Chiết áp là gì: Cấu tạo và hoạt động của nó

Chiết áp là một dụng cụ điện được sử dụng để đo EMF (sức điện động) của một ô nhất định, điện trở bên trong của ô. Và nó cũng được sử dụng để so sánh EMF của các ô khác nhau. Nó cũng có thể sử dụng như một biến trở trong hầu hết các ứng dụng. Những chiết áp này được sử dụng với số lượng lớn trong sản xuất thiết bị điện tử cung cấp cách điều chỉnh mạch điện để thu được kết quả đầu ra chính xác. Mặc dù công dụng rõ ràng nhất của chúng phải là điều khiển âm lượng trên radio và các thiết bị điện tử khác được sử dụng cho âm thanh.

Chân ra chiết áp

Sơ đồ chân của chiết áp Trimpot được hiển thị bên dưới. Các chiết áp này có sẵn ở các hình dạng khác nhau và bao gồm ba dây dẫn. Các thành phần này có thể được đặt trên một breadboard dễ dàng để tạo mẫu dễ dàng. Chiết áp này bao gồm một núm trên nó và nó được sử dụng để thay đổi giá trị của nó bằng cách thay đổi nó.

Pin ra khỏi chiết áp

Pin1 (Kết thúc cố định): Kết nối của end1 cố định này có thể được thực hiện với một đầu của đường dẫn điện trở

Pin2 (Biến cuối): Kết nối của đầu biến này có thể được thực hiện bằng cách kết nối nó với cần gạt nước để nó cung cấp điện áp thay đổi

Pin3 (Kết thúc cố định): Kết nối của một đầu cố định khác có thể được thực hiện bằng cách kết nối nó với kết thúc khác của đường điện trở

Làm thế nào để chọn một chiết áp?

Chiết áp còn được gọi là POT hoặc biến trở. Chúng được sử dụng để cung cấp một điện trở thay đổi chỉ bằng cách thay đổi núm trên chiết áp. Việc phân loại điều này có thể được thực hiện dựa trên hai thông số quan trọng như Điện trở (R-ohms) & Đánh giá công suất (P-Watts).

Chiết áp

Điện trở chiết áp nếu không thì giá trị của nó chủ yếu quyết định bao nhiêu điện trở mà nó cung cấp cho dòng hiện tại. Khi giá trị điện trở cao thì dòng điện chạy qua sẽ có giá trị nhỏ hơn. Một số chiết áp là 500Ω, 1K ohm, 2K ohm, 5K ohm, 10K ohm, 22K ohm, 47K ohm, 50K ohm, 100K ohm, 220K ohm, 470K ohm, 500K ohm, 1M.

Việc phân loại điện trở chủ yếu phụ thuộc vào cường độ dòng điện mà nó cho phép chạy qua nó, được gọi là định mức công suất. Định mức công suất của chiết áp là 0,3W và do đó nó có thể được sử dụng đơn giản cho các mạch dòng điện thấp.

Vẫn có một số loại chiết áp và việc lựa chọn chúng chủ yếu phụ thuộc vào một số nhu cầu cần thiết như sau.

• Sự cần thiết của cấu trúc
• Các đặc điểm thay đổi sức đề kháng
• Chọn loại chiết áp dựa trên nhu cầu sử dụng
• Chọn các thông số dựa trên nhu cầu cần thiết của mạch

Nguyên lý xây dựng và làm việc

Chiết áp bao gồm một dây điện trở dài L được tạo thành từ magnum hoặc với hằng số và một pin EMF V. Đã biết điện áp này được gọi là điện áp di động trình điều khiển . Nối hai đầu của dây điện trở L với các cực của pin như hình dưới đây, ta giả sử đây là cách sắp xếp mạch sơ cấp.

Một đầu cuối của một tế bào khác (có EMF E cần được đo) ở một đầu của mạch sơ cấp và một đầu khác của đầu cuối tế bào được kết nối với bất kỳ điểm nào trên dây điện trở thông qua một điện kế G. Bây giờ chúng ta hãy giả sử sự sắp xếp này là một mạch thứ cấp. Sự sắp xếp của chiết áp như hình dưới đây.

Cấu tạo của chiết áp

Nguyên tắc làm việc cơ bản của điều này dựa trên thực tế là điện thế rơi trên bất kỳ phần nào của dây đều tỷ lệ thuận với chiều dài của dây, với điều kiện dây có diện tích mặt cắt ngang đều và dòng điện không đổi chạy qua nó. 'Khi không có sự khác biệt tiềm năng giữa hai nút bất kỳ thì sẽ có dòng điện chạy qua'.

