电位计类型和案例

当连接轴物理旋转时，电位计和变阻器会使电阻值发生变化

电阻器提供固定的电阻值，阻止或抵抗电路周围的电流，以及根据欧姆定律产生电压降。电阻器可以制造成具有欧姆的固定电阻值或通过某些外部手段调节的可变电阻值。

电位计，通常称为“电位器”，是一种三端机械操作的旋转模拟装置，可用于各种电气和电子电路。它们是无源器件，这意味着它们不需要电源或额外的电路来执行其基本的线性或旋转位置功能。

可变电位器有多种不同的机械变化，可轻松调节控制电路的电压，电流或偏置和增益控制以获得零条件。

名称“电位计”是单词电位差和计量，来自电子开发的早期阶段。据认为，调整大线绕电阻线圈计量或测量出一定量的电位差，使其成为一种电压计量装置。

今天，电位器比早期大而笨重的可变电阻小得多且精确得多，而且与大多数电子元件一样，有许多不同的类型和名称，包括可变电阻，预置，微调，变阻器，当然还有可变电位器。

但无论它们的名称如何，这些设备都以完全相同的方式运行，因为它们的输出电阻值可以通过机械触点或刮水器的运动来改变或改变通过一些外部动作。

任何格式的可变电阻通常与某种形式的控制有关，无论是调整无线电的音量，车辆的速度，振荡器的频率还是准确的设置电路校准，单圈和多圈转向电位器，微调电位器和变阻器在日常电气产品中有很多用途。

术语电位器和可变电阻器经常一起使用描述相同的组件，但重要的是要理解两者的连接和操作是不同的。然而，除了连接到称为“滑块”或“擦拭器”的可移动触点的第三触点之外，两者都具有相同的物理特性，因为内部电阻轨道的两端被引出到触点。

电位计

当用作电位计时，如图所示，连接两端和刮水器。然后，抽头的位置提供适当的输出信号（引脚2），该信号将在施加到电阻轨道（引脚1）的一端和另一端（引脚3）的电压电平之间变化。

电位器是一个三线电阻器件，用作分压器，产生连续可变电压输出信号，该信号与滑动器沿轨道的物理位置成比例。

可变电阻器

当用作可变电阻器时，仅连接电阻轨道的一端（引脚1或引脚3）和滑动端（引脚2） ） 如图所示。擦拭器的位置用于改变或改变连接在其自身，可动触点和固定固定端之间的有效电阻量。

有时在未使用端之间进行电气连接是合适的。电阻轨道和雨刷器可以防止开路情况。

然后可变电阻器是一种双线电阻器件，它提供无限多个电阻值，按比例控制提供给连接电路的电流到达刮水器沿轨道的物理位置。请注意，用于控制灯或电机负载中的极高电路电流的可变电阻称为变阻器。

电位计类型

可变电位计是一种模拟设备，由两个主要机械部件组成。 1.固定或固定的电阻元件，轨道或线圈，用于定义其电阻值，例如1kΩ，10kΩ等; 2.机械部件，允许擦拭器或触点沿电阻轨道的整个长度移动它移动时的电阻值。有许多不同的方法可以通过电气机械方式将滑动装置移过电阻轨道。

但是除了电阻轨道和刮水器外，电位计还包括一个外壳，一个轴，滑块和一个衬套或轴承。滑动擦拭器或触点的移动本身可以是旋转（角度）动作或线性（直线）动作。可变电位器有四个基本组。

旋转电位器

旋转电位器（最常见的类型）各不相同角运动导致的电阻值。旋转连接到轴的旋钮或刻度盘使内部擦拭器围绕弯曲的电阻元件扫过。旋转电位计最常见的用途是音量控制电位器。

碳旋转电位器设计用于使用环形螺母安装到外壳，外壳或印刷电路板（PCB）的前面板上和锁紧垫圈。它们还可以有一个单独的电阻轨道或多个轨道，称为联动电位计，它们都可以使用一个单独的轴一起旋转。例如，一个双组合锅可以同时调节无线电或立体声放大器的左右音量控制。一些旋转电位器包括开关开关。

旋转电位器可以产生线性或对数输出，容差通常为10％到20％。由于它们是机械控制的，它们可用于测量轴的旋转，但单匝旋转电位计通常提供从最小电阻到最大电阻的小于300度的角运动。然而，可以使用多圈电位器（称为微调器），以实现更高的旋转精度。

多圈电位器允许轴从一端旋转超过360度的机械行程。电阻轨道到另一个。多匝锅更昂贵，但非常稳定，高精度主要用于修剪和精确调整。两个最常见的多圈电位器是3转（1080 o ）和10转（3600 o ），但是5转，20转和更高25转电位器有各种欧姆值。

