Variabler Widerstand – Arbeiten, Konstruktion, Typen & Anwendungen
Der Widerstand ist eines der wichtigsten Elemente in einem Stromkreis und das allgegenwärtigste elektronische Bauteil. Diese Widerstände sind in einer Vielzahl von Ausführungen erhältlich und können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Widerstände werden allgemein als feste und variable Widerstände klassifiziert, je nach Art des Widerstandswerts, den sie bieten. Hier, in diesem Artikel werden wir über variable Widerstände diskutieren, seine Definition, Typen und Verwendungen. Lass uns anfangen!
Was ist ein variabler Widerstand?
Ein variabler Widerstand ist der Widerstandstyp, der den Stromfluss kontrolliert ändert, indem er eine breite Palette von Widerständen bietet. Wenn der Widerstand im variablen Widerstand zunimmt, nimmt der Strom durch die Schaltung ab und umgekehrt. Sie können auch verwendet werden, um die Spannung zwischen Geräten in einer Schaltung zu steuern. Daher sind diese Widerstände in Anwendungen, in denen eine Strom- oder Spannungsregelung erforderlich ist, praktisch. Abbildung 1 zeigt einige reale variable Widerstände.
Symbolische Darstellung
Der variable Widerstand wird durch eine Zick-Zack-Linie und einen Pfeil darüber (oder darüber) dargestellt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Variabler Widerstand: Funktionsprinzip und Konstruktion
Wenn wir den Begriff variabler Widerstand verwenden, bedeutet dies, dass es sich standardmäßig um lineare Widerstände handelt. Lineare Widerstände sind, wie wir wissen, jene Widerstände, deren Widerstand konstant bleibt, selbst wenn sich die Spannung und der Strom durch sie ändern. Spannung und Strom folgen dem Ohmschen Gesetz und sind proportional zueinander.
Ein typischer variabler Widerstand hat 3 Anschlüsse. Von den Dreien sind zwei feste Anschlüsse an den Enden einer Widerstandsspur. Die Anschlüsse bestehen aus leitendem Metall. Das andere Terminal ist ein bewegliches Terminal, meist als Wischer bekannt. Es ist die Position dieses Anschlusses auf der Widerstandsbahn, die den Widerstand des variablen Widerstands bestimmt.
Diese Widerstände bieten einen anderen Widerstandswert, was bedeutet, dass ihre Widerstandswerte auf verschiedene Werte eingestellt werden können, um die notwendige Kontrolle von Strom und / oder Spannung zu gewährleisten.
Dazu wird ein Widerstandsstreifen zwischen zwei festen Anschlüssen des Gerätes eingelegt, über den ein dritter beweglicher Anschluß gleitet.
Erinnern Sie sich an Ihre Grundlagen des Widerstands; Der Widerstand eines Materials ist direkt proportional zur Länge des Materials. Ja, genau das wird hier verwendet.
Die pfeil platziert auf die resistiven streifen (arc förmigen track), zeigt die aktuelle position der wischer terminal. Nehmen wir an, der Abstreifer befindet sich an der Position „a“ {Abbildung 5 (a)}, wir können sagen, dass er die Widerstandsspur in zwei Spuren unterschiedlicher Länge unterteilt, von Klemme 1 bis Punkt a und die andere Spur von Punkt a bis Klemme 3. Unser Fokus liegt auf der zweiten Länge, da dies den Ausgang des Widerstands bestimmt. Wenn wir den Wischer in Richtung Terminal 3 bewegen, sehen wir, dass die effektive Länge abnimmt. Was passiert also mit dem Widerstand, den der Pot bietet? Es wird abnehmen.
Der Widerstandsstreifen kann auch gerade abgelegt werden und der Abstreifer wird in diesem Fall als Schieber bezeichnet. Seine Position kann nicht gesehen oder bestätigt werden, daher muss ein Stoppmechanismus integriert werden, um eine Überdrehung zu verhindern.
