Potentziometro

Potentziometroek honako atalak dituzte: elementu erresistibo bat; kontaktu irristakor bat (kurtsorea), elementuaren zati batekin kontaktu elektriko ona egiten duena; elementuaren muturretan terminal elektrikoak; kurtsorea mutur batetik bestera mugitzen duen mekanismo bat; eta elementua eta kurtsorea lotzen dituen karkasa.

Potentziometro gisa erabiltzeko aldaketa mekanikoko erresistentzia motak:

• Inprimatuak. Ikatz- edo cermet- pista batekin egindakoak, euskarri baten gainean, hala nola, paper bakelizatua (prespan kartoia), beira-zuntza, bakelita, etab. Pistak bi kontaktu ditu muturretan eta kurtsore bat, pista erresistiboan irristatzen den irristailu bati konektatuta.
• Harilkatuak. Hari erresistibo baten (adibidez, Constantan) toroidezko harrapaketa da, eta haren gainean irristailu bat mugitzen duen kurtsore bat du.
• Potentzia. Erresistentziek bezala, potentziometroek potentzia ezberdinak jasaten dituzte; eskuarki, 1 W-etik aurrera, atzeko aldean, potentzia W-etan zehaztuko da. Potentzia handiko potentziometroei erreostato deitzen zaie, ia erabiltzen ez direnak.

Potentziometro inprimatuetan, erresistentzia pistaren zabalera aldatuz, erresistentzia-legea lortzen da. Potentziometro harilkatuetan, berriz, kurba tarteetara doitzen da, lodiera desberdineko hariekin.

Aplikazioaren arabera, mota ezberdinak bereizten dira:

• Aginte-potentziometroak. Gailu elektronikoei tentsioa kontrolatzeko elementu gisa erabili daitezke. Erabiltzaileak haiei eragiten die funtzionamendu-parametro arruntak aldatzeko. Adibidez, audio-ekipo baten bolumena.
• Doitzeko potentziometroak. Tentsioa aurrez doituta kontrolatzen dute, normalean fabriketan. Erabiltzaileak ez du ukitu egin behar, eta, beraz, ez dira kanpotik eskuragarri. Plastikoan kapsulatuak nahiz kapsularik gabekoak daude, eta doikuntza bertikaleko potentziometroak, biraketa-ardatza bertikala dutenak, nahiz doikuntza horizontaleko potentziometroak, zirkuitu inprimatuaren biraketa-ardatz paraleloarekin.

Gainera, potentziometro mota batzuk ere bereiz daitezke erresistentziaren aldaketaren arabera^[3]:

• Aldaketa lineala. Erresistentzia biraketa-angeluarekiko zuzenki proportzionala da. B letra dute egungo araudiaren arabera (lehen A letra zeramaten)^[4].
• Aldaketa logaritmikoa. Erresistentzia logaritmikoki biraketa-angeluaren mende dago. A letra dute egungo araudiaren arabera (lehen B letra zeramaten)^[5].
• Aldaketa sinusoidala. Erresistentzia biraketa-angeluaren sinuarekiko proportzionala da. Bi potentziometro sinusoidal solidarioak eta 90º biratuak, biraketa-angeluaren sinua eta kosinua ematen dute. Karrera-amaierako mugak ezarri ditzakete edo ez.
• Aldaketa antilogaritmikoa. Erresistentzia 10 aldiz zuzenki proportzionala da angelu biratuaren potentziarekiko. Oro har, F edo C letra dute.
• Balantze aldaketa. Batez ere audioan erabiltzen da, estereo konfigurazioan dauden bi kanaletan irteera bera lortzeko. Horretarako, potentziometro bikoitza erabiltzen da, potentziometroaren erdian bere erresistentzia-balio maximoa lortzeko eta muturretan bere erresistentzia minimoa lortzeko. Normalean, erdigunean blokeatze sistema bat darama, bere irteera simetrikoa izan dadin. Eskuarki, MN letrekin izendatzen da eta elektronikan erabilitako maila anitzeko errotazio-erresistentzia da. Erresistentzia horiek errotazio arruntek baino doitze hobea ahalbidetzen dute.

Bira anitzeko potentziometroek ere ardatz baten errotazioaren bidez funtzionatzen dute, baina bira oso bat baino gutxiago egin beharrean hainbat bira ematen dituzte. Bira anitzeko potentziometro batzuek elementu erresistibo lineal bat dute, torloju batek mugitutako kontaktu irristakor batekin; beste batzuek, elementu erresistibo helikoidal bat dute, eta kurtsore bat 10, 20 bira edo gehiago ematen dituena, helizean zehar mugitzen dena bira egiten duen bitartean. Bira anitzeko potentziometroek, bai erabiltzailearentzat eskuragarri daudenek bai aurredoituek, doikuntza finagoak egiteko aukera ematen dute; angelu beraren bidezko biraketak, oro har, potentziometro birakari baten kasuan baino hamarren bat gehiago aldatzen du doikuntza.

• Potentziometro birakariak. Ardatza biratuz kontrolatzen dira. Ohikoenak dira, iraupen luzekoak baitira eta leku gutxi hartzen baitute.

