Чем отличается переменный резистор от подстроечного

Чем отличается переменный резистор от подстроечного

Потенциометром называется регулируемый делитель напряжения, который в отличие от реостата служит для регулировки напряжения при почти неизменном токе.

Делитель напряжений — комбинация из сопротивлений, служащая для того, чтобы разделить подводимое напряжение на части. Простейший делитель напряжения представляет собой два сопротивления соединенные последовательно с источником э. д. с.

Снимаемое с подвижного отводного контакта потенциометра напряжение может изменяться от нуля до максимального значения, равного приложенному к потенциометру напряжению, в зависимости от текущего положения подвижного контакта.

Величина снимаемого напряжения может как линейно зависеть от перемещения движка, так и логарифмически, и потенциометры по типу этой зависимости подразделяются на линейные и логарифмические (также антилогарифмические). Как вы уже поняли, речь в нашей статье пойдет о переменных резисторах.

На сегодняшний день различных переменных резисторов выпускается масса. Для любой электронной схемы можно подобрать переменный резистор, который станет потенциометром. Между тем, переменные резисторы делятся на два типа по своему устройству: тонкопленочные и проволочные, а по функциональному назначению — на непосредственно переменные и подстроечные.

Проволочные переменные резисторы содержат в себе манганиновую или константановую проволоку в качестве элемента с изменяемым сопротивлением. Проволока намотана на керамический стержень, формируя собой обмотку, по которой скользит ползунок, связанный с регулировочным механизмом, и таким образом можно изменить сопротивление между отводным контактом и контактами основными. Проволочные резисторы способны рассеивать мощность 5 ватт и даже более.

Тонкопленочные переменные резисторы содержат в качестве элемента сопротивления пленку, нанесенную на подковообразную диэлектрическую пластинку, по которой и перемещается ползунок, связанный с отводным контактом и с механизмом регулировки. Пленка представляет собой слой лака, углерода или иного материала, который указывается в документации.

Подстроечные резисторы служат для одноразовой настройки сопротивления, например в качестве потенциометров на схемах обратной связи импульсных источников питания всегда можно встретить подстроечные резисторы.

Подстроечные резисторы имеют небольшие габаритные размеры, и рассчитаны всего на несколько циклов регулировки с целью предварительной или профилактической настройки оборудования, и больше их, как правило, не трогают. Поэтому подстроечные резисторы не являются очень стойкими и прочными, по сравнению с переменными резисторами, и рассчитаны максимум на несколько десятков циклов регулировки.

Переменные резисторы рассчитаны на большое количество циклов перестройки, которое может достигать сотен тысяч раз. Переменные резисторы поэтому более износоустойчивы, чем подстроечные. Однако и здесь нужно знать меру, ведь если превысить гарантированное количество циклов перестройки, то и переменный резистор может выйти из строя.

Очевидно, подстроечный резистор никогда не заменит переменный, и если этот принцип нарушить, то можно поплатиться низкой надежностью конструируемого устройства.

Переменные резисторы применяются в тех устройствах, где регулировка подразумевается назначением устройства, например регулировка громкости в акустической системе или плавная регулировка температуры бытового колорифера. На электрогитаре можно встретить в роли потенциометра переменный резистор.

Переменные резисторы типа СП-1 на защитной крышке имеют вывод, который соединяется с общим выводом, и крышка служит электрическим экраном. Подстроечные же резисторы типа СП3-28а не имеют защитной крышки, защитой будет служить корпус устройства в котором данный резистор будет установлен.

И хотя внутренне резисторы по устройству похожи, снаружи все выгладит иначе. Переменный резистор имеет прочную металлическую или пластиковую ручку, связанную с ползунком, а подстроечный резистор регулируется отверткой, которая вставляется в специальный паз регулировочного механизма, связанного с круговым ползунком.

На схемах переменные резисторы легко узнать, они изображаются как постоянный резистор, но с регулировочным отводом в виде стрелки, символизирующей подвижный контакт потенциометра или реостата, в зависимости от схемы включения компонента. Буква R на схеме точно так же обозначает переменный резистор, как и постоянный, разница лишь в графическом изображении компонента.

