¿Qué es un potenciómetro?
A potenciómetro (también conocido como pot o potmeter) se define como una terminal 3 resistencia variable en el que el resistencia es variado manualmente para controlar el flujo de La corriente eléctrica. Un potenciómetro actúa como un ajuste divisor de voltaje.
¿Cómo funciona un potenciómetro?
Un potenciómetro es un componente electrónico pasivo. Los potenciómetros funcionan variando la posición de un contacto deslizante a través de una resistencia uniforme. En un potenciómetro, toda la entrada voltaje se aplica a lo largo de toda la longitud de la resistenciay el salida es la caída de voltaje entre el contacto fijo y el deslizante como se muestra a continuación.
Un potenciómetro tiene los dos terminales de la fuente de entrada fijados en el extremo de la resistencia. Para ajustar el voltaje de salida, el contacto deslizante se mueve a lo largo de la resistencia en el lado de salida.
Esto es diferente a un reóstatodonde aquí se fija un extremo y se conecta el terminal deslizante al circuito, como se muestra a continuación.
Este es un instrumento muy básico usado para comparar la EMF de dos células y para calibrar amperímetro, voltímetro…y vatios-metro. El básico principio de funcionamiento de un potenciómetro es bastante simple. Supongamos que hemos conectado dos baterías en paralelo a través de un galvanómetro. Los terminales negativos de la batería están conectados entre sí y los terminales positivos de la batería también están conectados entre sí a través de un galvanómetro, como se muestra en la siguiente figura.
Aquí, si el potencial eléctrico… de ambas celdas de la batería es exactamente la misma, no hay circulación actual en el circuito y por lo tanto el galvanómetro muestra una desviación nula. El principio de funcionamiento del potenciómetro depende de este fenómeno.
Ahora pensemos en otro circuito, donde un batería está conectado a través de una resistencia por medio de un interruptor y un reóstato como se muestra en la siguiente figura.
La resistencia tiene el uniforme resistencia eléctrica por unidad de longitud en toda su extensión.
Por lo tanto, la caída de voltaje por unidad de longitud de la resistencia es igual en toda su longitud. Supongamos que, ajustando el reóstato, obtenemos una caída de voltaje de v voltios por unidad de longitud de la resistencia.
Ahora, el terminal positivo de una célula estándar se conecta al punto A de la resistencia y el terminal negativo de la misma se conecta con un galvanómetro. El otro extremo del galvanómetro está en contacto con la resistencia a través de un contacto deslizante como se muestra en la figura anterior. Al ajustar este extremo deslizante, se encuentra un punto como B donde no hay corriente a través del galvanómetro, por lo tanto no hay desviación en el galvanómetro.
Esto significa que la emf de la célula estándar sólo se equilibra con el voltaje que aparece en la resistencia a través de los puntos A y B. Ahora bien, si la distancia entre los puntos A y B es L, entonces podemos escribir emf de la célula estándar E = Lv volt.
Así es como un potenciómetro mide el voltaje entre dos puntos (aquí entre A y B) sin tomar ningún componente de corriente del circuito. Esta es la especialidad de un potenciómetro, puede medir el voltaje con mayor precisión.
Tipos de Potenciómetro
Hay dos tipos principales de potenciómetros:
- Potenciómetro rotativo
- Potenciómetro lineal
Aunque las características básicas de construcción de estos potenciómetros varían, el principio de funcionamiento de ambos tipos de potenciómetros es el mismo.
Tengan en cuenta que estos son los tipos de potenciómetros de CC los tipos de Potenciómetros de CA son ligeramente diferentes.
Potenciómetros rotativos
Los potenciómetros de tipo giratorio se utilizan principalmente para obtener un voltaje de suministro ajustable a una parte de los circuitos electrónicos y eléctricos. El regulador de volumen de un transistor de radio es un ejemplo popular de potenciómetro rotativo en el que el mando rotativo del potenciómetro controla la alimentación del amplificador.