Daher ist der Hauptteil eines typischen variablen Widerstands das Widerstandsmaterial. Das Widerstandsmaterial kann einer der folgenden Typen sein:
- Kohlenstoffzusammensetzung: Eine der häufigsten Arten, dieses Material wird aus Kohlenstoffgranulat hergestellt. Seine niedrigen Kosten, relativ geringe Geräuschentwicklung und geringerer Verschleiß als andere Materialien machten es bei den Herstellern beliebt. Ihre Ungenauigkeiten im Betrieb führen jedoch dazu, dass die Hersteller nach anderen Alternativen suchen.
- Draht gewickelt – Ein isolierendes Substrat wird mit Nichromdraht gewickelt. Sie werden meist in Hochleistungsanwendungen eingesetzt, haben eine lange Lebensdauer und sind präzise. Ihr einziger Nachteil ist, dass sie eine begrenzte Auflösung haben.
- Leitfähiger Kunststoff: Aufgrund seiner Auflösung werden sie häufig in High-End-Audioanwendungen verwendet. Ihre Verwendung ist begrenzt, da sie sehr kostspielig sind und nur in Anwendungen mit geringem Stromverbrauch verwendet werden können.
- Cermet: Ein sehr stabiler Werkstoff mit niedrigem Temperaturkoeffizienten und hoher Temperaturbeständigkeit. Es hat jedoch eine kurze Lebensdauer und kann ein Loch in die Tasche brennen.
Nachdem nun das Arbeitsprinzip besprochen wurde, werfen wir einen Blick auf die Eigenschaften eines variablen Widerstands.
Variable Widerstandseigenschaften
Die wichtigste Eigenschaft eines variablen Widerstands ist durch die Beziehung zwischen der mechanischen Position des beweglichen Anschlusses und dem Widerstandsverhältnis gegeben. Es ist auf dem Widerstand als Kegel markiert. Meistens sind zwei Arten von Verjüngung markiert, nämlich lineare und logarithmische Verjüngung. Linear Taper zeigt an, dass die Beziehung zwischen den beiden linear ist, was bedeutet, dass das Widerstandsverhältnis direkt proportional zur mechanischen Position ist. Wenn dies in einem Diagramm gezeichnet wird, hat es eine gerade Linie mit einer konstanten Steigung.
Die andere Art der Verjüngung ist die logarithmische Verjüngung. Dies bedeutet, dass die Beziehung zwischen der mechanischen Position und dem Widerstandsverhältnis logarithmisch ist, wenn sie in einem Diagramm dargestellt wird. Die Widerstände mit dieser Art von Kegel werden hauptsächlich in der Audiosteuerung verwendet.
Es gibt eine weitere wichtige Eigenschaft eines variablen Widerstands, die man wissen muss, bevor man einen Widerstand für eine bestimmte Anwendung auswählt. Es ist bekannt als die Auflösung des Widerstands. Die Auflösung ist nichts anderes als der kleinste Widerstandswert, durch den sich ein variabler Widerstand ändert. Ein variabler Widerstand mit einer Auflösung von 0,005 bedeutet, dass der kleinste Wert, um den sich der Widerstand ändert, 0,005 Ohm beträgt. Eine hohe Auflösung ist eine günstige Eigenschaft eines variablen Widerstandes.
Nachdem wir nun die Hauptmerkmale des variablen Widerstands besprochen haben, werfen wir einen Blick auf die Arten des variablen Widerstands.
Variabler Widerstand – Typen
Die Verbindung und der Zweck eines variablen Widerstands in einer Schaltung bestimmt die Art des variablen Widerstands. Einige der beliebtesten arten von variable widerstände sind:
Potentiometer:
Wenn alle die drei terminals sind verwendet in eine schaltung, und die ausgang spannung ist genommen von der moving terminal, die variable widerstand ist bekannt als potentiometer. Es sieht aus wie eine Spannungsteilerschaltung, wie unten gezeigt.
