포텐쇼미터 대 라이오스탯: 어느 것을 사용해야 할까요?

대학 신입생이었던 저는 처음으로 전자공학 수업에서 가변저항기를 가지고 놀아본 기억이 납니다. 갑자기 이러한 부품들이 일상적인 기기에서 어떻게 사용되는지 깨닫게 되고, 이전에는 전혀 몰랐던 사실입니다. 가변저항기와 라이오스탯은 시스템의 다른 부분에서 전류 흐름과 전압 강하를 간단하게 제어할 수 있는 가변 저항의 두 가지 버전입니다.

이러한 부품들이 기본적으로 같은 기능을 제공하지만, 상당히 다르며 항상 서로 완벽한 대체품은 아닙니다. 그렇다면 이러한 부품들이 어떻게 다르며, 왜 다른 애플리케이션에서 선호되는지는 무엇일까요? 가변저항기와 라이오스탯을 사용해야 할 때와 올바른 부품을 선택하기 위해 데이터시트 사양에서 무엇을 찾아야 하는지 알아보겠습니다.

가변저항기 대 라이오스탯 구조

가변저항기와 라이오스탯은 유사한 구조를 가지고 있으며 비슷한 방식으로 기능합니다: 손잡이를 돌리면 회로에서 전류와 전압 분배를 제어할 수 있습니다. 충분히 간단해 보이지만, 이러한 부품들이 구축된 방식이 다른 애플리케이션에 더 나은 옵션을 제공합니다.

가변저항기와 라이오스탯 사이의 가장 명백한 차이점은 단자의 수입니다; 가변저항기는 세 개(입력 및 2개의 출력)를 가지고 있는 반면 라이오스탯은 두 개(1개의 입력, 1개의 출력)를 가집니다. 가변저항기의 세 개의 단자 덕분에, 하나의 단자가 연결되지 않은 상태로 라이오스탯으로 사용할 수 있습니다. 그러나 반대의 경우는 완전히 사실이 아닙니다; 라이오스탯의 출력을 접지시키고 적어도 하나의 다른 저항을 추가하지 않는 한 라이오스탯을 가변저항기로 사용할 수 없습니다.

가변저항기는 기본적으로 가변 전압 분배기입니다; 장치의 손잡이를 돌리면, 슬라이딩 접점이 입력과 두 출력 사이에 전압 분배기를 만듭니다. 즉, 가변저항기는 단순히 전압 분할을 위한 것입니다. 라이오스탯은 두 번째 출력에서 무한 저항을 가진 가변저항기로, 출력에 연결된 부하가 받는 총 전력을 조절합니다. 라이오스탯과 부하 저항이 같으면, 최대 전력이 부하 구성요소로 전달됩니다.

디지털 가변저항기 IC는 전압 분배기 사이의 전압을 디지털 방식으로 제어할 수 있습니다. 이 IC들은 전압 분배기의 하단에 걸쳐 일정한 단계(비트 수에 의해 정의됨)로 전압 출력을 제공합니다. 이 IC들은 라이오스탯 모드로 설정될 수 있어 연속적이 아닌 디지털화된 전압 출력을 제공합니다. Microchip의 MCP40D19T-503E/LT는 I2C 인터페이스를 통해 통합된 저항 네트워크에 7비트 출력을 제공하는 훌륭한 예입니다.

요즘에는 "레오스탯"이라는 용어가 때때로 "2단자 포텐쇼미터" 또는 비슷한 것과 바꿔 사용되기도 하지만, 일부 부품 제조업체들은 여전히 이러한 부품들 사이에 구체적인 차이를 두고 있습니다. 예를 들어, Vishay의 RT025AS1501KB는 설계자가 일반적인 포텐쇼미터에서 기대하는 정밀한 기계적 저항 조정을 제공합니다.

기계식 포텐쇼미터 대비 레오스탯 선택하기

이러한 부품을 선택할 때, 포텐쇼미터가 레오스탯과 동일한 기능을 제공하도록 구성될 수 있음에도 불구하고, 약간 다른 사양을 가지고 있다는 점을 주목하는 것이 중요합니다. 여기 몇 가지 중요한 사양이 있습니다:

• 최대 저항. 장치의 최대 저항에 주의를 기울이십시오. 이것은 부하에 전달되는 전압/전류 한계를 결정합니다. 전형적인 값은 수십 옴에서 k옴까지 다양합니다. 이것은 전원원 및 전류 요구 사항과 신중하게 짝을 이루어야 합니다. 

• 와이퍼 저항. 레오스탯에서 와이퍼 저항은 매우 중요하며, 부하에 정확한 양의 전류를 제공하기 위해 매우 작아야 합니다. 포텐쇼미터의 경우, 일반적으로 고임피던스 부하에 일부 전압을 전달하는 경우, 와이퍼 저항은 부하 저항보다 항상 훨씬 작기 때문에 그다지 중요하지 않습니다. 어쨌든, 와이퍼 저항이 부하 저항과 직렬로 나타나므로 얼마나 큰 와이퍼 저항을 견딜 수 있는지 신중하게 분석해야 합니다. 

• 테이퍼 스타일. 테이퍼는 와이퍼가 이동함에 따라 장치의 저항, 또는 슬라이드를 통한 저항 분할이 어떻게 변하는지 알려줍니다. 선형 테이퍼는 부하에 전달되는 전압/전류의 선형 함수인 제어 기능이 필요할 때 훌륭합니다. 예를 들어, 구성요소가 피드백 루프에 배치된 운영 증폭기가 있을 수 있습니다. 다른 테이퍼 스타일에는 로그와 오디오 시스템을 위해 특별히 정의된 오디오 테이퍼가 있습니다. 

• 전력 등급. 일반 저항기와 마찬가지로 포텐쇼미터와 레오스탯에도 전력 등급이 있습니다. 전력 등급을 초과하면 구성 요소가 손상될 수 있습니다. 

• 허용 오차 및 히스테리시스. 포텐쇼미터와 레오스탯은 전기기계적 구성 요소이기 때문에, 권선 구조와 히스테리시스로 인해 경우에 따라 저항 허용 오차가 10-20%까지 변할 수 있습니다. 정밀 구성 요소는 더 작은 허용 오차와 더 높은 재현성(낮은 히스테리시스)을 가집니다.

모든 전자 실험실은 프로토타이핑이나 브레드보딩을 위해 몇 개의 가변저항이나 라이오스탯을 갖추고 있어야 합니다. 이들은 회로도나 PCB 레이아웃을 시작하기 전에 간단한 회로를 설계하는 데 매우 유용합니다. 원하는 가변저항/라이오스탯 저항값으로 기본 회로를 설계한 후, 오옴미터를 사용하여 단자 간을 측정하세요; 이는 회로에 필요한 저항값을 알려줍니다.

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