Este tipo de potenciómetro tiene dos contactos terminales entre los cuales se coloca una resistencia uniforme en un patrón semicircular. El dispositivo también tiene un terminal medio que se conecta a la resistencia a través de un contacto deslizante unido con un mando giratorio. Girando el mando se puede mover el contacto deslizante sobre la resistencia semicircular. El voltaje se toma entre el contacto del extremo de la resistencia y el contacto deslizante. El potenciómetro también se denomina POT en forma abreviada. El POT también se usa en los cargadores de baterías de subestación para ajustar el voltaje de carga de una batería. Hay muchos más usos del potenciómetro de tipo giratorio en los que se requiere un control suave del voltaje.
Potenciómetros lineales
El potenciómetro lineal es básicamente el mismo, pero la única diferencia es que aquí, en lugar del movimiento rotatorio, el contacto de deslizamiento se mueve en la resistencia de forma lineal. Aquí los dos extremos de una resistencia recta están conectados a través de la fuente de voltaje. Un contacto deslizante puede deslizarse en la resistencia a través de una pista conectada junto con la resistencia. El terminal conectado al deslizador está conectado a un extremo del circuito de salida y uno de los terminales de la resistencia está conectado al otro extremo del circuito de salida.
Este tipo de potenciómetro se utiliza principalmente para medir el voltaje a través de una rama de un circuito, para medir la resistencia interna de una célula de batería, para comparar una célula de batería con una célula estándar y en nuestra vida diaria, se utiliza comúnmente en el ecualizador de los sistemas de mezcla de música y sonido.
Potenciómetros digitales
Los potenciómetros digitales son dispositivos de tres terminales, dos terminales de extremo fijo y un terminal limpiador que se utiliza para variar el voltaje de salida.
Los potenciómetros digitales tienen varias aplicaciones, incluyendo la calibración de un sistema, el ajuste del voltaje de compensación, la sintonización de filtros, el control del brillo de la pantalla y el control del volumen del sonido.
Sin embargo, los potenciómetros mecánicos sufren algunas desventajas graves que los hacen inadecuados para aplicaciones en las que se requiere precisión. El tamaño, la contaminación del limpiaparabrisas, el desgaste mecánico, la deriva de la resistencia, la sensibilidad a la vibración, la humedad, etc. son algunas de las principales desventajas de un potenciómetro mecánico. Por lo tanto, para superar estos inconvenientes, los potenciómetros digitales son más comunes en las aplicaciones, ya que proporcionan una mayor precisión.
Circuito de Potenciómetro Digital
El circuito de un potenciómetro digital consta de dos partes, primero el elemento resistivo junto con los interruptores electrónicos y segundo el circuito de control del limpiaparabrisas. La figura a continuación muestra ambas partes respectivamente.
La primera parte es un conjunto de resistencias, y cada nodo está conectado a un punto común W, excepto los puntos finales A y B, a través de un interruptor electrónico de dos vías. El terminal W es el terminal del limpiaparabrisas. Cada uno de los interruptores está diseñado con tecnología CMOS y sólo uno de los interruptores de todos está en estado ON en cualquier momento de la operación del potenciómetro.
El interruptor que está encendido determina la resistencia del potenciómetro y el número de interruptores determina la resolución del dispositivo. Ahora, el interruptor que debe ser encendido es controlado por el circuito de control. El circuito de control consiste en un RDAC registro que puede ser escrito digitalmente usando Interfaz como SPI, I2C, arriba/abajo o puede ser controlado manualmente por botones o un codificador digital. El diagrama de arriba muestra el de un potenciómetro digital controlado por un pulsador. Un botón es para subir o aumentar el resistencia y la otra para el DESCENSO, es decir, la disminución de la resistencia.
Generalmente, la posición del limpiaparabrisas está en el interruptor central cuando el potenciómetro digital está apagado. Después de encenderlo, dependiendo de nuestro requerimiento podemos aumentar o disminuir la resistencia mediante una operación adecuada de los botones. Además, la avanzada potenciómetros digitales también tienen una memoria incorporada que puede almacenar la última posición del limpiaparabrisas. Ahora bien, esta memoria puede ser del tipo volátil o permanente, dependiendo de la aplicación.
Por ejemplo, en el caso del control de volumen de un dispositivo, esperamos que el dispositivo recuerde el último ajuste de volumen que utilizamos incluso después de encenderlo de nuevo. Por lo tanto, un tipo de memoria permanente como la EEPROM es adecuada aquí. Por otra parte, para los sistemas que recalibran la salida de forma continua y no es necesario restaurar el valor anterior, se utiliza una memoria volátil.