При реостатной схеме включения используется изображение в виде резистора, пересеченного наискосок стрелкой, это указывает на то, что задействованы всего два контакта — регулировочный и один из крайних. Подстроечный же резистор на схеме обозначается без стрелки, а регулировочный контакт обозначается тонкой полоской.

Переменные резисторы, бывает, сочетают в себе с функцией потенциометра еще и функцию выключателя. Это удобно, когда переменный резистор используется в качестве регулятора громкости, скажем, портативного радиоприемника, когда поворотом ручки сначала осуществляется включение, затем сразу настраивается громкость.

Электрически встроенный выключатель не связан с цепью резистора, но находится в том же корпусе, что и переменный резистивный элемент с подвижным контактом. Примером переменных резисторов с интегрированным выключателем может служить отечественный СП3-3бМ или 24S1 китайского производства.

Среди переменных резисторов встречаются сдвоенные и даже счетверенные, когда поворот одной ручки приводит к перестройке сразу двух или четырех независимых электрически, на функционально связанных цепей. Например регулятор стерео баланса удобно реализовывать таким образом. В эквалайзерах используется до двух десятков сдвоенных резисторов.

На схемах сдвоенные (счетверенные) резисторы отличаются обозначением и графическим изображением: пунктир указывает на то, что механически подвижные контакты объединены.

Типов подстроечных и переменных резисторов на современном рынке множество. Это и неразборные подстроечные резисторы типа СП4-1, залитые эпоксидным компаундом, и предназначенные для аппаратуры оборонного назначения и подстроечные типа СП3-16б для вертикального монтажа на плату, и т.д.

При изготовлении бытовой аппаратуры, на платы впаивают маленькие подстроечные резисторы, которые, кстати, могут по мощности достигать 0,5 ватт. В некоторых из них, например в СП3-19а, в качестве резистивного слоя применяется металлокерамика.

Читайте также:  Как стричь под полубокс машинкой видео

Есть и совсем простые подстроечные резисторы на основе лаковой пленки, такие как СП3-38 с открытым корпусом, уязвимые для влаги и пыли, и мощностью не более 0,25 ватт. Такие резисторы регулируются диэлектрической отверткой, дабы избежать случайного короткого замыкания. Такие простые резисторы часто встречаются в бытовой электронике, например в блоках питания мониторов.

Некоторые подстроечные резисторы имеют герметичный корпус, например R-16N2, они регулируются специальной отверткой, и являются более надежными, поскольку на резистивную дорожку не попадает пыль и не конденсируется влага.

Мощные трехваттные резисторы типа СП5-50МА в корпусе имеют отверстия для вентиляции, в них проводник намотан в форме тороида, а контактный ползунок скользит по нему при повороте ручки отверткой.

В некоторых телевизорах с ЭЛТ до сих пор можно встретить высоковольтные подстроечные резисторы, такие как НР1-9А, сопротивлением 68 МОм и номинальной мощностью 4 ватта. По сути это набор металлокерамических резисторов в одном корпусе, а типичное рабочее напряжение для данного резистора составляет 8,5 кВ, при максимуме в 15 кВ. Сегодня подобные резисторы встроены в ТДКС.

В аналоговой аудиоаппаратуре можно встретить ползунковые или движковые переменные резисторы, типа СП3-23а, которые отвечают за регулировку громкости, тембра, баланса и т. д. Это линейные резисторы, которые бывают и сдвоенными, как например СП3-23б.

Подстроечные многооборотные резисторы часто встречаются в электронной аппаратуре, в измерительных приборах и т. д. Их механизм позволяет точно регулировать сопротивление, и количество оборотов измеряется несколькими десятками. Червячная передача делает возможным медленный поворот и плавное перемещение скользящего контакта по резистивной дорожке, благодаря чему схемы настраиваются очень и очень точно.

Например подстроечный многооборотный резистор СП5-2ВБ настраивается именно посредством червячной передачи внутри корпуса, и для полного прохода всей резистивной дорожки нужно совершить 40 оборотов отверткой. Резисторы данного типа в разных модификациях имеют мощность от 0,125 до 1 ватта, и рассчитаны на 100 — 200 циклов регулировки.

