متحرک، مقادیر مقاومتی متغیری را ایجاد می‌نماید؛ بنابراین با تغییر مقدار مقاومت، ولتاژهای متفاوتی را در هر نقطه خواهیم داشت (نقطه تقسیم ولتاژ). هنگام استفاده از پتانسیومتر AB، ولتاژ و جریان هر دو تغییر می‌‌یابند، با این تفاوت که از پتانسیومتر AB برای کنترل ولتاژ یا پتانسیل و از رئوستا OHMIT برای کنترل جریان استفاده می‌شود.

دو سر کناری پتانسیومتر AB و رئوستا OHMIT، بالاترین مقاومت را به شما می‌‌دهد که معمولاً ثابت است، ولی سر وسط با یکی از طرفین مقاومت متغیر را به شما می‌دهد. در ضمن به توان قابل تحمل مقاومت متغیر توجه کنید که چند وات است و گرنه آن را با عبور جریان زیاد می‌‌سوزانید.

یک پتانسیومتر، مقاومت سه ترمینال با یک تماس کشویی یا چرخشی است که تقسیم کننده ولتاژ قابل تنظیم را تشکیل می دهد. اگر فقط دو پایانه استفاده شود، آن به عنوان یک مقاومت متغیر یا reostat عمل می کند. ابزار اندازه گیری پتانسیومتر اساسا یک تقسیم ولتاژ برای اندازه گیری پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) است. پتانسیومتر معمولا برای کنترل دستگاه های الکتریکی مانند کنترل های حجم صدا در تجهیزات صوتی استفاده می شود. به عنوان مثال، در یک جوی استیک به عنوان مبدل موقعیت استفاده می شود. پتانسیومترها به ندرت به طور مستقیم برای کنترل قدرت قابل توجه (بیش از یک وات) مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا قدرت تخلیه شده در پتانسیومتر قابل مقایسه با قدرت در بار کنترل شده است.

پتانسیومترها به ندرت برای کنترل مستقیم مقادیر قابل توجهی از قدرت (بیش از یک وات و یا بیشتر) استفاده می شوند. در عوض آنها برای تنظیم سطح سیگنال های آنالوگ (به عنوان مثال کنترل های حجم بر روی تجهیزات صوتی) و همچنین ورودی های کنترل برای مدار های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، یک دیمر نور با استفاده از پتانسیومتر برای کنترل تغییر TRIAC و غیر مستقیم برای کنترل روشنایی لامپ ها. پتانسیومترهای از پیش تعیین شده به طور گسترده در سراسر دنیای الکترونیک استفاده می شود هر کجا که تنظیمات باید در طول تولید و یا تعمیر و نگهداری انجام شود.

پتانسیومترهای فعال شده توسط کاربر به طور گسترده ای به عنوان کنترل های کاربر مورد استفاده قرار می گیرند و ممکن است یک توابع بسیار وسیع از تجهیزات را کنترل کنند. استفاده گسترده از پتانسیومتر در لوازم الکترونیکی مصرفی در دهه 1990 کاهش یافته است، با رمزگذار های دوار، دکمه های بالا / پایین و دیگر کنترل های دیجیتال در حال حاضر شایع است. با این وجود آنها در بسیاری از برنامه های کاربردی همچون کنترل های حجم و سنسورهای موقعیت قرار می گیرند. پتانسیومترهای کم توان، هر دو خطی و دوار، برای کنترل دستگاه های صوتی، تغییر صدای، ضرب فرکانس و سایر ویژگی های سیگنال های صوتی استفاده می شوند.

ورودی به عنوان کنترل حجم صدا در تقویت کننده های صوتی استفاده می شود، جایی که آن را نیز به عنوان “منبع صوتی مخروطی” نامیده می شود، پاسخ دامنه گوش انسان تقریبا لگاریتمی است. این تضمین می کند که بر روی یک کنترل صدا با علامت 0 تا 10، به عنوان مثال، تنظیم 5 صدا به صورت ذاتی نیم به طور صدای بلند به عنوان تنظیم از 10 است. همچنین یک دیگ ضد دیگ یا صوتی معکوس است که به سادگی معکوس یک لگاریتمی پتانسیومتر تقریبا همیشه در پیکربندی ganged با یک پتانسیومتر لگاریتمی، به عنوان مثال، در کنترل تعادل صوتی استفاده می شود.