• Potentziometro irristagarriak. Erresistentzia-pista zuzena da, beraz, kurtsorearen ibilbidea ere zuzena da. Duela urte batzuk modan egon ziren. Batez ere, ekualizadore grafikoetan erabiltzen dira, beraien kurtsoreen kokapenak ekualizadorearen erantzuna adierazten baitu. Birakariak baino ahulagoak dira, eta leku gehiago hartzen dute. Gainera, hautsarekiko sentikorragoak izaten dira.

• Potentziometro anitzak. Ardatz ardazkidea duten zenbait potentziometro dira, oso leku gutxi hartzen dutenak. Instrumentazioan, autoirratietan eta abarretan erabiltzen ziren.

Potentziometro mota hauetako bakoitzak, funtzionamendu-mekanismo desberdinak izan arren, edozein harguneren potentzia elektrikoa neurtu ahal izateko balio du, erabiliko den kokapena eta mota kontuan hartu gabe.

Potentziometro digital deritzo potentziometro analogiko baten simulazioa egiten duen zirkuitu integratu bati. n+1 erresistentziako zatitzaile erresistibo batez osatuta daude, n tarteko puntuak irteera hautatzen duen multiplexadore analogiko batera konektatuta daude. Serieko interfaze bat erabiliz kontrolatzen dira (SPI, I2C, Microwire edo antzekoa). % 20 inguruko tolerantzia izaten dute, eta barneko switchek (etengailuek) eragindako erresistentzia gehitu behar zaie, Rwiper izenekoa. Balio ohikoenak 10K eta 100K dira, baina fabrikatzailearen arabera aldatzen dira, 32, 64, 128, 512 eta 1024 posiziotan eskala logaritmikoan edo linealean. Gailu horiek DAC (bihurgailu zuzen-analogikoa) bihurgailuen muga berberak dituzte, hala nola, drainatu dezaketen korronte maximoa, mA, INL eta DNL-en maila inguruetan dago, nahiz eta, normalean monotonikoak izan.

Potentziometroaren balioa eta kurba aurkitzeko hainbat modu daude. Normalean, fabrikatzaileen eta eskualdeen arabera aldatu daiteke.

Adibidez, Amerikako edo Asiako potentziometroetan ohikoa da B10K edo B103 nomenklaturak aurkitzea. Kasu hauetan, B letrak kurba adierazten du eta letrari jarraitzen dioten zenbakiek erresistentzia balioa zehazten dute (10 mila ohm).

Potentziometroa tentsio-zatitzaile gisa erabil daiteke irristagailuan (kurtsorean) eskuz doitu daitekeen irteera-tentsio bat lortzeko, potentziometroaren bi muturretan aplikatutako sarrera-tentsio finkotik abiatuta. Hau da erabilerarik ohikoena.

R_Lko tentsioa honela kalkula daiteke:

${\displaystyle {\displaystyle V_{\mathrm {L} }={R_{2}R_{\mathrm {L} } \over R_{1}R_{\mathrm {L} }+R_{2}R_{\mathrm {L} }+R_{1}R_{2}}\cdot V_{s}.}}$ 

R_L handia bada gainerako erresistentziekin konparatuz (anplifikadore operatibo baterako sarrera bezala), irteerako tentsioa ekuazio sinpleagoaren bidez hurbil daiteke:

${\displaystyle {\displaystyle V_{\mathrm {L} }={R_{2} \over R_{1}+R_{2}}\cdot V_{s}.}}$ 

Adibidez, datu hauek hartuta: V_S = 10 V, R₁ = 1kΩ, R₂ = 2kΩ eta R_L = 100kΩ.

Kargaren erresistentzia beste erresistentzien aldean handia denez, irteerako V_L tentsioa gutxi gorabehera hau izango da:

${\displaystyle {\displaystyle {2\ \mathrm {k\Omega } \over 1\ \mathrm {k\Omega } +2\ \mathrm {k\Omega } }\cdot 10\ \mathrm {V} ={2 \over 3}\cdot 10\ \mathrm {V} \approx 6.667\ \mathrm {V} .}}$ 

Kargaren erresistentziagatik, ordea, txikiagoa izango da: ≈ 6.623 V.

Zatitzaile potentzialaren abantailetako bat, iturriarekiko serieko erresistentzia aldakor baten aldean, hauxe da: erresistentzia aldakorrek erresistentzia maximoa duten bitartean (non korrontea beti jariatuko den) zatitzaileak irteerako tentsioa maximotik (V_S) lurrera (0 voltio) aldatzeko gai dira, kurtsorea potentziometroaren mutur batetik bestera mugitzen den bitartean. Hala ere, beti dago ukipen-erresistentzia txiki bat. Gainera, kargarekiko erresistentzia askotan ez da ezagutzen eta, beraz, kargarekiko erresistentzia aldakor bat seriean jartzeak eragin hutsala edo gehiegizkoa izan lezake, kargaren arabera.

• Joule efektua
• Ohm-en legea
• Erresistentzia elektrikoa