Всевозможные переменные резисторы находят широкое применение в роли потенциометров в различных приборах, начиная с бытовых, таких как обогреватели, водонагреватели, акустические системы, заканчивая музыкальными инструментами, такими как электрогитары и синтезаторы. Подстроечные резисторы можно встретить практически на любых печатных платах, начиная с телевизоров, заканчивая цифровыми осциллографами и техникой оборонного значения.

Продолжая тему грамотного выбора пассивных компонентов, рассмотрим различные типы резисторов, их достоинства и недостатки, особенности применения, а также наиболее популярные для них приложения. В каждом разделе помещены ссылки на результаты поисковых запросов для некоторых серий резисторов, которые присутствуют в каталоге компании Терраэлектроника.

Резисторы

Рис. 1. Резисторы

Резисторы (Рис.1) представляют собой двухвыводные компоненты, применяемые для ограничения тока, деления напряжения и формирования временных характеристик цепей. Они используются совместно с такими активными компонентами, как операционные усилители, микроконтроллеры или интегральные схемы, и выполняют различные функции, например, смещение, фильтрацию и подтяжку линий ввода-вывода. Переменные резисторы могут применяться для изменения параметров схемы. Токочувствительные резисторы используются для измерений токов в электрических цепях.

Типы резисторов

Существует несколько различных типов резисторов, отличающихся по номинальной мощности, размерам, эксплуатационным качествам и стоимости. Наиболее распространенные типы — чип-резисторы (SMD-резисторы), выводные резисторы для монтажа в отверстия, проволочные резисторы, шунты (токочувствительные резисторы) для измерения тока, термисторы и потенциометры. Ниже, для каждого типа резисторов представлены основные характеристики, наиболее подходящие приложения, а также информация о корпусных исполнениях и примеры конкретных серий.

SMD-резисторы

Рис. 2. Чип-резисторы

Чип-резисторы (Рис. 2) предназначены для поверхностного монтажа. Они отличаются от выводных резисторов меньшими размерами, что делает их оптимальными для применения на печатных платах. Наиболее распространенными задачами smd-резисторов являются подтяжка портов ввода-вывода, деление напряжения, ограничение тока. Резисторы также применяются в составе высокочастотных/ низкочастотных/ полосовых фильтров. Резисторы с нулевым сопротивлением могут быть использованы в качестве джамперов для коммутации различных цепей.

Существует два типа SMD-резисторов:

  1. Тонкопленочные резисторы обычно используются в различных прецизионных приложениях: в аудиотехнике, медицинском или тестовом оборудовании. Они отличаются минимальным разбросом номиналов (0,1… 2%), низким температурным коэффициентом (5 ppm/C) и меньшим уровнем шума по сравнению с толстопленочными резисторами. Однако стоимость их выше.
  1. Толстопленочные резисторы являются наиболее распространенным типом резисторов и используются для широкого круга приложений. Они характеризуются большей погрешностью сопротивления (обычно 1 … 5%), повышенным температурным коэффициентом (50 ppm/C) и более высоким уровнем шума по сравнению с тонкопленочными резисторами. Если к резистору не предъявляется каких-либо особых требований, то обычно предпочтительным выбором становится именно толстопленочный резистор.

Корпусные исполнения: наиболее распространенными типоразмерами smd-резисторов являются 0201, 0402, 0603, 0805 и 1206. Цифры обозначают габаритные размеры в дюймовой системе, например, корпус 0402 имеет габариты 0,04х0,02", размеры корпуса 0603 составляют 0,06х0,03" и так далее.

