مقاومت‌ها از ابتدایی‌ترین ابزارهای مورد استفاده در الکترونیک هستند و می‌توان آن‌ها را تقریبا در تمام پروژه‌های مختلف، ساده یا پیچیده، یافت. پتاسیومتر درواقع نوعی از مقاومت‌ها است که با نام مقاومت‌های متغیر هم شناخته می‌شوند. ما در این مقاله به بررسی پتانسیومترها، انواع آن‌ها و کاربردهای‌شان پرداخته‌ایم.

پتانسیومتر چیست؟

پتانسیومتر درواقع یک قطعه الکترونیکی پسیو و آنالوگ سه پایه است که امکان تنظیم دستی ولتاژ در مدار را فراهم می‌کند. با درجه‌ای که روی این قطعه قرار گرفته است، می‌توان مقاومت دو نقطه از مدار و درنتیجه ولتاژ آن دو نقطه را به دلخواه تعیین و جریان عبوری از آن بخش را کنترل کرد. تغییرات مقاومت، ولتاژ و جریان پس از تغییر مقاومت پتانسیومتر، براساس قانون اهم تعیین می‌شوند.

درواقع پتانسیومتر یک ولتاژ ورودی دریافت می‌کند و ولتاژ خروجی با میزان متفاوتی به مدار ارائه می‌دهد. میزان ولتاژ خروجی با توجه به مکان وایپر روی پتانسیومتر تعیین می‌شود. درواقع از یک پتانسیومتر می‌توان برای تقسیم‌کننده ولتاژ یا اعمال مقاومت در یک مدار استفاده کرد و کاربرد آن با توجه به پروژه می‌تواند متغیر باشد.

اصلی‌ترین تفاوت پتانسیومتر با رئوستا، تعداد ترمینال‌ها است؛ پتانسیومتر سه پایانه دارد، درحالی‌که رئوستا دارای دو پایانه است. پتانسیومتر برخلاف رئوستا معمولا برای پروژه‌هایی با جریان پایین استفاده می‌شود؛ پروژه‌هایی که تقسیم و کنترل ولتاژ اهمیت بالاتری نسبت به تعیین جریان عبوری دارد. از رئوستا می‌توان در پروژه‌های سنگین‌تر و با جریان بالاتر استفاده کرد تا بتوان با تغییر مقاومت جریان عبوری را کاهش یا افزایش داد.

پتانسیومتر چطور کار می‌کند؟

یک پتاسیومتر دارای سه بخش اصلی است؛ عنصر مقاومت، وایپر و سه پایانه. پایانه میانی برای وایپر است و آن را به عنصر مقاومت پتانسیومتر متصل می‌کند. در داخل پتانسیومتر خارجی‌ترین پایه به مقاومت وصل می‌شود؛ این مقاومت معمولا یک مقاومت پیچی است و از مواد مانند پلاستیک فشرده، کربن یا سیمان ساخته شده است.

وایپر از طریق پایانه‌ها به مقاومت متصل می‌شود. وایپر درواقع یک کنتاکت و راه ارتباطی بین مدار و مقاومت است؛ با تکان دادن آن، میزان جریان عبوری از مدار تغییر می‌کند. نوع وایپر در پتانسیومترهای مختلف، متفاوت است. درواقع زمانی‌که وایپر را روی پتانسیومتر حرکت می‌دهد، بخش بیش‌تر یا کم‌تری از عنصر مقاومتی در مدار قرار می‌گیرد و جریان عبوری از این طریق دچار تغییر می‌شود.

تقسیم ولتاژ مدار در پایانه سوم انجام می‌شود؛ به عنوان مثال اگر ولتاژی ۱۶ ولتی به مدار اعمال کنید و وایپر پتانسیومتر در مثبت‌ترین حالت خود باشد، ۱۶ ولت از پایانه سوم پتانسیومتر دریافت خواهید کرد. اگر وایپر در وسط قرار گیرد، ولتاژ خروجی به ۸ ولت می‌رسد، دقیقا نصف ولتاژ ورودی. در نتیجه اگر وایپر پتانسیومتر را در منفی‌ترین حالت ممکن قرار دهید، ولتاژ خروجی به صفر می‌رسد. با این حال عملکرد پتانسیومترهای مختلف است و می‌توان نتیجه متفاوتی در هرکدام از آن‌ها مشاهده کرد.

به عکس بالا که یک دیاگرام از پتانسیومتر است، دقت کنید؛ با کشیدن وایپر به سمت راست، میزان مقاومتی که در مدار قرار می‌گیرد افزایش پیدا کرده و در نتیجه ولتاژ‌ دو نقطه متناسب از مدار هم افزایش می‌یابد. در صورتی که این وایپر به پایان مسیر خود در سمت راست برسد، تمام ولتاژ ورودی از پایانه پتانسیومتر خارج خواهد شد.

