Potencjometr - co warto wiedzieć?

Potencjometr to bierny element elektroniczny nazywany inaczej jako rezystor nastawny. Element ten jest wyposażony w pokrętło (mniejsze na śrubokręt lub większe do ręcznej regulacji), które pozwala na regulację oporu między dwiema nóżkami potencjometru. Element ten można więc traktować jako rezystor o zmiennym oporze.

Spis treści - z tego wpisu dowiesz się m.in.:

• Jak działa potencjometr?
• Jak sprawdzić potencjometr?
• Jakie są rodzaje potencjometrów?
• Jak podłączyć potencjometr do Arduino?

Przykładowe potencjometry

Jak działa potencjometr?

Element ten jest wyposażony w trzy wyprowadzenia. Dwa z nich są na stałe połączone do tzw. ścieżki oporowej, czyli fragmentu warstwy rezystywnej. Trzecia prowadzi do przewodzącego ślizgacza, który przesuwa się po tej ścieżce (przy pomocy gałki lub wkrętaka). Suwak dzieli ścieżkę oporową na dwa połączone szeregowo rezystory. Podczas zmiany ustawienia potencjometru zmienia się stosunek tych rezystancji, ale za to ich suma pozostaje stała.

Potencjometr montażowy - budowa

Parametry potencjometrów

Podstawowym parametrem opisującym potencjometr jest rezystancja ścieżki oporowej, wyrażana w omach [Ω]. Rozpiętość rezystancji wynosi od pojedynczych omów do kilku megaomów. Drugim istotnym parametrem jest charakterystyka zmian rezystancji:

• liniowa (rezystancje R1 i R2 zmieniają się liniowo z ruchem ślizgacza),
• logarytmiczna (zmiana rezystancji jest logarytmiczna), używane głównie do regulacji głośności.

Maksymalna moc wydzielana w niewielkich potencjometrach nie może przekraczać typowo około 0,5W. Większe moce można wytracać w elementach specjalnie do tego przeznaczonych (np. z drutem oporowym w roli ścieżki oporowej).

Symbol potencjometru

Rezystor nastawny przedstawiany jest na schematach na jeden z dwóch, zamiennych sposobów, które są widoczne na poniższej ilustracji. Nóżki opisane jako nr 1 i 3 to wyprowadzenia, które są podłączone na stałe do skrajnych fragmentów ścieżki oporowej. Nóżka nr 2 to wyprowadzenie, które połączone jest z ruchomym suwakiem.

Symbol potencjometru na schemacie

Jak podłączyć potencjometr?

Podłączając skrajne zaciski potencjometru do zasilania można uzyskać regulowany dzielnik napięcia. Potencjometr może również stać się regulowanym rezystorem – rezystancja między ślizgaczem, a jednym ze skrajnych zacisków może się zmieniać od zera do maksimum.

Przykładowo, jeśli użyjemy potencjometr 10k to korzystając z nóżek 1 i 2 lub 2 i 3 uzyskamy rezystor o zmiennym oporze w zakresie od 0 do 10k. Element ten można jednak również podłączyć jako dzielnik napięcia. Jeśli do wyprowadzenia numer 1 podłączymy dodatnią szynę zasilania, a do numeru 3 masę to kręcąc potencjometrem będziemy mogli uzyskać różne napięcie (między wyprowadzeniami 1 i 2 lub 2 i 3). Więcej na temat potencjometrów oraz tego jak sprawdzić potencjometr znaleźć można w tym darmowym kursie elektroniki, konkretnie w części omawiającej prawa Kirchhoffa:

Kurs elektroniki – #3 – prawa Ohma i Kirchhoffa w praktyce

W tej części naszego kursu podstaw elektroniki omówimy praktyczne użycie rezystorów. Będzie też o dzielnikach napięcia i... Czytaj dalej »

Jak podłączyć potencjometr do Arduino?

Potencjometry są bardzo często podłączane w roli prostych czujników do Arduino. Obrót pokrętła rezystora nastawnego pozwala np. zmienić pozycję w menu lub wpłynąć na częstotliwość migania diody świecącej.

Schemat podłączenia potencjometru montażowego do Arduino w roli dzielnika napięcia

Potencjometr podłączamy do Arduino w roli dzielnika napięcia. Środkowa nóżka elementu musi być podłączona do wejścia ADC - w Arduino UNO są to piny A0-A5. A dwa pozostałe wyprowadzenia potencjometru podłączamy do zasilania - jedno do Vcc, a drugie do GND. Takie podłączenie sprawia, że zmiana ustawienia pokrętła wpływa na napięcie odczytywane przez Arduino na danym wejściu.

Więcej informacji o łączeniu potencjometrów z Arduino oraz przykładowy program znaleźć można w tym darmowym kursie Arduino, a konkretnie w części omawiającej przetwornik ADC w Arduino:

Kurs Arduino – #4 – Przetwornik ADC

W poprzednich częściach kursu zajmowaliśmy się odczytywaniem sygnałów cyfrowych. Dzięki temu mogliśmy np.: sprawdzić, czy przycisk został... Czytaj dalej »

Rodzaje potencjometrów

Potencjometr obrotowy to najpopularniejsza forma potencjometrów, w których opór zależy od tego jak obrócimy jego pokrętło (w zakresie około 300º). Wyjątkiem jest potencjometr wieloobrotowy, którego pokrętło może wykonać wiele obrotów. Pozwala to na uzyskanie dokładniejszej regulacji w większym zakresie.

Potencjometr liniowy to element, w którym opór zmienia się wraz z przesunięciem suwaka po linii prostej - elementy te są często wykorzystywane w profesjonalnym sprzęcie audio, gdzie pozwalają na dokładną regulację parametrów dźwięku.

Praktyczny przykład potencjometrów obrotowych oraz suwakowych

Potencjometr cyfrowy to najczęściej moduł elektroniczny, który pozwala na zmianę oporu za pomocą sygnału elektrycznego - np. każde wciśnięcie przycisku nieznacznie zwiększa opór modułu. Elementy te są jednak droższe od standardowych potencjometrów i spotyka się je znacznie rzadziej.

Jak wyczyścić potencjometr?

Potencjometry są elementami mechanicznymi, więc są podatne na zabrudzenia. Częste kręcenie gałką potencjometru może doprowadzić np. do zabrudzenia ścieżki oporowej. Wynikiem takiego defektu są nieregularne zmiany oporu. Staje się to szczególnym problemem w przypadku sprzętów audio - zabrudzony potencjometr może powodować np. charczenie podczas zmiany głośności.

Czyszczenie potencjometru jest na szczęście całkiem proste. Wystarczy w tym celu użyć dedykowane środki chemiczne dostępne w formie spray'ów. Znaleźć można je w większości sklepów elektronicznych oraz w sklepach audio. W przypadku braku dedykowanego preparatu, potencjometr może wyczyścić spirytusem lub za pomocą popularnego sprayu WD-40.