Примеры:

  • 0402 — серия RC0402FR производства компании Yageo с номинальной мощностью 0,063 Вт (1/16 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом … 10 МОм;
  • 0603 — серия RC0603FR от Yageo с номинальной мощностью 0,1 Вт (1/10 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом … 10 МОм;
  • 0805 — серия RC0805FR от Yageo с номинальной мощностью 0,125 Вт (1/8 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом … 10 Мом;
  • 1206 — серия RC1206FR от Yageo с номинальной мощностью 0,25 Вт (1/4 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом … 10 МОм.
  • 0402 — серия CR0402 производства компании Bourns с номинальной мощностью 0,063 Вт (1/16 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом…10 МОм;
  • 0603 — серия CR0603 от Bourns с номинальной мощностью 0,1 Вт (1/10 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом…10 МОм;
  • 0805 — серия CR0805 от Bourns с номинальной мощностью 0,125 Вт (1/8 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом…10 МОм;
  • 1206 — серия CR1206 от Bourns с номинальной мощностью 0,25 Вт (1/4 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 0,82 Ом…10 МОм.
  • 0402 — серия CRCW0402 производства Vishay с номинальной мощностью 0,063 Вт (1/16 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом …10 МОм;
  • 0603 — серия CRCW0603 от Vishay с номинальной мощностью 0,1 Вт (1/10 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1… 15 МОм;
  • 0805 — серия CRCW0805 от Vishay с номинальной мощностью 0,125 Вт (1/8 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений 1 Ом … 50 МОм;
  • 1206 — серия CRCW1206 от Vishay с номинальной мощностью 0,25 Вт (1/4 Вт) и диапазоном доступных сопротивлений от 1 Ом…100 МОм.
Читайте также:  Стеклянные перегородки в сауне

Выводные резисторы для монтажа в отверстия

Рис. 3. Выводные резисторы для монтажа в отверстия

Резисторы с аксиальными выводами для монтажа в отверстия (Рис. 3) весьма популярны и широко используются, особенно — при создании прототипов, поскольку их легко заменять при работе с макетными платами. Как и чип-резисторы, выводные резисторы применяются для подтяжки, деления напряжения, ограничения тока и фильтрации. Существуют различные типы выводных резисторов. Наиболее популярны углеродистые пленочные и металлопленочные резисторы.

  1. Углеродистые пленочные резисторы имеют значительный разброс сопротивлений (2…10%). Наиболее распространенными рядами сопротивлений для них являются E12 (± 10%), E24 (± 5%) и E48 (± 2%). В большинстве приложений углеродистые пленочные резисторы были вытеснены металлопленочными. Температурный коэффициент сопротивления углеродистых пленочных резисторов (TКC) обычно имеет отрицательную величину — около -500 ppm/C, однако конкретное значение зависит от сопротивления и размера.
  2. Металлопленочные резисторы имеют меньший разброс сопротивлений (0,1…2%) и более высокую стабильность. Наиболее распространенными рядами сопротивлений для них являются E48 (± 2%), E96 (± 1%) и E192 (± 0,5%, ± 0,25% и ± 0,1%). Поскольку характеристики металлопленочных резисторов лучше, чем у углеродистых, то именно они используются в большинстве приложений. Температурный коэффициент металлопленочных резисторов (TC) составляет около ± 100 ppm/C, однако некоторые модели характеризуются только положительным или только отрицательным TC.
  3. Углеродные композитные резисторы широко использовались в электронных устройствах пятьдесят лет назад, но из-за большого разброса номиналов и невысокой стабильности они были заменены углеродистыми пленочными и металлопленочными резисторами. Тем не менее, композитные резисторы обладают хорошими высокочастотными характеристиками и способны выдерживать воздействие мощных импульсов, поэтому их до сих пор применяют в сварочном оборудовании и высоковольтных источниках питания.
  4. Металл-оксидные резисторыстали первой альтернативой углеродным композитным резисторам, но в дальнейшем в большинстве приложений они были вытеснены металлопленочными. Тем не менее, поскольку металл-оксидные резисторы отличаются повышенной рабочей температурой и более высокой номинальной мощностью (> 1 Вт), их по-прежнему используют в ответственных устройствах, эксплуатирующихся в жестких условиях.

Ряды сопротивлений EIA (EIA Decade Resistor Values) определяют не только номиналы резисторов, но и допустимую погрешность. Например, ряд E12 (± 10%) включает следующие стандартные значения: 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680 и 820 Ом.

