Potentiomètre vs. Rhéostat : Lequel devriez-vous utiliser ?

Je me souviens, étant jeune étudiant de première année à l'université, avoir joué pour la première fois avec des potentiomètres dans mon cours d'électronique introductif. Vous commencez soudain à réaliser où ces composants sont utilisés dans les appareils de tous les jours sans que vous le sachiez. Les potentiomètres et les rhéostats sont deux versions d'une résistance variable qui fournissent un moyen simple de contrôler le flux de courant et la chute de tension dans différentes branches d'un système.

Bien que ces composants fournissent la même fonction de base, ils sont assez différents et ne sont pas toujours des remplacements parfaits l'un pour l'autre. Alors, qu'est-ce qui rend ces composants si différents, et pourquoi sont-ils préférés dans différentes applications ? Voici quand vous devriez utiliser un potentiomètre par rapport à un rhéostat et quoi chercher dans les spécifications de la fiche technique pour sélectionner le bon composant.

Construction Potentiomètre vs Rhéostat

Les potentiomètres et les rhéostats ont une construction similaire et fonctionnent de manière similaire : en tournant un bouton, vous pouvez contrôler la distribution de courant et de tension dans un circuit. Cela semble assez simple, mais la manière dont ces composants sont construits les rend de meilleures options pour différentes applications.

La différence la plus évidente entre un potentiomètre et un rhéostat est le nombre de bornes ; les potentiomètres en ont trois (entrée et 2 sorties) tandis que les rhéostats en ont deux (1 entrée, 1 sortie). Grâce aux trois bornes du potentiomètre, il peut être utilisé comme un rhéostat lorsqu'une des bornes est laissée en l'air. Cependant, l'inverse n'est pas entièrement vrai ; un rhéostat ne peut pas être utilisé comme un potentiomètre à moins d'ajouter au moins une autre résistance et de mettre à la terre la sortie du rhéostat.

Un potentiomètre est essentiellement un diviseur de tension variable ; lorsque le bouton de l'appareil est tourné, un contact coulissant crée un diviseur de tension entre l'entrée et les deux sorties. En d'autres termes, un potentiomètre est simplement destiné à la division de tension. Avec un rhéostat étant simplement un potentiomètre avec une résistance infinie à la deuxième sortie, il module la puissance totale reçue par la charge connectée à la sortie. Si la résistance du rhéostat et de la charge sont égales, alors la puissance maximale est transférée au composant de charge.

Il existe des circuits intégrés de potentiomètres numériques qui fournissent un contrôle numérique sur la tension divisée entre un diviseur de tension. Ces CI fournissent une sortie de tension à travers la moitié inférieure d'un diviseur de tension en étapes discrètes (définies par un certain nombre de bits). Ces CI peuvent être configurés pour fonctionner en mode rhéostat, donnant une sortie de tension numérisée plutôt que continue. Un excellent exemple est le MCP40D19T-503E/LT de Microchip, qui fournit une sortie de 7 bits sur un réseau de résistances intégré via une interface I2C.

De nos jours, le terme « rhéostat » est parfois utilisé de manière interchangeable avec « potentiomètre à 2 bornes » ou quelque chose de similaire, mais certains fabricants de composants font encore une distinction spécifique entre ces composants. Un exemple est le RT025AS1501KB de Vishay, qui fournit le type d'ajustement précis de la résistance mécanique qu'un concepteur attendrait d'un potentiomètre typique.

Choisir entre un potentiomètre mécanique et un rhéostat

Lors de la sélection de ces composants, il est important de noter qu'ils ont des spécifications légèrement différentes, même si un potentiomètre peut être configuré pour fournir les mêmes fonctions qu'un rhéostat. Voici certaines des spécifications importantes :

• Résistance maximale. Faites attention à la résistance maximale de l'appareil car cela déterminera votre limite de tension/courant délivrée à la charge. Les valeurs typiques varient de dizaines d'Ohms à kOhms. Cela devrait être soigneusement apparié avec votre source d'alimentation et vos exigences de courant. 

• Résistance du curseur. La résistance du curseur est assez importante dans un rhéostat et devrait être très petite pour fournir une quantité précise de courant à la charge. Pour un potentiomètre, si nous délivrons généralement une certaine tension à une charge à haute impédance, la résistance du curseur n'est pas si importante car elle sera toujours beaucoup plus petite que la résistance de la charge. Dans tous les cas, vous devez analyser soigneusement quelle grande résistance du curseur vous pouvez tolérer car la résistance du curseur apparaît en série avec la résistance de la charge. 

• Style de conicité. La conicité vous indique comment la résistance de l'appareil, ou plutôt la division de la résistance le long de la glissière, varie lorsque le curseur est déplacé. Une conicité linéaire est excellente lorsque vous avez besoin de fonctions de contrôle qui sont des fonctions linéaires de la tension/du courant délivré à la charge. Un exemple pourrait être un amplificateur opérationnel avec le composant placé dans la boucle de rétroaction. D'autres styles de conicité sont logarithmiques et une conicité audio qui est spécifiquement définie pour les systèmes audio. 

• Puissance nominale. Tout comme les résistances ordinaires ont une puissance nominale, les potentiomètres et les rhéostats en ont également. Dépasser la puissance nominale peut endommager le composant. 

• Tolérance et hystérésis. Parce que les potentiomètres et les rhéostats sont des composants électromécaniques, la tolérance de résistance peut varier de 10 à 20 % dans certains cas en raison de la construction enroulée et de l'hystérésis. Les composants de précision auront des tolérances plus petites et une reproductibilité plus élevée (hystérésis inférieur).

Tout laboratoire d'électronique devrait avoir quelques potentiomètres ou rhéostats sous la main pour le prototypage ou le montage sur breadboard. Ils sont très utiles pour concevoir des circuits simples avant de commencer à créer des schémas ou un agencement de PCB. Une fois que vous avez conçu un circuit de base avec la valeur de résistance de potentiomètre/rhéostat souhaitée, prenez un ohmmètre et mesurez aux bornes ; cela vous indique les valeurs de résistance dont vous avez besoin dans votre circuit.

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