تلویزیون

 Potentiometers قبلا برای کنترل روشنایی تصویر، کنتراست و پاسخ رنگ استفاده شده بود. اغلب پتانسیومتر برای تنظیم “عمودی” استفاده می شود که بر هماهنگی بین مدار گردان داخلی گیرنده (گاهی اوقات یک مولتی ویبراتور) و سیگنال تصویر دریافت شده همراه با چیزهای دیگر مانند افست نگهدارنده صوتی و تصویری، فرکانس تنظیم (برای فشار مجموعه های دکمه ای) و غیره.

کنترل حرکت

پتانسیومترها می توانند به عنوان دستگاه بازخورد موقعیتی به منظور ایجاد کنترل “حلقه بسته”، مانند یک سرووموکینیزم استفاده شوند. این روش کنترل حرکتی که در موتور DC استفاده می شود، ساده ترین روش اندازه گیری زاویه یا سرعت است.

مبدل ها

پتانسیومتر نیز به عنوان بخشی از مبدل جابجایی به دلیل سادگی ساخت و همچنین به دلیل اینکه می توانند یک سیگنال خروجی بزرگی به کار روند، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گیرند.

محاسبه

در کامپیوترهای آنالوگ، پتانسیومترهای دقت بالا برای مقیاس نتایج میانی با استفاده از عوامل ثابت مورد استفاده قرار می گیرند، یا برای تعیین شرایط اولیه برای محاسبه. یک پتانسیومتر موتور محرک می تواند به عنوان یک ژنراتور تابع استفاده شود، با استفاده از یک کارت مقاومت غیر خطی برای تامین تقریبی به توابع مثلثاتی. به عنوان مثال، چرخش محور ممکن است یک زاویه را نشان دهد و نسبت تقسیم ولتاژ می تواند متناسب با کسین زاویه باشد.

روش استفاده از پتانسیومتر / رئوستا چگونه است؟

پتانسیومتر AB و رئوستا OHMIT معمولا دارای دو جای فیش مشکی b , a متصل به دو سر ثابت و یک جای فیش قرمز c متصل به سر لغزنده است. با توجه به نوع کاربرد آن در مدار می توان از این جای فیش‌ها در حالات مختلف استفاده کرد. از پتانسیومتر AB و رئوستا OHMIT معمولا به سه طریق استفاده می‌کنند:

1. اگر دو فیش مشکی b , a را به مدار جریان برق وصل کنیم در این صورت پتانسیومتر AB و رئوستا OHMIT به منزله‌‌ی یک مقاومت ثابت می‌‌باشد و حرکت لغزنده تاثیری در مدار ندارد.
2. اگر یک فیش‌ مشکی b / a و یک فیش قرمز c پتانسیومتر AB و رئوستا OHMIT را به مدار جریان برق وصل کنیم در این صورت با حرکت لغزنده در یک سمت مقاومت کم و در جهت عکس مقاومت مدار زیاد می‌‌شود در نتیجه جریان کم و زیاد می‌شود.
3. اگر دو فیش مشکی b , a رئوستا OHMIT را مستقیما به مولد برق وصل کنیم و فیش قرمز c را با یک فیش‌ مشکی b / a مجددا به مدار الکتریکی اتصال دهیم در این صورت رئوستا OHMIT مانند یک پتانسیومتر AB کار می‌کنند یعنی با حرکت لغزنده اختلاف پتانسیل دو سر مدار الکتریکی تغییر می‌کند در نتیجه شدت جریان هم تغییر خواهد کرد، در این عمل رئوستا OHMIT عمل پتانسیومتر AB را انجام می‌دهد.

تفاوت دیمر و پتانسیومتر چیست؟

دیمر نوعی مقاومت متغیر است که به شکل  پتانسیومتر AB استفاده می‌گردد. با صرف نظر از قطعات الکترونیکی مختلف بکار رفته در ساختمان یک دیمر، در حالت کلی می‌توان به وسیله دیمر، ولتاژ داده شده به مصرف کننده را کنترل نمود. از این وسیله جهت کم و زیاد کردن شدت نور لامپ ها ( مثلا لامپ‌های رشته ای چراغ خواب‌ها ) و نیز کنترل دور موتورهای الکتریکی ( مثلا کنترل دور موتورهای الکتریکی تک فاز  مانند موتور پنکه‌های سقفی ) استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که از دیمر برای کنترل روشنایی لامپ‌های کم مصرف نمی‌توان استفاده کرد. زیرا لامپ‌های کم مصرف برای روشن شدن یک ولتاژ حداقلی را لازم دارند.