Lúc này dây chiết áp thực chất là dây có điện trở suất lớn (ῥ) với tiết diện đều A. Như vậy, trong suốt dây, nó có điện trở đều. Bây giờ đầu cuối chiết áp này được kết nối với tế bào EMF V cao (bỏ qua điện trở bên trong của nó) được gọi là tế bào trình điều khiển hoặc nguồn điện áp. Gọi cường độ dòng điện qua chiết áp là I và R là tổng trở của biến trở.

Khi đó theo định luật Ôm V = IR

Chúng ta biết rằng R = ῥL / A

Do đó, V = I ῥL / A

Vì ῥ và A luôn không đổi và dòng điện I được giữ không đổi bởi một bộ biến đổi.

Vậy L ῥ / A = K (hằng số)

Như vậy, V = KL. Bây giờ, giả sử một ô E có EMF thấp hơn ô trình điều khiển được đưa vào mạch như hình trên. Giả sử nó có EMF E. Bây giờ trong dây chiết áp nói ở chiều dài x, chiết áp đã trở thành E.

E = L ῥx / A = Kx

Khi đặt tế bào này vào mạch điện như hình trên với một con nối có độ dài tương ứng (x) thì sẽ không có dòng điện chạy qua điện kế vì khi hiệu điện thế bằng 0 thì không có dòng điện chạy qua. .

Vì vậy, điện kế G hiển thị phát hiện rỗng. Khi đó độ dài (x) được gọi là độ dài của điểm rỗng. Bây giờ bằng cách biết hằng số K và độ dài x. Chúng ta có thể tìm thấy EMF chưa biết.

E = L ῥx / A = Kx

Thứ hai, EMF của hai ô cũng có thể được so sánh, để ô đầu tiên của EMF E1 cho điểm rỗng ở độ dài = L1 và ô thứ hai của EMF E2 hiển thị điểm rỗng ở độ dài = L2

Sau đó,

E1 / E2 = L1 / L2

Tại sao chiết áp được chọn hơn vôn kế?

Khi chúng ta sử dụng Vôn kế, dòng điện chạy qua mạch và do điện trở bên trong của tế bào, điện thế đầu cuối luôn nhỏ hơn điện thế tế bào thực tế. Trong mạch này, khi sự chênh lệch điện thế được cân bằng (sử dụng thiết bị phát hiện giá trị điện kế), không có dòng điện nào chạy trong mạch, vì vậy điện thế đầu cuối sẽ bằng điện thế tế bào thực tế. Vì vậy, chúng ta có thể hiểu rằng Vôn kế đo điện thế đầu cuối của một tế bào, nhưng nó đo điện thế tế bào thực tế. Các biểu tượng sơ đồ của điều này được hiển thị bên dưới.

Ký hiệu chiết áp

Các loại chiết áp

Một chiết áp hay còn được gọi là bình. Các chiết áp này có ba kết nối đầu cuối. Một đầu cuối kết nối với tiếp điểm trượt được gọi là gạt mưa và hai đầu cuối còn lại được kết nối với rãnh kháng cố định. Cần gạt nước có thể được di chuyển dọc theo rãnh điện trở bằng cách sử dụng bộ điều khiển trượt tuyến tính hoặc tiếp điểm 'gạt nước' quay. Cả điều khiển quay và điều khiển tuyến tính đều có hoạt động cơ bản giống nhau.

Dạng phổ biến nhất của chiết áp là chiết áp quay đơn. Loại chiết áp này thường được sử dụng trong điều khiển âm lượng (côn logarit) cũng như nhiều ứng dụng khác. Các vật liệu khác nhau được sử dụng để chế tạo chiết áp, bao gồm thành phần cacbon, kim loại, nhựa dẫn điện và màng kim loại.

Chiết áp quay

Đây là loại chiết áp phổ biến nhất, trong đó cần gạt nước di chuyển theo đường tròn. Các chiết áp này chủ yếu được sử dụng để cung cấp điện áp có thể thay đổi cho một phần nhỏ các mạch. Ví dụ tốt nhất về chiết áp xoay này là bộ điều khiển âm lượng của bóng bán dẫn vô tuyến trong đó núm xoay điều khiển dòng điện cung cấp cho bộ khuếch đại.