滑块电位器

滑块电位器，或滑块 - 电容器设计用于通过线性运动改变其接触电阻值，因此滑块触点的位置与输出电阻之间存在线性关系。

主要使用滑动电位器在各种专业音频设备中，如录音室混音器，推子，图形均衡器和音频控制控制台，允许用户从塑料方形旋钮的位置或手指抓住幻灯片的实际设置。

滑块电位计的主要缺点之一是它们具有长的开口槽，以允许擦拭器凸耳沿着电阻轨道的整个长度自由地上下移动。这个开口槽使得内部的电阻轨道容易受到灰尘和污垢的污染，或者来自用户手中的汗液和油脂的污染。开槽毡盖和屏幕可用于最大限度地减少电阻轨道污染的影响。

由于电位计是将机械位置转换为比例电压的最简单方法之一，它们也可用作电阻位置传感器，也称为线性位移传感器。滑动碳轨道电位计测量精确的线性（直线）运动，线性传感器的传感器部分是连接到滑动触点的电阻元件。该接触又通过杆或轴附接到待测量的机械机构。然后，幻灯片的位置相对于被感测的量（被测量）而改变，这又改变了传感器的电阻值。

预设和修剪器

预置或微调电位器是小型“设置 - 忘记”型电位器，可以很容易地对电路进行非常精细或偶然的调整（例如用于校准）。单圈旋转预置电位器是标准可变电阻器的微型版本，设计用于直接安装在印刷电路板上，并通过小刀片螺丝刀或类似的塑料工具进行调整。

通常，这些线性碳轨道预设罐具有开放的骨架设计或封闭的方形形状，一旦电路调整和出厂设置，就会保留在此设置，只有在电路设置发生一些变化时才会再次调整。

由于采用开放式结构，骨架预设容易受到机械和电气退化的影响，因此不会影响性能和精度，因此不适合连续使用，因此，预设的锅只能机械地进行几百次操作。然而，它们的低成本，小尺寸和简单性使它们在非关键电路应用中很受欢迎。

预设可以在一圈内从最小值调整到最大值，但对于某些电路或设备这么小调整范围可能太粗糙，无法进行非常灵敏的调整。然而，多圈可变电阻器通过使用小螺丝刀移动雨刷臂一些匝数来操作，范围从3圈到20圈，可以进行非常精细的调整。

微调电位器或“微调电位器”是具有线性轨道的多匝矩形器件，设计用于通过通孔或表面安装直接安装和焊接到电路板上。这为修剪器提供了电气连接和机械安装，并将轨道封装在塑料外壳内，避免了与骨架预设相关的灰尘和污垢问题。

变阻器

变阻器是电位器世界的大男孩。它们是两个连接可变电阻，配置为在其欧姆范围内提供任何电阻值，以控制通过它们的电流。

理论上，任何可变电位器都可配置为变阻器，通常为变阻器是大功率，线绕可变电阻器，用于大电流应用，因为变阻器的主要优点是它们具有更高的额定功率。

当可变电阻器用作双端变阻器时，仅位于端部端子和可动触头之间的总电阻元件的部分将是耗散功率。而且，与配置为分压器的电位计不同，流过变阻器电阻元件的所有电流也都通过抽头电路。然后，擦拭器在该导电元件上的接触压力必须能够承载相同的电流。

电位计有多种技术可供选择，如：碳膜，导电塑料，金属陶瓷，线绕等。或者，电位计或可变电阻器的“电阻”值与从一个固定端子到另一个固定端子的整个固定电阻轨道的电阻值有关。因此，额定值为1kΩ的电位器的电阻轨道将等于1kΩ固定电阻的值。

最简单的形式，电位器的电气操作可视为与两个电阻相同与滑动触点串联，改变这两个电阻的值，使其可以用作分压器。

在我们关于串联电阻的教程中，我们看到相同的电流流过串联电路，因为电流只有一条路径，我们可以应用欧姆定律来找出串联链中每个电阻的电压降。然后，串联电阻电路充当分压器网络，如图所示。

分压器串联电路

在上面的这个例子中，两个电阻在电源上串联连接在一起。由于它们是串联的，因此等效或总电阻R T 等于两个独立电阻的总和，即：R 1 + R 2 。

同样是一个串联网络，相同的电流流经每个电阻，因为它无处可去。然而，由于电阻器的欧姆值不同，每个电阻器上给出的电压降将不同。这些电压降可以使用欧姆定律计算，其总和等于串联链上的电源电压。所以在这个例子中，V IN = V R1 + V R2 。

电位计示例No1

250欧姆的电阻与750欧姆的第二电阻串联，使250欧姆的电阻连接到12伏的电源，750欧姆的电阻接地（0v）。计算总串联电阻，流经串联电路的电流以及750欧姆电阻上的压降。