کاربردهای پتانسیومتر

پتانسیومترها کاربردهای گسترده‌ای دارند؛ ردپای آن‌ها را از دستگاه‌های صنعتی تا پروژه‌های خانگی ساده می‌توان پیدا کرد. در لیست زیر برخی از رایج‌ترین کاربردهای پتانسیومتر معرفی شده‌اند:

•   رمزنگاری مکانیکی – چرخشی برای تنظیم سرعت مانند سرعت فن
•   مقایسه EMF یک سلول استاندارد و یک سلول از باتری
•   کنترل خواص الکتریکی دستگاه‌هایی مانند اسیلاتور
•   کنترل صدا در وسایلی مانند رادیو و تلویزیون
•   کنترل میزان نور در وسایلی مانند سوئیچ‌های دیمر
•   کنترل دما
•   کنترل فرکانس  دستگاه‌هایی مانند تلویزیون و رادیو
•   استفاده در دسته‌های بازی
•   تنظیم مقدار مقاومت یک مدار برای جلوگیری از اثرات نامطلوب
•   استفاده به عنوان مبدل قطبی مانند کنترل تعادل صدایی
•   استفاده در پروژ‌ه‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری بسیار دقیق مقاومت دارند
•   اندازه‌گیری مقاومت داخلی یک باتری
•   اندازه‌گیری ولتاژ دو سر یک مدار

انواع پتانسیومتر

پتانسیومتر‌ها با مواد مختلفی مانند کربن، سیمان، لایه‌های فلزی و پلاستیک فشرده ساخته می‌شوند؛ به همین دلیل کاربردهای مختلفی هم دارند. به عنوان مثال برخی از پتانسیومترهای صنعتی می‌‌توانند تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. پتانسیومترها با توجه به کاربردشان به چند دسته تقسیم می‌شوند که در ادامه آن‌ها را بررسی کردیم.

پتانسیومتر خطی

این پتانسیومترها را می‌توان از اصلی‌ترین دسته‌بندی‌های پتانسیومتر در نظر گرفت. پتانسیومترهای کشویی را می‌توان یکی از زیرمجموعه‌های پتانسیومترهای خطی دانست. این پتانسیومترها با دو ترمینالی که دارند به مدار متصل شده و می‌توان با وایپر خطی آن‌ها میزان ولتاژ و مقاومت داخل مدار را تنظیم کرد.

پتانسیومترهای خطی معمولا برای اندازه‌گیری ولتاژ دو سر یک مدار، اندازه‌گیری مقاومت داخلی یک باتری یا مقایسه‌ یک سلول باتری با یک سلول استاندارد استفاده می‌شوند. این پتانسیومترها از اصلی‌ترین اجزاهای سیستم‌های کنترل هستند؛ از آن‌ها همچنین در دستگاه‌هایی مانند CNC، خودروها و صنایع پزشکی هم استفاده می‌شوند.

پتانسیومتر کشویی

از پتانسیومترهای کشویی هم برای تغییر خطی مقاومت مدار استفاده می‌شود. وایپر این مقاومت‌ها روی یک خط و بین دو پایه حرکت می‌کند و با حرکت دادن آن می‌توان میزان مقاومت شرکت‌کننده در مدار را تعیین کرد. این پتانسیومترها زیرمجموعه‌ای برای پتانسیومترهای خطی محسوب می‌شوند.

یکی از مزیت‌های این پتانسیومترها این است که میزان مقاومت مدار را به شکل بصری هم نشان می‌دهند؛ درواقع با توجه به مکان کنتاکت پتانسیومتر، میزان مقاومت داخل مدار را به طور تقریبی حدس زد.

از این پتانسیومترها در تجهیزات صوتی مانند میکسرها یا تجهیزات کنترل نور استفاده می‌شود. همچنین برخی از این پتانسیومترها چند کاناله هستند و امکان تنظیم چند پارامتر به صورت همزمان را فراهم می‌کنند. پتانسیومترهای کشویی بیش‌تر در پروژه‌هایی کاربرد دارند که فضا برای چرخاندن محدودن است و نمی‌توان از پتانسیومترهای سنتی چرخشی استفاده کرد.

خرید ماژول پتانسیومتر کشویی

پتانسیومتر چرخشی

پتانسیومترهای چرخشی معمولا به عنوان اولین پتانسیومترها شناخته می‌شوند و در بسیاری از وسایل قدیمی کاربرد دارند. این پتانسیومترها دارای یک بخش دایره‌ای یا نیم‌دایره‌ای هستند و وایپر روی آن حرکت می‌کند. مقدار مقاومت مدار با حرکت وایپر روی این مسیر دایره‌ای تعیین می‌شود. در این پتانسیومترها هم میزان مقاومت مدار با استفاده از یکی از پایانه‌های پتانسیومتر و پایانه وایپر آن تنظیم می‌شوند.

این پتانسیومترها در پروژه‌هایی استفاده می‌شوند که کنترل ولتاژ در آن‌ها ضرورت دارد؛ به عنوان مثال قطعا آن‌ها را در تنظیم صدای رادیوها دیده‌اید. تنظیم ولتاژ در رادیو اهمیت بالایی دارد و به همین دلیل نمی‌توان در آن از پتانسیومترهای خطی استفاده کرد.

