Переменный резистор: что это, принцип работы, разновидности

Переменный резистор

Переменный резистор называется часто потенциометром. Этот радиоэлемент состоит из двух постоянных выводов и одного подвижного. Первые два располагаются на краях и соединяются своими началами и концами с подвижным контактирующим элементом. Таким образом образуется общая величина сопротивления. Средний контакт соединяется с подвижным элементом, способный перемещаться, тем самым изменяя сопротивление, на то, которое нужно в данный момент.

Такие радиодетали используются очень широко, при производстве самой различной электроники. В данной статье будет описан принцип работы этого типа резисторов и как они используются в современной электронике. В качестве дополнительной информации, статья содержит два видеоматериала и одну научно-популярную статью по данной теме.

Что такое сопротивление

Резисторы обладают сопротивление, а что такое сопротивление? Постараемся с этим разобраться.

Для ответа на этот вопрос поможет сантехническая аналогия. Под действием силы тяжести или под действием давления насоса, вода устремляется от точки большего давления в точку с меньшим давлением. Так и электрический ток под действием напряжения течет из точки большего потенциала в точку с меньшим потенциалом.

Что может помешать движению воды по трубам? Движению воды может помешать состояние труб, по которым она бежит. Трубы могут быть широкими и чистыми, а могут быть загажены и вообще представлять собой печальное зрелище. В каком случае скорость водного потока будет больше? Естественно, что вода будет течь быстрее если ее движению не будет оказываться никакого сопротивления.

Переменный резистор.

В случае с чистым трубопроводом так и будет, воде будет оказываться наименьшее сопротивление и ее скорость будет практически неизменной. В загаженной трубе сопротивление на водный поток будет значительным, и соответственно скорость движения воды будет не очень.
Резистор с переменным сопротивлением.
Резистор с переменным сопротивлением.

Хорошо, теперь переносимся из нашей водопроводной модели в реальный мир электричества. Теперь становится понятно, что скорость воды в наших реалиях представляет собой силу тока, измеряемую в амперах. Сопротивление, которое оказывали трубы на воду, в реальной токоведущей системе будет сопротивление проводов, измеряемое в омах.

Как и трубы, провода могут оказывать сопротивление на ток. Сопротивление напрямую зависит от материала, из которого сделаны провода. Поэтому совсем не случайно провода часто изготавливают из меди, так как медь имеет небольшое сопротивление.

Резистор — это пассивный элемент электрической цепи, обладающий фиксированным или переменным значением электрического сопротивления.

Другие металлы могут оказывать очень большое сопротивление электрическому току. Так для примера, удельное сопротивление (Ом*мм²) нихрома составляет 1.1Ом*мм². Величину сопротивления нетрудно оценить, сравнив с медью, у которой удельное сопротивление 0,0175Ом*мм².

При пропускании тока через материал с высоким сопротивлением, мы можем убедиться, что ток в цепи будет меньше, достаточно провести несложные замеры.

Переменное сопротивление – назначение

Переменные сопротивления главным образом применяются для регулировки громкости в различной бытовой и профессиональной радиоаппаратуре. Можно сказать, что они предназначены для плавного изменения напряжения или тока в различных электросхемах посредством изменения собственного сопротивления. Например, с их помощью можно плавно регулировать яркость свечения электрической лампочки.

Как выглядит резистор? 

В природе встречаются абсолютно различные резисторы. Есть резисторы с постоянным сопротивление, есть резисторы с переменным сопротивлением. И каждый вид резисторов находит свое применение. Что бы раскрыть нашу тему, необходимо рассмотреть основные виды резисторов, ведь всё познаётся в сравнении.

Будет интересно➡  Как прочитать обозначение (маркировку) резисторов

Постоянный резистор

Постоянный резистор имеет два вывода и само название говорит о том, что они обладают постоянным фиксированным сопротивлением.  Каждый такой резистор изготавливается с определенным сопротивлением, определенной рассеиваемой мощностью.

Рассеиваемая мощность — это еще одна характеристика резисторов, так же, как и сопротивление. Мощность рассеяний говорит о том, какую мощность может рассеять резистор в виде тепла (вы, наверное, замечали, что резистор во время работы может значительно нагреваться).

Естественно, что на заводе не могут изготавливать резисторы абсолютно любые. Поэтому постоянные резисторы имеют определенную точность, указываемую в процентах. Эта величина показывает в каких пределах будет гулять результирующее сопротивление. И естественно, чем точнее резистор, тем дороже он будет. Так зачем переплачивать?

Также сама величина сопротивления не может быть любой. Обычно сопротивление постоянных резисторов соответствует определенному номинальному ряду сопротивлений. Эти сопротивления обычно выбираются из рядов Е3, Е6, Е12,Е24.