Loại chiết áp này bao gồm hai tiếp điểm đầu cuối, nơi có thể đặt điện trở nhất quán trong mô hình bán nguyệt. Và nó cũng bao gồm một thiết bị đầu cuối ở giữa được liên kết với điện trở bằng cách sử dụng một tiếp điểm trượt được kết nối thông qua một núm xoay. Tiếp điểm trượt có thể được xoay bằng cách xoay núm trên nửa vòng điện trở. Điện áp này có thể nhận được giữa hai tiếp điểm của điện trở và trượt. Các chiết áp này được sử dụng ở bất cứ nơi nào cần điều khiển điện áp mức.

Chiết áp tuyến tính

Trong các loại chiết áp này, cần gạt nước di chuyển theo đường thẳng. Còn được gọi là nắp trượt, thanh trượt, hoặc fader. Chiết áp này tương tự như loại quay nhưng trong chiết áp này, tiếp điểm trượt chỉ đơn giản là quay tuyến tính trên điện trở. Kết nối của hai đầu cuối của điện trở được kết nối qua nguồn điện áp. Tiếp điểm trượt trên điện trở có thể được di chuyển bằng cách sử dụng một con đường được nối qua điện trở.

Đầu cuối của điện trở được kết nối về phía trượt được kết nối với một đầu của đầu ra của mạch & đầu cuối khác được kết nối với đầu kia của đầu ra của mạch. Loại chiết áp này chủ yếu dùng để tính điện áp trong mạch. Nó được sử dụng để đo điện trở bên trong của tế bào pin và cũng được sử dụng trong hệ thống trộn của bộ cân bằng âm thanh và âm nhạc.

Chiết áp cơ học

Có nhiều loại chiết áp khác nhau trên thị trường, trong đó loại cơ được sử dụng để điều khiển bằng tay nhằm thay đổi điện trở cũng như đầu ra của thiết bị. Tuy nhiên, một chiết áp kỹ thuật số được sử dụng để thay đổi điện trở của nó tự động dựa trên trạng thái nhất định. Loại chiết áp này hoạt động chính xác như một chiết áp và điện trở của nó có thể thay đổi thông qua giao tiếp kỹ thuật số như SPI, I2C chứ không phải xoay núm trực tiếp.

Các chiết áp này được gọi là POT do cấu trúc hình POT của nó. Nó bao gồm ba thiết bị đầu cuối như i / p, o / p và GND cùng với một núm trên đỉnh của nó. Núm vặn này hoạt động giống như điều khiển để kiểm soát điện trở bằng cách xoay nó theo hai hướng như chiều kim đồng hồ ngược lại ngược chiều kim đồng hồ.

Hạn chế chính của chiết áp kỹ thuật số là chúng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường khác nhau như bụi bẩn, bụi, độ ẩm, vv Để khắc phục những nhược điểm này, chiết áp kỹ thuật số (digiPOT) đã được thực hiện. Các chiết áp này có thể hoạt động trong môi trường bụi, bẩn, ẩm ướt mà không làm thay đổi hoạt động của nó.

Chiết áp kỹ thuật số

Chiết áp kỹ thuật số còn được gọi là digiPOT hoặc biến trở được sử dụng để điều khiển tín hiệu tương tự bằng vi điều khiển. Các loại chiết áp này cung cấp điện trở o / p có thể thay đổi tùy thuộc vào đầu vào kỹ thuật số. Đôi khi, chúng còn được gọi là RDAC (bộ chuyển đổi điện trở kỹ thuật số sang tương tự). Việc điều khiển digipot này có thể được thực hiện bằng tín hiệu kỹ thuật số chứ không phải thông qua chuyển động cơ học.

Mỗi bước trên thang điện trở bao gồm một công tắc được kết nối với cực o / p của chiết áp kỹ thuật số. Tỷ lệ của điện trở trong chiết áp có thể được xác định thông qua bước đã chọn trên bậc thang. Nói chung, các bước này được chỉ định bằng một giá trị bit. 8-bit tương đương với 256 bước.

Chiết áp này sử dụng các giao thức kỹ thuật số như I²C, nếu không thì SPI Bus (Giao diện ngoại vi nối tiếp) để báo hiệu. Hầu hết các chiết áp này chỉ sử dụng bộ nhớ dễ bay hơi để chúng không nhớ vị trí của chúng sau khi tắt nguồn và vị trí cuối cùng của chúng có thể được lưu trữ thông qua FPGA hoặc vi điều khiển mà chúng được kết nối.