ساخت پتانسیومتر

پتانسیومترها عبارتند از یک عنصر مقاومت، یک تماس کشویی که در امتداد عنصر حرکت می کند، تماس الکتریکی خوب با یک بخشی از آن، پایانه های الکتریکی در هر انتهای عنصر، یک مکانیسم که پاک کننده را از یک طرف به طرف دیگر حرکت می دهد.

بسیاری از پتانسیومترهای ارزان قیمت با یک عنصر مقاوم سازگار یک قوس دایره ای شکل گرفته اند که معمولا کمی کمتر از یک چرخش کامل است و یک تمیز کننده بر روی این عنصر در هنگام چرخش، کشش داده می شود و باعث ایجاد تماس الکتریکی می شود. عنصر مقاومت، با یک ترمینال در هر طرف، صاف یا زاویه دارد. پاک کننده به یک ترمینال سوم، معمولا بین دو طرف دیگر متصل است. در پتانسیومتر پانل، پاک کننده معمولا ترمینال مرکز سه است. برای پتانسیومترهای تک تک، این پاک کن برقی معمولا در اطراف یک تماس با یک جهش حرکت می کند. تنها نقطه ورود به آلودگی، فضای باریک بین شفت است که آن را چرخانده است.

نوع دیگر پتانسیومتر لغزنده خطی است که دارای یک برف پاک کن است که به جای چرخش در یک عنصر خطی حرکت می کند. آلودگی به طور بالقوه می تواند در هر جایی که اسلایدر حرکت می کند وارد شود،همچنین باعث می شود که آب بندی موثر تر شود و قابلیت اطمینان درازمدت را از بین ببرد. مزیت پتانسیومتر لغزنده این است که موقعیت لغزنده نشانگر تصویری از تنظیم آن است. در حالی که تنظیم یک پتانسیومتر چرخشی را می توان با موقعیت علامت گذاری بر روی دکمه دیده می شود، به عنوان مثال اثر یک اکولایزر چند باند.

نظریه عملیات

یک پتانسیومتر با بار مقاومت، نشانگر مقاومت معادل ثابت برای وضوح است.

پتانسیومتر می تواند به عنوان یک تقسیم ولتاژ برای بدست آوردن ولتاژ خروجی قابل تنظیم دستی در لغزنده از یک ولتاژ ورودی ثابت در دو انتهای پتانسیومتر استفاده شود. این شایع ترین استفاده آنها است.

ولتاژ در RL را می توان با استفاده از: اگر RL نسبت به مقاومتهای دیگر (مثل ورودی به تقویت کننده عملیاتی) بزرگ باشد، ولتاژ خروجی را می توان با معادله ساده تر تقریب کرد: (تقسیم در سراسر توسط RL و لغو شرایط با RL به عنوان مخرج) به عنوان مثال، فرض کنید. از آنجایی که مقاومت بار در مقايسه با مقاومتهای دیگر بزرگ است، ولتاژ خروجی VL تقریبا برابر است با این حال، با توجه به مقاومت در برابر بار، این مقدار کمی پایین خواهد بود: ≈ 6.623 V.

یکی از مزایای تقسیم کننده بالقوه در مقایسه با یک مقاومت متغیر در سری با منبع این است که در حالی که مقاومت های متغیر دارای حداکثر مقاومت هستند که در آن جریان همیشه جریان می یابد، تقسیم کننده ها قادرند ولتاژ خروجی را از حداکثر (VS) به زمین تغییر دهند (ولتاژ صفر) به عنوان کلیر از یک انتهای پتانسیومتر به سمت دیگر حرکت می کند. با این حال، همیشه مقدار کمی از مقاومت در برابر تماس وجود دارد. علاوه بر این، مقاومت بار در اغلب موارد شناخته شده نیست و بنابراین به سادگی قرار دادن مقاومت متغیر در سری با بار می تواند اثر ناچیز یا اثر بیش از حد، بسته به بار.