Potencjometr vs. Reostat: Którego użyć?

Pamiętam, jak będąc młodym studentem pierwszego roku, po raz pierwszy bawiłem się potencjometrami na zajęciach wprowadzających z elektroniki. Nagle zaczynasz zdawać sobie sprawę, gdzie te komponenty są używane w codziennych urządzeniach, o czym nigdy nie wiedziałeś. Potencjometry i reostaty to dwie wersje zmiennego rezystora, które zapewniają prosty sposób na kontrolę przepływu prądu i spadku napięcia w różnych gałęziach systemu.

Chociaż te komponenty pełnią tę samą podstawową funkcję, są dość różne i nie zawsze są idealnymi zamiennikami dla siebie. Co więc sprawia, że te komponenty są tak różne i dlaczego są preferowane w różnych aplikacjach? Oto kiedy powinieneś użyć potencjometru a kiedy reostatu oraz na co zwrócić uwagę w specyfikacjach karty katalogowej, aby wybrać odpowiedni komponent.

Konstrukcja potencjometru vs. reostatu

Potencjometry i reostaty mają podobną konstrukcję i działają w podobny sposób: obracając pokrętłem, można kontrolować rozkład prądu i napięcia w obwodzie. Wydaje się to dość proste, ale sposób, w jaki te komponenty są zbudowane, sprawia, że są lepszymi opcjami dla różnych aplikacji.

Najbardziej oczywistą różnicą między potencjometrem a reostatem jest liczba zacisków; potencjometry mają trzy (wejście i 2 wyjścia), podczas gdy reostaty mają dwa (1 wejście, 1 wyjście). Dzięki trzem zaciskom potencjometru, może być on używany jako reostat, gdy jeden z zacisków jest pozostawiony niepodłączony. Jednak odwrotnie nie jest całkowicie prawdziwe; reostat nie może być używany jako potencjometr, chyba że dodasz przynajmniej jeden inny rezystor i uziemisz wyjście reostatu.

Potencjometr to w zasadzie zmienny dzielnik napięcia; obracając pokrętłem urządzenia, ślizgający się kontakt tworzy dzielnik napięcia między wejściem a dwoma wyjściami. Innymi słowy, potencjometr jest po prostu przeznaczony do dzielenia napięcia. Z reostatem, będącym po prostu potencjometrem z nieskończoną rezystancją na drugim wyjściu, moduluje całkowitą moc odbieraną przez obciążenie podłączone do wyjścia. Jeśli rezystancja reostatu i obciążenia są równe, wtedy maksymalna moc jest przekazywana do komponentu obciążenia.

Są cyfrowe układy scalone potencjometrów, które zapewniają cyfrową kontrolę nad napięciem dzielonym przez dzielnik napięcia. Te układy scalone zapewniają wyjście napięciowe na dolnej połowie dzielnika napięcia w dyskretnych krokach (zdefiniowanych przez pewną liczbę bitów). Te układy scalone mogą być ustawione do pracy w trybie reostatu, dając cyfryzowane wyjście napięciowe zamiast ciągłego. Świetnym przykładem jest MCP40D19T-503E/LT od Microchip, który zapewnia 7-bitowe wyjście przez zintegrowaną sieć rezystorów za pośrednictwem interfejsu I2C.

W dzisiejszych czasach termin „reostat” jest czasami używany zamiennie z „potencjometrem 2-terminalowym” lub czymś podobnym, ale niektórzy producenci komponentów nadal robią konkretną różnicę między tymi komponentami. Przykładem jest RT025AS1501KB firmy Vishay, który zapewnia typ precyzyjnej regulacji mechanicznego oporu, jakiego projektant mógłby oczekiwać od typowego potencjometru.

Wybór potencjometru mechanicznego a reostatu

Wybierając te komponenty, ważne jest, aby zauważyć, że mają one nieco różne specyfikacje, mimo że potencjometr może być skonfigurowany do zapewnienia tych samych funkcji co reostat. Oto niektóre z ważnych specyfikacji:

• Maksymalna rezystancja. Zwróć uwagę na maksymalną rezystancję urządzenia, ponieważ będzie to określać limit napięcia/prądu dostarczanego do obciążenia. Typowe wartości mieszczą się w zakresie od dziesiątek omów do kOhmów. Należy to starannie dopasować do źródła zasilania i wymagań prądowych.

• Rezystancja ślizgacza. Rezystancja ślizgacza jest bardzo ważna w reostacie i powinna być bardzo mała, aby zapewnić dokładną ilość prądu do obciążenia. Dla potencjometru, jeśli ogólnie dostarczamy jakieś napięcie do obciążenia o wysokiej impedancji, rezystancja ślizgacza nie jest tak ważna, ponieważ zawsze będzie znacznie mniejsza niż rezystancja obciążenia. W każdym przypadku musisz dokładnie przeanalizować, jak dużą rezystancję ślizgacza możesz tolerować, ponieważ rezystancja ślizgacza pojawia się szeregowo z rezystancją obciążenia.

• Styl nachylenia. Nachylenie informuje, jak zmienia się rezystancja urządzenia, a raczej podział rezystancji na ślizgu, w miarę przesuwania ślizgacza. Liniowe nachylenie jest świetne, gdy potrzebujesz funkcji sterujących, które są liniowymi funkcjami napięcia/prądu dostarczanego do obciążenia. Przykładem może być wzmacniacz operacyjny z komponentem umieszczonym w pętli sprzężenia zwrotnego. Inne style nachylenia to logarytmiczne i audio, które są specjalnie zdefiniowane dla systemów audio.

• Moc znamionowa. Tak jak zwykłe rezystory mają moc znamionową, tak samo potencjometry i reostaty. Przekroczenie mocy znamionowej może uszkodzić komponent.

• Tolerancja i histereza. Ponieważ potencjometry i reostaty są komponentami elektromechanicznymi, tolerancja rezystancji może różnić się o 10-20% w niektórych przypadkach ze względu na konstrukcję nawijania i histerezę. Precyzyjne komponenty będą miały mniejsze tolerancje i wyższą powtarzalność (mniejsza histereza).

Każde laboratorium elektroniki powinno mieć pod ręką kilka potencjometrów lub reostatów do prototypowania lub budowania na płytce stykowej. Są one bardzo przydatne przy projektowaniu prostych obwodów przed rozpoczęciem tworzenia schematów czy układu PCB. Gdy zaprojektujesz podstawowy obwód z pożądaną wartością oporu potencjometru/reostatu, weź omomierz i zmierz opór między zaciskami; to powie Ci, jakie wartości oporu są potrzebne w Twoim obwodzie.

Gdy będziesz gotowy, aby zdecydować między potencjometrem a reostatem dla swoich analogowych obwodów, spróbuj użyć jedynego wyszukiwarki elektroniki z zaawansowanymi funkcjami wyszukiwania i filtracji. Octopart oferuje kompleksowe rozwiązanie do pozyskiwania komponentów elektronicznych i pomaga Ci dokładnie znaleźć potrzebne Ci komponenty. Zapoznaj się z naszą stroną komponentów elektromechanicznych, aby znaleźć więcej komponentów do Twojego systemu analogowego.

Bądź na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się na nasz newsletter.