Ventajas de los potenciómetros digitales
Las ventajas de los potenciómetros digitales son:
- Mayor fiabilidad
- Aumento de la precisión
- De tamaño pequeño, se pueden empaquetar múltiples potenciómetros en un solo chip
- Desviación de resistencia insignificante
- No se ve afectado por las condiciones ambientales como las vibraciones, la humedad, los choques y la contaminación de los limpiaparabrisas.
- No hay partes móviles
- Tolerancia hasta el 1%
- Muy baja disipación de energía, hasta decenas de milivatios
Desventajas de los potenciómetros digitales
Las desventajas de los potenciómetros digitales son:
- No es adecuado para un entorno de alta temperatura y una aplicación de alta potencia.
- Debido a la capacitancia parásita de los interruptores electrónicos, hay una consideración de ancho de banda que entra en escena en potenciómetros digitales. Es la máxima frecuencia de la señal que puede cruzar los terminales de la resistencia con menos de 3 dB de atenuación en el limpiaparabrisas. La ecuación de transferencia es similar a la de un filtro de paso bajo.
- La no linealidad en la resistencia del limpiaparabrisas añade una distorsión armónica a la señal de salida. La distorsión armónica total, o THD, cuantifica el grado en que la señal se degrada después de atravesar el resistencia.
Aplicaciones del Potenciómetro
Hay muchos usos diferentes de un potenciómetro. Las tres aplicaciones principales de un potenciómetro son:
- Comparando la EMF de una pila de batería con una pila estándar
- Medir la resistencia interna de una célula de batería
- Midiendo el voltaje a través de una rama de un circuito
Comparando los CEM de las pilas
Uno de los principales usos de un potenciómetro es comparar la EMF de una célula de batería con una célula de batería estándar. Tomemos una celda cuya EMF debe ser comparada con una celda estándar. El terminal positivo de la celda y el mismo de la celda estándar se unen con el extremo fijo de la resistencia del potenciómetro. El terminal negativo de ambas células se une con el galvanómetro a su vez a través de un interruptor de dos vías. El otro extremo del galvanómetro está conectado a un contacto deslizante de la resistencia. Ahora, al ajustar el contacto deslizante en la resistencia, se descubre que la desviación nula del galvanómetro viene para la primera célula a una longitud de L en la escala. Después de colocar el interruptor de dos vías en la segunda celda y luego de ajustar el contacto deslizante, se encuentra que la desviación nula del galvanómetro viene para esa celda a una longitud de L1 en la escala. La primera célula es una célula estándar y su emf es E. La segunda célula es una célula desconocida cuya emf es E1. Ahora, según la explicación anterior, podemos escribir
Como la EMF de la célula estándar es conocida, por lo tanto la EMF de la célula desconocida puede ser fácilmente determinada.
Medición de la resistencia interna de una célula de batería
En este proceso, se conecta una batería a través de la resistencia de un potenciómetro por medio de un galvanómetro, como se muestra en la siguiente figura. Una resistencia de valor conocido (R) se conecta a través de la batería mediante un interruptor. Primero, mantenemos el interruptor abierto y ajustamos el contacto deslizante de la resistencia del potenciómetro para que la corriente del galvanómetro sea cero. Una vez que el galvanómetro muestra una desviación cero desde su punto nulo, tomamos la posición de la punta de contacto deslizante en la escala de la resistencia. Digamos que esto es L1.
Ahora hacemos el cambio. En esa condición, una corriente circulante comienza a fluir a través de la celda de la batería así como la resistencia (R). Como resultado, hay una caída de voltaje en la propia batería debido a su resistencia interna. Así que ahora el voltaje a través de la celda de la batería sería un poco menor que su voltaje de circuito abierto o EMF de la celda. Ahora de nuevo ajustamos el contacto deslizante del transistor para hacer que la corriente del galvanómetro sea cero y una vez que se convierte en cero que es la desviación cero se indica en el galvanómetro, tomamos la posición de la punta de contacto deslizante en la escala de resistencias y decimos que es L2.
La resistencia interna de la célula de la batería se puede averiguar usando la siguiente fórmula.
Donde r es la resistencia interna de la célula de la batería.