پتانسیومتر تریمر

پتانسیومترهای تریمر کمی متفاوت از پتانسیومترهای دیگر هستند؛ در وهله اول باید به سایز کوچک آن‌ها اشاره کرد که برخلاف اکثر پتانسیومترهای خطی یا چرخشی، در اندازه‌های بسیار کوچک‌تر تولید می‌شوند. این مقاومت‌ها با PCB سازگار هستند و به شکل ثابت در مدار استفاده می‌شوند؛ درنتیجه می‌توان هرلحظه برای تنظیم مقاومت مدار از آن‌ها استفاده کرد. عنصر مقاومتی آن‌ها از سیمان یا آلیاژ‌های کربن ساخته می‌شود.

از این پتانسیومترها برای کالیبره کردن و تنظیم فرکانس استفاده می‌شود. مهم‌ترین مزیت آن‌ها اندازه کوچک و درنتیجه قیمت کم‌ترشان است.

خرید انواع پتانسیومتر

پتانسیومتر سروو

از این پتانسیومتر در موتور سروو استفاده می‌شود؛ با وصل کردن آن به یک موتور سروو، ولتاژ‌ مدار به‌صورت اتوماتیک تعیین می‌شود. از سروو موتور در پروژه‌هایی استفاده می‌شود که تعیین دقیق موقعیت یا سرعت لازم است.

با چرخش موتور، وایپر پتانسیومتر هم جابه‌جا می‌شود و مقاومت مدار را به کنترلر گزارش می‌دهد. از طرفی کنترلر خروجی موتور را با توجه به این اطلاعات تنظیم می‌کند. این لوپ باعث می‌شود تا کنترل دقیقی روی خروجی موتور وجود داشته باشد؛‌ به همین دلیل از پتانسیومتر سروو در زمینه‌هایی مانند رباتیک و اتوماسیون استفاده می‌شود.

از این پتانسیومتر در پروژه‌ها و تجیهزاتی استفاده می‌شود که تنظیم اتوماتیک مقاومت و ولتاژ، علاوه بر تنظیم دستی آن لازم است؛ به عنوان مثال برای تنظیم صدای تلویزیون با استفاده از ریموت کنترل، از پتانسیومتر سروو استفاده شده می‌شود.

پتانسیومتر دیجیتال

در پتانسیومترهای دیجیتال خبری از وایپر‌های دستی نیست و از سیگنال‌ها و سوئیچ‌ها برای تغییر مقاومت و درنتیجه ولتاژ استفاده می‌شود. این پتانسیومترها براساس پروتکل‌هایی مانند 12C یا SPI کنترل می‌شوند. این پتانسیومترها مزیت بسیار مهمی نسبت به پتانسیومترهای آنالوگ دارند و آن امکان تعیین کاملا دقیق مقاومت داخل مدار است. از معایب این پتانسیومترها هم می‌توان به احتمال تغییر مقاومت و خروجی، با توجه به تغییر دما اشاره کرد.

بهترین پتانسیومتر برای انجام پروژه‌‌های الکترونیک کدام است؟

به طور کلی نمی‌توان یکی از پتانسیومترها را انتخاب و آن را به‌عنوان بهترین پتانسیومتر معرفی کرد. هر پروژه الکترونیک دارای شرایطی است و هرپتانسیومتر برای کاربردها و شرایط خاصی مناسب است؛ درنتیجه نمی‌توان از یک پتانسیومتر مشخص برای تمامی پروژه‌ها استفاده کرد.

با توجه قدرت و دقت پتانسیومتر، عملکردی که از آن انتظار دارید و پروژه‌تان، باید از بین پتانسیومترهای مختلف انتخاب کنید.

به عنوان مثال اگر تنظیم اتوماتیک مقاومت در پروژه‌تان اهمیت دارد، باید از پتانسیومتر سروو استفاده کنید.

اگر نیاز دارید به صورت مکرر از پتانسیومتر استفاده کنید، استفاده از پتانسیومتر تریمر که به شکل ثابت در مدار است، توصیه می‌شود.

در پروژه‌هایی که دقت اهمیت بالایی دارد، استفاده از پتانسیومترهای دیجیتال بهتر است و در پروژه‌هایی که فضای محدودی دارید، بهتر است از پتانسیومتر خطی استفاده کنید.

جمع‌بندی

پتانسیومتر یکی از مهم‌ترین و در عین حال ساده‌ترین تجهیزات است که در اکثر پروژه‌های الکترونیکی از آن استفاده می‌شود. ما در این مقاله پتانسیومتر را معرفی کرده و انواع آن و کاربردها و ویژگی‌های‌شان را شرح دادیم. استفاده از پتانسیومتر در مدار و اتصال آن، کار نسبتا ساده‌ای است با این حال ساخت پروژه‌های مختلف با استفاده از آن، نیازمند به دانش الکترونیک و تجربه دارد.

برای خرید انواع پتانسیومتر و سایر قطعات الکترونیکی می‌توانید به فروشگاه جمترونیک مراجعه کنید.