Nét đặc trưng

Các đặc điểm của chiết áp bao gồm những điều sau đây.

• Nó cực kỳ chính xác vì nó hoạt động dựa trên kỹ thuật đánh giá hơn là kỹ thuật làm lệch hướng để xác định điện áp không xác định.
• Nó xác định điểm cân bằng nếu không thì null không cần nguồn cho thứ nguyên.
• Chiết áp làm việc không có điện trở của nguồn vì không có dòng điện chạy qua chiết áp khi nó được cân bằng.
• Các đặc điểm chính của chiết áp này là độ phân giải, độ côn, mã đánh dấu & điện trở bật / tắt nhảy

Độ nhạy chiết áp

Độ nhạy của chiết áp có thể được định nghĩa là độ biến thiên ít tiềm năng nhất được tính toán với sự trợ giúp của chiết áp. Độ nhạy của nó chủ yếu phụ thuộc vào giá trị gradient tiềm năng (K). Khi giá trị gradient tiềm năng thấp, hiệu điện thế mà chiết áp có thể tính toán sẽ nhỏ hơn, và khi đó độ nhạy của chiết áp sẽ cao hơn.

Vì vậy, đối với độ chênh lệch tiềm năng nhất định, độ nhạy của chiết áp có thể tăng lên thông qua việc tăng chiều dài của chiết áp. Độ nhạy của chiết áp cũng có thể được tăng lên vì những lý do sau.

• Bằng cách tăng chiều dài chiết áp
• Bằng cách giảm dòng điện trong mạch thông qua một bộ biến đổi
• Cả hai kỹ thuật sẽ giúp giảm giá trị của gradient tiềm năng và tăng điện trở suất.

Sự khác biệt giữa chiết áp và vôn kế

Sự khác biệt chính giữa chiết áp và vôn kế được thảo luận trong bảng so sánh.

Rheostat vs Potentiometer

Sự khác biệt chính giữa biến trở và chiết áp được thảo luận trong bảng so sánh.

Đo điện áp bằng Potentiometer

Việc đo điện áp có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một chiết áp trong mạch là một khái niệm rất đơn giản. Trong mạch, bộ lưu biến phải được điều chỉnh và dòng điện chạy qua điện trở có thể được điều chỉnh để đối với mỗi đơn vị chiều dài của điện trở, một điện áp chính xác có thể được giảm xuống.

Bây giờ chúng ta phải cố định một đầu của nhánh vào đầu điện trở trong khi đầu kia có thể được kết nối về phía tiếp điểm trượt của điện trở bằng điện kế. Vì vậy, bây giờ chúng ta phải di chuyển tiếp điểm trượt qua điện trở cho đến khi điện kế hiển thị độ lệch bằng không. Khi điện kế đạt đến trạng thái 0 thì ta phải ghi lại vị trí đọc trên thang đo điện trở & dựa vào đó ta có thể phát hiện ra hiệu điện thế trong mạch. Để hiểu rõ hơn, chúng ta có thể điều chỉnh điện áp cho từng đơn vị chiều dài của điện trở.

Ưu điểm

Các ưu điểm của chiết áp bao gồm những điều sau đây.

• Không có cơ hội nhận được lỗi vì nó sử dụng phương pháp phản xạ bằng không.
• Việc chuẩn hóa có thể được thực hiện bằng cách sử dụng trực tiếp một ô bình thường
• Nó được sử dụng để đo lường emf nhỏ do độ nhạy cao
• Dựa trên yêu cầu, chiều dài chiết áp có thể được tăng lên để có được độ chính xác.
• Khi chiết áp được sử dụng trong mạch để đo thì nó không tạo ra bất kỳ dòng điện nào.
• Nó được sử dụng để đo điện trở bên trong của tế bào cũng như so sánh e.m.f. của hai ô mà dùng vôn kế thì không được.

Nhược điểm

Các nhược điểm của chiết áp bao gồm những điều sau đây.