Medición de la tensión por medio de un potenciómetro
El principio de medir el voltaje a través de una rama de un circuito con la ayuda de un potenciómetro también es simple. Aquí primero tenemos que ajustar el reóstato para ajustar la corriente a través de la resistencia de manera que cause una caída de voltaje específica por unidad de longitud de la resistencia. Ahora tenemos que conectar un extremo de la rama al principio de la resistencia y el otro extremo se conecta al contacto deslizante de la resistencia a través de un galvanómetro. Ahora tenemos que deslizar el contacto deslizante de la resistencia hasta que el galvanómetro muestre una desviación cero. Cuando el galvanómetro llegue a su condición nula tenemos que tomar la lectura de la posición de la punta del contacto deslizante en la escala de la resistencia y en consecuencia podemos averiguar el voltaje a través de la rama del circuito ya que ya hemos ajustado el voltaje por unidad de longitud de la resistencia.
Reóstato vs. Potenciómetro
Un potenciómetro da un voltaje variable. Un reóstato da una resistencia variable. El potenciómetro es un dispositivo de tres terminales, mientras que el reóstato es un dispositivo de dos terminales. En cuanto a la construcción, ambos dispositivos parecen similares pero su principio de funcionamiento es completamente diferente. En el potenciómetro, dos terminales de la resistencia uniforme están conectados al circuito de la fuente. En el reóstato, sólo un terminal de la resistencia uniforme está conectado al circuito y el otro extremo de la resistencia se mantiene abierto. Tanto en el potenciómetro como en el reóstato, hay un contacto deslizante en la resistencia.
En el potenciómetro, el voltaje de salida se toma entre el contacto fijo y el deslizante. En el reóstato, la resistencia variable se toma entre el terminal fijo y el deslizante. La resistencia del potenciómetro se conecta a través del circuito. La resistencia del reóstato se conecta en serie con el circuito. El reóstato se utiliza generalmente para controlar la corriente mediante el ajuste de la resistencia con la ayuda de un contacto deslizante. En el potenciómetro, la tensión se controla ajustando el contacto deslizante de la resistencia.
tat, la resistencia variable se logra entre el terminal fijo y el deslizante. La resistencia del potenciómetro se conecta a través del circuito. La resistencia del reóstato se conecta en serie con el circuito. El reóstato se utiliza generalmente para controlar la corriente mediante el ajuste de la resistencia con la ayuda de un contacto deslizante. En el potenciómetro, la tensión se controla ajustando el contacto deslizante de la resistencia.
Célula del conductor del potenciómetro
El potenciómetro mide el voltaje comparando el voltaje de medición con el voltaje a través de la resistencia del potenciómetro. Así que para el funcionamiento del potenciómetro debe haber una fuente de voltaje conectada a través del circuito del potenciómetro. Esta célula para proporcionar este voltaje de fuente para accionar el potenciómetro se llama célula conductora. La célula conductora entrega la corriente a través de la resistencia del potenciómetro. El producto de esta corriente y la resistencia del potenciómetro proporciona el voltaje de escala completa del dispositivo. Ajustando este voltaje se puede cambiar la sensibilidad del potenciómetro. Esto se hace normalmente ajustando la corriente a través de la resistencia. La corriente que fluye a través de la resistencia es controlada por un reóstato conectado en serie con la celda del conductor. Hay que tener en cuenta que el voltaje de la célula conductora debe ser mayor que el voltaje a medir.
Sensibilidad del potenciómetro
La sensibilidad de un potenciómetro implica lo que la pequeña diferencia de voltaje puede ser medida por el potenciómetro. Para el mismo voltaje del conductor si aumentamos la longitud de la resistencia del potenciómetro, la longitud de la resistencia por unidad de voltaje se incrementa. Por lo tanto, la sensibilidad del potenciómetro aumenta. Así que podemos decir que la sensibilidad de un potenciómetro es directamente proporcional a la longitud de la resistencia. De nuevo, si reducimos el voltaje del conductor para una longitud fija de la resistencia del potenciómetro, también se reduce el voltaje por unidad de longitud de la resistencia. Por lo tanto, de nuevo la sensibilidad del potenciómetro aumenta. Así que la sensibilidad del potenciómetro es inversamente proporcional al voltaje del conductor.