Номинальные ряды
E3E6E12E24E3E6E12E24E3E6E12E24
1,01,01,01,02,22,22,22,24,74,74,74,7
1,12,45,1
1,21,22,72,75,65,6
1,33,06,2
1,51,51,53,33,33,36,86,86,8
1,63,67,5
1,81,83,93,98,28,2
2,04,39,1

 Как видите резисторы из ряда Е24 имеют более богатый набор сопротивлений. Но это еще не предел так как существуют номинальные ряды E48, E96, E192.

На электрических схемах постоянные резисторы обозначаются эдаким прямоугольником с выводами. На самом условном графическом обозначении может надписываться мощность рассеяния.

 

Подстроечные резистор

Это приборы, сопротивление которых предполагается изменять редко – при настройке прибора и его регулировке. По характеристикам подстроечный резистор, в принципе, не отличается от переменного, но конструктивные отличия есть. У подстроечных резисторов гораздо ниже износостойкость и механическая прочность (ведь их не нужно постоянно «крутить»), отсутствует удобная ручка (вместо нее может быть обычный шлиц как у винта под отвертку), они могут быть хуже или вовсе не защищены от внешнего воздействия (пыли, влаги). Имеют два и три вывода.

Основная цель подстроечного резистора- изменение или подстройка сопротивления лишь на этапе сборки изделия.

Переменный резистор обладает меньшей точностью нежели постоянный. Это плата за возможность регулировки, в результате которой сопротивление может гулять в некоторых пределах.

Конечно на этапе налаживания изделия может применяться так называемый подборочный резистор. Это обычный постоянный резистор, только при монтаже он подбирается из кучки резисторов с близкими номиналами.

Подбор резисторов имеет место быть, когда требуется регулировка параметров изделия и при этом требуется высокая точность работы (чтобы требуемый параметр как можно меньше плавал). Таким образом нужно чтобы резистор был как можно большей точностью 1% или даже 0,5%.

Так для подстройки параметров схемы чаще всего применяют подстроечные резисторы. Эти резисторы специально придуманы для этих целей.  Подстройка осуществляется посредством тоненькой часовой отвертки, причем после достижения требуемой величины сопротивления ползунок резистора часто фиксируют краской или клеем.

Переменные резисторы

Наконец мы подошли к нашей главной теме- переменные резисторы (они же резисторы переменного сопротивления). Название «переменный» говорит само за себя – сопротивление такого прибора можно изменять в процессе эксплуатации тем или иным образом.

Будет интересно➡  Что такое фоторезистор?

Вы когда-нибудь обращали внимание на различные «крутилки» в старой аналоговой технике. Например, задумывались ли о том, что вы крутите, прибавляя громкость в старом, возможно даже ламповом телевизоре?

Многие регуляторы и различные «крутилки» представляют  собой переменные резисторы. Так же, как и постоянные резисторы, переменные также имеют различную рассеивающую мощность. Однако их сопротивление может меняться в широких пределах.

Переменные резисторы служат для регулирования напряжения или тока в уже готовом изделии. Этим резистором может регулироваться сопротивление в схеме формирования звука. Тогда громкость звука будет меняться пропорционально углу поворота ручки резистора.  Так сам корпус находится внутри устройства, а та самая крутилка остается на поверхности.

Более того, бывают еще и сдвоенные, строенные, счетверенные и так далее переменные резисторы. Обычно их применяют, когда нужно параллельное изменение сопротивления сразу в нескольких участках схемы.

Второе название таких резисторов – «потенциометры». Используются они настолько широко, что перечисленные выше примеры лишь верхушка айсберга. Регуляторы громкости и тембра, регуляторы частоты, яркости, скорости и т.д.

Основные компоненты

Состоит из двух основных компонентов: резистивного слоя и ползунка. Резистивный слой имеет на своих концах контакты. Сопротивление между этими контактами и определяет сопротивление переменного резистора. Резистивный слой изготавливается из углерода, металлокерамики или может быть в виде проволочной катушки (резистор переменный проволочный). Проволочные переменные резисторы могут быть довольно приличной мощности.

Ползунок передвигается по этому слою, имея с ним электрический контакт. При этом ползунок тоже имеет свой вывод. В процессе движения ползунка от одного крайнего положения до другого изменяется сопротивление между ним и крайними контактами переменного сопротивления.

Переменные сопротивления обычно бывают поворотные, т.е. шток резистора надо крутить. Но бывают также и ползунковые переменные резисторы. В них резистивный слой в виде прямой линии и ползунок движется по нему прямо. Поэтому и шток такого резистора надо двигать, а не крутить.