在这个简单的分压器示例中，发现R 2 上产生的电压为9伏。但是通过改变两个电阻中的任何一个的值，理论上电压可以是0V和12V之间的任何值。这个两电阻串联电路的想法，我们可以改变任何一个电阻的值，以获得不同的电压输出是电位器操作背后的基本概念。

这次与电位器的区别是为了在输出端获得不同的电压，电位器电阻轨道的总电阻R T 值不会改变，只有在擦拭器移动时形成两个电阻的比例。

因此，电位计可移动抽头提供的输出在轨道一端的电压和另一端的电压之间变化，通常分别在最大值和零之间，如图所示。

电位器作为分压器

当电位器电阻降低（游标向下移动）时，引脚2的输出电压降低，产生更小的电压R 2 上的电压降。同样，当电位计电阻增加（擦拭器向上移动）时，引脚2的输出电压增加，产生更大的电压降。然后，输出引脚上的电压取决于抽头的位置，该电压降值从电源电压中减去。

电位计示例No2

A 270 o 单圈1.5kΩ碳轨道旋转电位器需要从9伏电池提供6伏电源。计算，1。刮水器在轨道上的角度位置，以度为单位，以及2.刮水器两侧的阻力值。

1。花盆刮水器的角度位置：

然后刮水器角位置为180 o 或2/3 rds 轮换。

2。电位器电阻值：

然后，抽头两侧的电阻值为R 1 =500Ω且R 2 =1000Ω。我们还可以通过使用上面的分压器公式确认这些值是正确的：

然后我们可以看到当用作变量时在分压器中，输出电压将是输入电压的某个百分比值，输出电压量与可动擦拭器相对于一个端子的物理位置成比例。因此，例如，如果从一个端子到抽头的电阻是总电阻的30％，那么该部分上的抽头引脚上的输出电压将是电位器两端电压的30％，这种情况总是如此对于线性电位器。

加载抽头

在上面的简单分压器示例中，我们计算了R 1 和R 2的值分别为500Ω和1000Ω，在抽头端子（引脚2）上产生6伏电压，抽头角位置为180 o 。我们假设电位器已卸载并产生线性直线输出，因此V OUT =θV IN 。

但是，如果我们是通过连接电阻性负载R L 来加载雨刷端子，输出电压不再是6伏，因为负载电阻R L 与R有效并联 2 ，较低的1000Ω部分，因此影响分压器网络的负载部分的总电阻值。

考虑如果我们将3kΩ负载电阻连接到刮水器输出端子会发生什么。

负载电位器刮水器

因此我们可以看到，通过在电位器输出的端子之间连接一个负载，在这个例子中，电压降低了，从所需的6伏特到5.4伏特作为3kΩ的负载效应电阻给出并联等效电阻，R P 为750Ω而不是原来的1kΩ。

显然，连接负载的电阻越高或越低，负载效应越大或越小在刮水器上。因此，与仅为几欧姆的值相比，兆欧范围内的负载电阻将产生非常小的影响。因此，要将输出电压恢复到原来的6伏电压，需要对电位器抽头位置进行小幅调整（在这种情况下为18 o ），因为现在R T 相等至1250Ω（500 + 750）。

变阻器

到目前为止，我们已经看到可变电阻器可配置为分压器电路，其名称为电位。但我们也可以配置一个可变电阻来调节电流，这种类型的配置通常称为变阻器。

变阻器是双端可变电阻，配置为仅使用一个终端和雨刷终端。未使用的终端可以保持未连接状态或直接连接到游标。它们是线绕装置，其包含紧密线圈的重型漆包线，其以阶梯状增量改变阻力。通过改变电阻元件上的擦拭器的位置，可以增加或减少电阻量，从而控制电流量。

然后变阻器通过改变电流值来控制电流。电阻使其成为真正的可变电阻器。使用变阻器的典型例子是模型火车组的速度控制或Scalextric是通过变阻器的电流量由欧姆定律控制。然后，变阻器的定义不仅取决于它们的电阻值，还取决于它们的功率处理能力，如P = I 2 * R。

变阻器作为电流调节器

在上图中，变阻器的有效电阻位于端子引脚3和引脚2的滑动端之间。如果引脚1如果没有连接，引脚1和引脚2之间的轨道电阻是开路的，对负载电流的值没有影响。相反，如果引脚1和引脚2连接在一起，那么电阻轨道的那部分就会短路，并且再次对负载电流的值没有影响。

当变阻器控制电流时，那么根据定义，它们应该适当地评定以处理连续负载电流。可以将三端电位计配置为双端变阻器，但碳基电阻轨可能无法通过负载电流。此外，电位器的滑动触点通常是最薄弱的点，因此最好尽可能少地通过滑动器吸取电流。

但是请注意，如果负载电阻，变阻器不适合控制负载电流，R L 远高于变阻器电阻的全值。即R L >> R RHEO 。负载电阻的电阻值必须远低于变阻器的电阻值，以允许负载电流流动。