Hier sind die beiden Festklemmen über eine Spannungsquelle verbunden. Dies bedeutet, dass der Spannungsabfall über die gesamte Widerstandsspur nichts anderes als gleich der Spannungsquelle ist. Der Ausgangskreis ist über den beweglichen Anschluss verbunden. Auf diese Weise können wir durch Steuern / Ändern der Position des beweglichen Anschlusses den Widerstand und damit die Spannung an der Last ändern.
Dies wird insbesondere in Schaltungen verwendet, in denen eine Spannungsregelung erforderlich ist.
Die Widerstandsspur kann bogenförmig oder gerade sein. Diese Eigenschaft entscheidet über die Geometrie eines Potentiometers.
Das Potentiometer in einem Schaltplan wird wie in der folgenden Abbildung dargestellt dargestellt.
Rheostat : Wenn in einem Stromkreis ein variabler Widerstand zur Steuerung des Stromflusses verwendet wird, spricht man von einem Rheostat. Hier wird eines der festen Terminals und das bewegliche Terminal verwendet. Das dritte feste Terminal bleibt unbenutzt. Das Anschließen auf diese Weise hilft, den Strom durch den Stromkreis zu reduzieren oder zu erhöhen, indem nur die Position des beweglichen Wischers geändert wird. Wenn sich der Widerstand ändert, ändert sich der Strom umgekehrt. Das heißt, wenn der Widerstand zunimmt, nimmt der Strom durch den Stromkreis ab.
Da diese Widerstände eine erhebliche Strommenge tragen müssen, müssen sie mechanisch stark genug sein, um Schwankungen des Stromflusses durch sie zu bewältigen. Daher ist drahtgewickeltes Widerstandsmaterial die häufigste Wahl, wenn ein variabler Widerstand als Rheostat verwendet wird.
Wir können auch beliebige drei variable Widerstände (meist Potentiometer) als Rheostat anschließen. Dies geschieht, indem das andere unbenutzte feste Terminal und das bewegliche Terminal als ein einziges Terminal miteinander verdrahtet werden.
Der Rheostat wird durch das Symbol in Abbildung dargestellt:
- Voreinstellungen: Ein voreingestellter variabler Widerstand ist die Mikroversion eines variablen Widerstands und hat drei Beine oder Anschlüsse. Es kann direkt montiert auf schaltung und meist seine wert ist eingestellt nur einmal während der kalibrierung prozess der schaltung. Am Widerstand ist eine einstellbare Schraube angebracht, die mit einem Schraubendreher eingestellt wird, um den gewünschten Widerstand zu erhalten. Der Widerstand variiert dabei logarithmisch.
Die Voreinstellung wird durch ein Symbol in der folgenden Abbildung dargestellt:
Anwendungen von variablen Widerständen
Variable Widerstände werden hauptsächlich dort eingesetzt, wo Spannungsregelung und Strombegrenzung erforderlich sind. In Anwendungen, in denen eine Spannungsregelung erforderlich ist, werden die Potentiometer bevorzugt, da ihr Anschluss dafür geeignet ist. Hier ist die Spannungsquelle über die Widerstandsbahn geschaltet, das heißt, sie ist über die beiden festen Anschlüsse verbunden. Der Lastkreis ist dabei über die Wischerklemme geschaltet. Wenn sich der Widerstand der Widerstandsspur ändert, ändert sich die Spannung an der Last.
In anderen Anwendungen, in denen der Strom begrenzt werden soll, werden Rheostaten verwendet. Hier
Ein Ende der Widerstandsbahn und der Wischeranschluss sind mit der Schaltung verbunden, so dass der Strom durch den Widerstand entsprechend der Position des Wischkontakts auf der Widerstandsbahn begrenzt wird. Wenn der Wischkontakt vom angeschlossenen Ende der Widerstandsbahn weggleitet, erhöht sich der Widerstandswert des Widerstands und der Strom fließt durch die Schaltung.
Presets werden meist in Kalibrierschaltungen montiert. Variable Widerstände finden sich auch in der Audiosteuerung, im Fernsehen, in der Bewegungssteuerung, in Wandlern, in der Berechnung, in elektrischen Haushaltsgeräten, in Oszillatoren, Sensoren usw.