Для кодирования параметров выводных резисторов применяется цветовая маркировка (таблица 1).

Таблица 1. Цветовая маркировка выводных резисторов

Регулировка громкости звуковой системы, фиксация положения пальца на сенсорном экране и определение появления в автомобиле человека – вот всего лишь несколько примеров использования переменных резисторов в повседневной жизни. Возможность изменять сопротивление – это возможность взаимодействовать, поэтому переменные резисторы можно найти во множестве вещей. (Всё, что необходимо знать о постоянных резисторах, описано в предыдущей статье).

Принципы одинаковы, но способов разделения напряжения существует довольно много. Рассмотрим, что лежит в основе верньеров, реостатов, мембранных потенциометров, резистивных сенсорных экранов, а также датчиков изгиба и растяжения.

Потенциометры, по сути – это делители напряжения. Это метод разделения заданного напряжения на меньшие значения. Согласно схеме, у потенциометра (серый) есть три точки соединения. Средняя – переменная (обозначена стрелкой), и она контактирует с материалом резистора внутри где-то в одной из точек протяжённого резистора.

Напряжение между регулируемой точкой и одной из оставшихся (концов резистора) определяется сопротивлением между ними. Если соединены только две точки, тогда у нас получится переменный резистор, или реостат.

На фото – потенциометр с цилиндрической поворотной ручкой. Круглая пластиковая ручка громкости на вашей звуковой системе прячет один из таких потенциометров. Обратите внимание на три контакта, из которых средний соединён с переменной точкой. На фото изображён новый потенциометр. А вот статья о том, как я использовал такое устройство на усилителе, сделанном из банки из-под арахисового масла.

У потенциометров может быть линейный или логарифмический диапазон сопротивления. Линейный означает, что при повороте ручки сопротивление меняется линейно. Если повернуть её на четверть, сопротивление изменится на четверть.

Читайте также:  Направляющие для сдвижных дверей шкафа

Но если так будет с ручкой громкости, нашим ушам покажется, что громкость растёт слишком быстро; так происходит из-за особенностей восприятия звуков мозгом. Поэтому для ручки громкости лучше использовать потенциометр, чьё сопротивление меняется логарифмически. На графике показано, как меняется громкость при повороте ручки, как для линейного, так и для логарифмического потенциометра. Некоторые потенциометры обеспечивают лишь псевдо-логарифмический рост, и они дешевле тех, что дают настоящий логарифм. Они состоят из двух линейных частей, встречающихся на 50% поворота. Их работа также отражена на графике.

Логарифмическое поведение достигается изменением формы резистивного элемента – его ширина меняется по всей длине. Поэтому потенциометры часто делят на линейно сужающиеся и логарифмически сужающиеся.

Ещё одна разновидность потенциометра – подстроечное сопротивление, или триммер. Они меньше размером, и используются на электронных платах. Подстраиваются одни обычно один раз, или очень редко – только для калибровки схемы.


Триммеры


Эквалайзер

Не все потенциометры работают с вращением. Они могут быть сделаны и в форме ползунов, как на фото с эквалайзером. Такие ползуны подвержены попаданию грязи, нарушающей их работу – именно такая проблема появилась у клавиатуры на фото (это моя клавиатура, и её ползуны действительно трудно передвигать).

Как я уже упомянул, при подсоединении только двух контактов потенциометр часто называют реостатом. Реостаты обычно используются для больших токов, и, конечно же, не только для регулировки громкости.

Чтобы работать с большими токами, они обычно делаются при помощи провода, намотанного на изолированный сердечник, по которому ходит скользящий контакт. Вспомним символ потенциометра, у которого использовано три контакта. Поскольку здесь мы подключаем два контакта, мы используем другой символ; сопротивление со стрелочкой (не подсоединённой) поперёк. На изображении ниже вы можете видеть два варианта этого символа – по стандартам IEEE и IEC.

Мембранный потенциометр состоит из гибкой диэлектрической, часто прозрачной мембраны с присоединённой снизу полоской сопротивления.