通常，变阻器是用于电源应用的高瓦数电子机械可变电阻器，其电阻元件为通常由厚电阻线制成，适合承载最大电流，I当其电阻，R最小时。

线绕变阻器主要用于电源控制应用，如灯，加热器或电机控制电路，以调节用于速度控制的励磁电流或直流电机的启动电流等。有许多类型的变阻器，但最常见的是旋转环形类型，它们采用开放式结构进行冷却，但也可提供封闭式。

滑块变阻器

管状滑块变阻器也可在学校和大学的物理实验室和实验室中找到。这些线性或滑动类型使用缠绕在绝缘管状成形器或圆柱体周围的电阻丝。安装在上方的滑动触点（销2）向左或向右手动调节，以增加或减小变阻器的有效阻力，如图所示。

与旋转电位器一样，也可提供多组式滑块变阻器。在某些类型中，对电阻线进行固定电连接，以在任何两个端子之间提供固定的电阻值。这种中间连接通常称为“tappings”，与变压器上使用的名称相同。

线性或对数电位计

最流行的可变电阻和电位计类型是线性的类型或线性锥形，其在引脚2处的电阻值在调整时线性变化，产生表示直线的特性曲线。也就是说，电阻轨道沿着轨道的整个长度具有相同的每个旋转角度的电阻变化。

因此，如果擦拭器旋转其总行程的20％，则其阻力为20％。最大值或最小值。这主要是因为它们的电阻轨道元件由碳复合材料，陶瓷金属合金或导电塑料类材料制成，这些材料在整个长度上具有线性特性。

但电位器的电阻元件可能并不总是如此当调整刮水器时，产生直线特性或在整个行程范围内产生线性电阻变化，但可以产生所谓的电阻对数变化。

对数电位器基本上非常受欢迎非线性或非比例类型的电位计，其电阻以对数方式变化。对数或“对数”电位计通常用作音频应用中的音量和增益控制，其中衰减以分贝的对数比率变化。这是因为对人耳声音水平的敏感度具有对数响应，因此是非线性的。

如果我们在哪里使用线性电位器来控制音量，它会给耳朵留下印象大多数音量调节仅限于花盆轨道的一端。然而，对数电位器给出了在音量控制的整个旋转范围内更均匀和平衡的音量调节的印象。

因此调节时对数电位器的操作是产生一个紧密匹配的输出信号人耳的非线性灵敏度使音量水平听起来好像线性增加。然而，一些更便宜的对数电位器在电阻变化中更具指数性而不是对数，但仍称为对数，因为它们的电阻响应在对数尺度上是线性的。除对数电位器外，还有反对数电位器，它们的电阻最初会迅速增加，但随后会平稳。

所有电位器和变阻器都可选择不同的电阻轨道或模式，已知作为规律，是线性的，对数的或反对数的。这些术语通常分别缩写为 lin ， log 和 anti-log 。

确定特定电位器的类型或规律的最佳方法是将罐轴设置到其行程的中心，即大约一半，然后测量从雨刮器到末端的每一半的电阻。如果每一半都具有或多或少相等的电阻，则它是线性电位计。如果电阻似乎以单向约90％和另一方10％分开，则可能是对数电位计。

电位计摘要

在本教程中关于电位计，我们已经看到电位计或可变电阻器基本上由一个电阻轨道组成，电阻轨道的两端连接，第三个端子称为雨刷，雨刷的位置划分电阻轨道。通过旋转轴或使用螺丝刀机械地调整刮水器在轨道上的位置。

可变电阻器可分为两种操作模式中的一种 - 可变分压器或可变电流变阻器。电位器是用于电压控制的三端器件，而变阻器是用于电流控制的双端器件。

我们可以在下表中总结这一点：

类型	电位计	变阻器
连接数	三个终端	两个终端
匝数	单匝和多匝	仅单匝
连接类型	与电压源并联连接	与负载串联连接
数量控制	控制电压	控制当前
锥度法的类型	线性和对数	仅线性

然后电位器，微调器和变阻器是机电设备，其设计使其电阻值可以很容易地改变。它们可以设计为单圈盆，预置，滑块或多圈修剪器。线绕变阻器主要用于控制电流。电位计和变阻器也可作为多组装置使用，可分为线性锥形或对数锥形。

无论哪种方式，电位计都能为线性或旋转运动提供高精度的传感和测量。它们的输出电压与刮水器位置成正比。电位器的优点包括低成本，简单的操作，大量的形状，尺寸和设计，可用于各种不同的应用。

然而，作为机械设备，它们的缺点包括滑动接触刮水器和/或轨道的最终磨损，有限的电流处理能力（与变阻器不同），电力限制和旋转角度限制为小于270度单转盆。