• Việc sử dụng chiết áp không thuận tiện
• Diện tích tiết diện của dây chiết áp phải nhất quán để điều này không thể xảy ra trong thực tế.
• Trong khi làm một thí nghiệm, nhiệt độ dây dẫn phải ổn định nhưng điều này rất khó do dòng điện chạy qua.
• Hạn chế chính của điều này là, nó cần một lực rất lớn để di chuyển các tiếp điểm gạt hoặc trượt của chúng. Có sự xói mòn do chuyển động của cần gạt nước. Vì vậy, nó làm giảm tuổi thọ của đầu dò
• Băng thông bị giới hạn.

Tế bào điều khiển chiết áp

Chiết áp được sử dụng để đo điện áp bằng cách đánh giá điện áp đo trên điện trở của chiết áp với điện áp. Vì vậy, đối với hoạt động của chiết áp, cần có một nguồn điện áp được liên kết trên mạch của chiết áp. Một chiết áp có thể được vận hành bởi nguồn điện áp được cung cấp bởi tế bào được gọi là tế bào điều khiển.

Tế bào này được sử dụng để cung cấp dòng điện trong suốt điện trở của chiết áp. Điện trở và sản phẩm hiện tại của chiết áp sẽ cung cấp điện áp hoàn chỉnh của thiết bị. Vì vậy, điện áp này có thể được điều chỉnh để thay đổi độ nhạy của chiết áp. Thông thường, điều này có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh dòng điện trong suốt điện trở. Một bộ lưu biến được kết nối với ô trình điều khiển trong chuỗi.

Dòng điện xuyên suốt điện trở có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng một bộ lưu biến được kết nối nối tiếp với ô trình điều khiển. Vì vậy, điện áp di động trình điều khiển phải tốt hơn so với điện áp đo được.

Các ứng dụng của chiết áp

Các ứng dụng của chiết áp bao gồm những điều sau đây.

Chiết áp như một bộ chia điện áp

Chiết áp có thể hoạt động như một bộ chia điện áp để có được điện áp đầu ra có thể điều chỉnh bằng tay tại thanh trượt từ điện áp đầu vào cố định đặt qua hai đầu của chiết áp. Bây giờ điện áp tải trên RL có thể được đo bằng

Mạch phân chia điện áp

VL = R2RL. VS / (R1RL + R2RL + R1R2)

Kiểm soát âm thanh

Chiết áp trượt, một trong những cách sử dụng phổ biến nhất đối với chiết áp công suất thấp hiện đại là thiết bị điều khiển âm thanh. Cả chiết áp trượt (cần gạt) và chiết áp xoay (núm vặn) thường được sử dụng để làm suy giảm tần số, điều chỉnh độ lớn và cho các đặc tính khác nhau của tín hiệu âm thanh.

Tivi

Chiết áp được sử dụng để kiểm soát độ sáng, độ tương phản và phản ứng màu sắc của hình ảnh. Một chiết áp thường được sử dụng để điều chỉnh 'giữ theo chiều dọc', điều này ảnh hưởng đến sự đồng bộ hóa giữa tín hiệu hình ảnh đã nhận và mạch quét bên trong của máy thu ( một máy rung đa năng ).

Bộ biến đổi nguồn

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là đo độ dịch chuyển. Để đo sự dịch chuyển của phần thân, phần thân có thể di chuyển được, được nối với phần tử trượt nằm trên chiết áp. Khi cơ thể di chuyển, vị trí của thanh trượt cũng thay đổi tương ứng nên lực cản giữa điểm cố định và thanh trượt thay đổi. Do đó, điện áp qua các điểm này cũng thay đổi.

Sự thay đổi điện trở hoặc hiệu điện thế tỷ lệ thuận với sự thay đổi dịch chuyển của cơ thể. Vì vậy, sự thay đổi điện áp chỉ ra sự dịch chuyển của cơ thể. Điều này có thể được sử dụng để đo chuyển dịch tịnh tiến cũng như quay. Vì các chiết áp này hoạt động dựa trên nguyên tắc điện trở nên chúng còn được gọi là chiết áp điện trở. Ví dụ, chuyển động quay của trục có thể biểu thị một góc và tỷ lệ phân chia điện áp có thể được thực hiện tỷ lệ với cosin của góc.

Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về Potentiometer là gì , sơ đồ chân, cấu tạo của nó, các loại khác nhau, cách chọn, đặc điểm, sự khác biệt, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nó. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về thông tin này. Hơn nữa, bất kỳ truy vấn nào liên quan đến khái niệm này hoặc dự án điện và điện tử , hãy đóng góp ý kiến ​​quý báu của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi cho bạn, Chức năng của một chiết áp quay là gì?