Ниже её находится основание, на поверхности которого нанесена токопроводящая дорожка. Когда палец, или другой объект прикасается к мембране, полоска устанавливает контакт с дорожкой. В результате на контактах полоски появляется напряжение. Оно зависит от того, в каком месте полоска соприкоснулась с дорожкой. Схема тут та же, что и самая первая схема на странице для потенциометра.

Сопротивление мембранного потенциометра SoftPot с сайта Sparkfun меняется линейно от 100 Ом до 10 кОм с номинальной мощностью в 1 Вт.

В случае, когда контакт не постоянен (например, он возникает только при нажатии пальцем), в схеме необходим подтягивающий резистор (к примеру, 100 кОм). Но у некоторых мембранных потенциометров есть магнит или скользящий контакт, всегда давящий на мембрану и поддерживающий постоянный контакт.

Резистивный сенсорный экран похож на мембранный потенциометр, только резистивный материал есть на обоих его слоях, причём материал прозрачный. Передняя мембрана гибкая и также прозрачная, так что палец или стилус может надавить на неё и создать контакт. Технология использовалась в некоторых дешёвых карманных компьютерах или детских игрушках. Она всё ещё применяется, но революция смартфонов произошла благодаря ёмкостным экранам, не требующим гибкой мембраны.

Для 4-проводного резистивного сенсорного экрана напряжение подаётся на верхний слой, а результат считывается с нижнего, и таким образом считывается координата X. Затем всё происходит наоборот и получается координата Y. Всё это происходит за миллисекунды, и опрос экрана проводится непрерывно.

Все подсчёты ведутся вспомогательным контроллером. Резистивные экраны не такие отзывчивые, как ёмкостные, и для высокой точности обычно требуется стилус. Используются в очень дешёвых смартфонах.

Датчики давления состоят из токопроводящего полимера, в котором есть проводящие и непроводящие частицы. Он расположен между двумя проводниками, переплетёнными, но не соединёнными. Прижимание полимера к проводникам создаёт контакт. Увеличение силы или площади нажатия увеличивает проводимость и уменьшает сопротивление. Без нажатия сопротивление конструкции может быть более 1 МОм, а точность обычно составляет около 10%. Этого достаточно для использования в музыкальных инструментах, протезах, датчиках наличия человека в машине и портативной электроники.

Гибкий датчик – это резистивный материал, например, углерод, нанесённый на гибкую мембрану. При изгибании датчика материал растягивается и сопротивление увеличивается пропорционально радиусу изгиба. Судя по одной из спецификаций, сопротивление плоского датчика в 10 кОм может удваиваться при сгибании его на 180 градусов, когда оба конца соединяются. Распространённый пример – пальцы в игровых перчатках, такие, как в контроллере Nintendo Power Glove (в одном из проектов его хакнули для управления квадрокоптером). Сгибание пальцев приводит к изменению сопротивления, показывающему степень сгиба.


Датчик растяжения работает по тому же принципу, только его сопротивление увеличивается при растяжении. Резиновый шнур с углеродом выглядит, как шнур для банджи. Судя по одному примеру с Adafruit, 6-дюймовый шнурок сопротивлением 2,1 кОм при растяжении до 10" меняет сопротивление до 3,5 кОм. Ещё один пример – проводящая нить из стальных волокон, смешанных с полиэстером, а ещё бывают датчики в виде резинок или ремней.

Ссылка на основную публикацию
Чем отличается люкс от премиум
В чём разница между товарами Premium и Luxury? В целом сложновато определить отличие между «премиум» и «люксом». Ведь оба эти...
Чем можно заменить шпаклевку
Делаем шпаклевку по дереву своими руками Существует много видов шпаклёвок, которые можно сделать своими руками. Их компоненты зависят от состава...
Чем можно заменить яйцо в оладьях
Находка для аллергиков, постящихся, веганов и тех, у кого просто не оказалось яиц в холодильнике. Все ингредиенты рассчитаны для замены...
Чем отличается напряжение от напряженности
Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение. Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду:...
Adblock detector