Как правило, у переменного резистора три выхода. Так же переменные резисторы бывают и с двумя выводами – их еще называют «реостатами». А чтобы разобраться с трехногим прибором, взглянем на рисунок ниже.

Условное обозначение и схема

Слева – условное обозначение резистора, справа – его схема «внутренностей». Выводы 1 и 2 – выводы обычного резистора постоянного номинала, указанного на корпусе прибора. Сопротивление создает специальное покрытие, нанесенное на «подковку» между этими выводами.  Тут никаких фокусов – все честно. А вот вывод 3 подключен к подвижной пластине (движку), которая двигается по этой самой подковке и соприкасается с ней.

Если мы будем крутить ручку, то сопротивление между выводами 1 и 3 будет меняться от 0 до номинала, указанного на корпусе прибора. То же самое произойдет и между выводами 2 и 3, но «вверх ногами». Когда сопротивление между 1 и 3 увеличивается, между 2 и 3 уменьшается и наоборот. Для чего это сделано мы разберем позже, пока воспримем это как факт, причем, факт очень удобный, как мы убедимся.

Переменный резистор с выключателем

В случае использования переменных резисторов в качестве регулятора громкости, например, в радиоприёмнике, часто используют переменные резисторы с выключателем. Т.е. регулятор громкости совмещён с выключателем напряжения питания радиоприёмника. Как это работает: в крайнем положении регулятора, когда он соответствует минимальному значению громкости, выключатель питания выключен и устройство, в данном случае радиоприёмник, тоже выключено.

Будет интересно➡  Что такое делитель напряжения и как он используется на резисторах?

Чтобы его включить, надо начать поворачивать регулятор в сторону увеличения громкости. Произойдёт небольшой щелчок – выключатель включится и дальнейший поворот регулятора приведёт к увеличению громкости звучания приёмника. В дальнейшем, чтобы выключить устройство, надо повернуть ручку громкости до минимума звука, а затем ещё чуть-чуть до характерного щелчка, означающего что выключатель сработал и устройство выключено.

Переменный резистор

Сдвоенный переменный резистор

Сдвоенный переменный резистор – ещё одно исполнение данных устройств. В общем случае, такие сдвоенные резисторы предназначены для одновременного изменения сопротивления в разных независимых частях схемы или вообще в разных устройствах.

Самое частое применение сдвоенных переменных резисторов – звуковые стереофонические усилители мощности, где необходимо регулировать громкость одновременно в двух каналах: правом и левом.

Такие резисторы имеют две резистивные дорожки, каждая со своими выводами и со своим ползунком, и один общий шток, который двигает сразу оба ползунка.

Некоторые переменные сопротивления разработаны для установки сразу на печатную плату и их контакты запаиваются непосредственно в схему. Другие предназначены для установки в корпус радиоаппаратуры, в предварительно просверленное отверстие и крепятся там при помощи гайки. В схему такие сопротивления запаиваются уже при помощи проводов. На корпусе пер. сопротивлений наносится значение его сопротивления и мощности.

Формулы

При выборе резистора, помимо его конструктивной особенности, следует обращать внимания на основные его характеристики. А основными его характеристиками, как я уже упоминал, являются сопротивление и мощность рассеяния.

Между этими двумя характеристиками есть взаимосвязь. Что это значит? Вот допустим в схеме у нас стоит резистор с определенной величиной сопротивления. Но по каким-либо причинам мы выясняем, что сопротивление резистора должно быть значительно меньше того, что есть сейчас.

И вот что получается, мы ставим резистор с значительно меньшим сопротивлением и в соответствии с законом Ома мы можем получить небольшое западло.

Так как сопротивление резистора было большим, а напряжение в цепи у нас фиксированное, то вот что получилось. При уменьшении номинала резистора общее сопротивление в цепи упало, следовательно, ток в проводах возрос.

Но что если мы поставили резистор с прежней мощностью рассеяния? При возросшем токе, новый резистор может и не выдержать нагрузки и умереть, его душа улетит вместе с клубком дыма из бездыханного тельца резистора.

Схема

Выходит, что при номинале резистора 10 Ом, в цепи будет течь ток равный 1 А.  Мощность, которая будет рассеиваться на резистор. Поэтому при выборе резистора, обязательно нужно смотреть его допустимую мощность рассеяния.

Заключение

Рейтинг автора
Автор статьи
Лагутин Виталий Сергеевич
Инженер по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", МИФИ, 2005–2010 гг.
Написано статей
46

Более подробно о резисторах представлена информация в дополнительном материале. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

popayaem.ru

begin.esxema.ru

katod-anod.ru

Предыдущая
РезисторыКак прочитать обозначение (маркировку) резисторов
Ссылка на основную публикацию
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять