مقاومت‌‌ها از جمله مهم‌ترین قطعات مورد استفاده در دستگاه‌های گوناگون به شمار می‌روند که می‌توان رد پایی از آن‌ها را در اکثر پروژه‌های الکترونیکی ساده یا پیچیده مشاهده کرد. پتانسیومتر نوعی مقاومت‌ متغیر حائز اهمیت و پرکاربرد بوده که نقش مهمی را در صنعت بر عهده دارد. در واقع انواع پتانسیومتر با هدف پوشش اغلب نیازهای پروژه‌ها در صنایع مختلف طراحی و تولید شده‌اند.

پتانسیومتر یک مقاومت متغیر سه پایه‌‌ای است که با حرکت یک لغزنده بر روی مسیر مقاومتی، مقدار مقاومت بین دو پایه تغییر می‌کند و امکان تنظیم دقیق مقدار مقاومت را فراهم می‌آورد. از این رو ابزاری مناسب جهت کنترل و تنظیم سرعت، فرکانس و ولتاژ در مدار محسوب می‌شود‌. در ادامه برای کسب اطلاعات بیشتر درباره عملکرد و کاربردهای متنوع پتانسیومترها با ما همراه باشید.

پتانسیومتر چیست؟

پتانسیومتر (Potentiometer) برگرفته از دو کلمه Potential Difference (اختلاف پتانسیل) و Metering (اندازه‌گیری) است. پتانسیومتر در واقع یک قطعه الکترونیکی پسیو و آنالوگ سه پایه بوده که از طریق آن می‌توان ولتاژ را به صورت دستی در مدار تنظیم کرد. بر روی این قطعه درجه‌ای قرار گرفته که امکان تنظیم مقاومت دو نقطه از مدار و در نتیجه تعیین ولتاژ آن دو را به میزان دلخواه فراهم می‌آورد. شایان ذکر است که تغییرات مقاومت، ولتاژ و جریان برحسب قانون اهم مشخص می‌شوند. پتانسیومتر با دریافت ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی را با مقدار متفاوتی به مدار عرضه می‌کند که در واقع مکان وایپر بر روی پتانسیومتر تعیین‌کننده این مقدار است. انواع پتانسیومتر به عنوان تقسیم‌کننده ولتاژ، کنترل جریان و تنظیم فرکانس در یک مدار استفاده می‌شوند و کاربرد آن‌ها با توجه به نیاز پروژه متفاوت است.

انواع پتانسیومتر

انواع پتانسیومتر بر اساس ویژگی‌های الکتریکی مختلف به چند گروه طبقه‌بندی می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پتانسیومتر خطی

این پتانسیومتر نوعی سنسور موقعیت بوده که با حرکت یک کنتاکت فلزی در محور خط راست می‌توان مقدار مقاومت در مدار را تعیین کرد. پتانسیومترهای خطی انواع مختلفی دارند که کشویی و کشویی موتوری دو نمونه از مهم‌ترین آن‌ها محسوب می‌شوند. معمولاً این نوع پتانسیومتر برای اندازه‌گیری مقاومت داخلی یک باتری و اندازه‌گیری ولتاژ دو سر یک مدار به ‌کار می‌رود. پتانسیومترهای خطی را می‌توان یکی از اجزای حیاتی سیستم‌های کنترل دانست، به طوری که این نوع مقاومت متغیر در تجهیزات CNC، خودرو و صنایع پزشکی کاربرد دارد.

• پتانسیومتر لگاریتمی

در این نوع پتانسیومتر تغییرات مقاومت به صورت لگاریتمی است و یک بایاس مشخص در مقاومت دارد. مقاومتی که در پتانسیومترهای لگاریتمی استفاده شده در تمام طول خود دارای مقدار یکسانی نیست و به همین دلیل ولتاژ خروجی تابعی لگاریتمی از موقعیت وایپر است. این نوع پتانسیومتر اغلب برای کنترل صدا در تجهیزات صوتی استفاده می‌شود.

• پتانسیومتر تک دور و چند دور

از دیگر مهم‌ترین انواع پتانسیومتر می‌توان تک دور و چند دور را نام برد. پتانسیومتر تک دور یا Single-Turn به دلیل تعداد دور کم‌ از دقت پایینی در ارزیابی تغییر مقاومت برخوردار است. این نوع پتانسیومترها اغلب برای تنظیم ولتاژ و جریان در منبع تغذیه، تنظیم جریان اتصال کوتاه و کنترل سرعت موتورهای DC استفاده می‌شوند. در مقابل پتانسیومتر چند دور یا Multi-Turn با دارا بودن تعداد دور بیشتر تغییرات مقاومت مدار را با دقت بالاتری عرضه می‌کند و معمولاً گزینه‌ای مناسب برای تنظیم ولتاژ و جریان مبدل‌های الکترونیکی و همچنین تنظیم کنتراست LCD به شمار می‌رود.

• پتانسیومتر دیجیتال

این نوع پتانسیومتر نسبت به موارد ذکر شده سازوکار متفاوتی دارد، در واقع سیگنال‌ها و سوئیچ‌ها جایگزین وایپرهای دستی شده‌اند که تغییرات مقاومت و در نتیجه ولتاژ را ارائه می‌دهند. کنترل پتانسیومترهای دیجیتال بر اساس پروتکل‌های مختلف مانند 12C یا SPI است. این نوع پتانسیومترها امکان تعیین کاملاً دقیق مقاومت داخل مدار را فراهم می‌کنند که این امر مزیت مهمی محسوب می‌شود. احتمال تغییر مقاومت و خروجی با توجه به تغییر دما از معایب این نوع پتانسیومتر است. پتانسیومتر دیجیتال اغلب برای کالیبره کردن یک سیستم، کنترل حجم صدا و روشنایی صفحه، تنظیم فیلترها و تنظیم ولتاژ آفست استفاده می‌شود.

نحوه کارکرد پتانسیومتر

پتانسیومتر متشکل از سه بخش اصلی عنصر مقاومت، وایپر و سه پایانه است. پایانه میانی مربوط به وایپر بوده و آن را به مقاومت پتانسیومتر اتصال می‌دهد. خارجی‌ترین پایانه در داخل پتانسیومتر به دو سر مقاومت متصل است که این مقاومت معمولاً یک مقاومت پیچی بوده که از مواد گوناگون مانند پلاستیک فشرده ساخته می‌شود. وایپر که از طریق پایانه‌ها به مقاومت متصل است، یک کنتاکت و راه ارتباطی بین مدار و مقاومت به‌ حساب می‌آید و حرکت آن موجب تغییر مقاومت موثر در مدار و در نتیجه میزان ولتاژ بخشی از مدار می‌شود. در واقع با حرکت وایپر بر روی پتانسیومتر، قسمت بیشتر یا کم‌تری از عنصر مقاومتی وارد مدار می‌شود که در نتیجه تغییر مقدار جریان عبوری را به دنبال دارد. شایان ذکر است که انواع پتانسیومتر از وایپرهای متفاوت با ویژگی‌های مختلف استفاده می‌کنند.

همچنین تقسیم ولتاژ مدار در پایانه سوم رخ می‌دهد. به عنوان مثال در صورت اعمال ولتاژ 20 ولتی به مدار، اگر وایپر در حالت مثبت خود باشد، 20 ولت از پایانه سوم پتانسیومتر دریافت می‌کنید. از طرف دیگر چنانچه وایپر در حالت وسط باشد، ولتاژ خروجی دقیقاً به نصف ولتاژ ورودی یعنی 10 ولت می‌رسد. در نتیجه اگر وایپر پتانسیومتر در منفی‌ترین حالت ممکن قرار گیرد، ولتاژ خروجی صفر می‌شود. با این وجود عملکرد انواع پتانسیومتر یکسان نبوده و هرکدام از آن‌ها نتیجه متفاوتی خواهند داشت.

ولوم چیست؟

آشنایی با تعریف اولیه ولوم به درک بهتر تفاوت ولوم با انواع پتانسیومتر کمک می‌کند. در واقع ولوم نوعی مقاومت متغیر بوده که متشکل از یک اهرم پیچشی و پایه‌های خروجی است و اهرم پیچشی برای تغییر میزان مقاومت در پایه‌ها استفاده می‌شود. کلید ولوم پنج پایه دارد که چرخش اهرم مقاومت منجر به تغییر سه پایه وسط آن می‌شود. ناگفته نماند که در دو طرف ولوم دو پایه دیگر نیز وجود دارد که آن‌ها را پایه‌های کلید ولوم می‌نامند. این قطعه الکترونیکی اغلب به منظور تقسیم ولتاژ، کاهش جریان مدار و تنظیم سیگنال به‌ کار می‌رود. مهم‌ترین کاربرد ولوم را می‌توان استفاده در دستگاه‌های صوتی جهت کم کردن میزان صدا و یا خاموش کردن دستگاه از طریق کلید ولوم دانست.

تفاوت ولوم و پتانسیومتر

اگرچه انواع پتانسیومتر و ولوم قطعات الکترونیکی هستند که به منظور تنظیم مقاومت در مدار استفاده می‌شوند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در نحوه تنظیم و کاربردشان است. پتانسیومتر یک مقاومت سه پایانه بوده که حرکت دادن یک لغزنده باعث تغییر مقدار مقاومت بین دو پایانه آن می‌شود و معمولاً برای تنظیم دقیق ولتاژ یا جریان در مدارهای الکترونیکی به‌ کار می‌رود؛ ناگفته نماند که تنظیم پتانسیومتر به وسیله پیچ‌گوشتی انجام می‌شود. در مقابل ولوم نوعی مقاومت متغیر بوده که به طور خاص برای تنظیم صدا در تجهیزات صوتی طراحی شده است و معمولاً یک محور چرخشی دارد که می‌توان آن را با دست تنظیم کرد.

کاربرد پتانسیومتر و ولوم چیست؟

انواع پتانسیومتر کاربرد گسترده‌ای در صنایع دارند، به طوری که می‌توان شاهد رد پایی از آن‌ها در پروژه‌های مختلف اعم از تجهیزات پیشرفته صنعتی تا پروژه‌های ساده خانگی بود. از جمله مهم‌ترین کاربردهای این قطعه می‌توان به رمزنگاری مکانیکی، کنترل خواص الکتریکی وسایلی مانند اسیلاتور، مقایسه EMF یک سلول استاندارد و یک سلول از باتری، کنترل صدا و فرکانس در تجهیزاتی نظیر تلویزیون و رادیو، استفاده در دسته‌های بازی، اندازه‌گیری مقاومت داخلی یک باتری، تنظیم مقدار مقاومت یک مدار برای جلوگیری از اثرات نامطلوب، کنترل میزان نور وسایل نظیر سوئیچ‌های دیمر، کنترل دما، استفاده به عنوان مبدل قطبی و اندازه‌گیری ولتاژ دو سر مدار اشاره کرد.

در مقابل از نقش ولوم در دستگاه‌های الکترونیکی نیز نمی‌توان غافل شد. این قطعه امکان تنظیم و کنترل ولتاژ را فراهم می‌کند و در تجهیزات صوتی به منظور تنظیم سطح صدا، در سیستم‌های گرمایشی جهت کنترل گرما، در دستگاه‌های روشنایی برای تنظیم نور و همچنین در ماشین‌آلات به منظور کنترل سرعت استفاده می‌شود.

مقایسه پتانسیومتر ها و انکودرهای چرخشی

اگرچه انواع پتانسیومتر و انکودرهای چرخشی برای تبدیل حرکت مکانیکی به سیگنال الکتریکی به‌ کار می‌روند، اما این دو قطعه تفاوت‌های اساسی با یکدیگر دارند. پتانسیومترها می‌توانند با تغییر مقاومت یک عنصر رسانا سیگنال‌ آنالوگ تولید کنند. با این وجود دقت آن‌ها به مراتب کم‌تر از انکودرهای چرخشی بوده و معمولاً برای کاربردهایی با دقت متوسط مناسب هستند. در مقابل، انکودرها قابلیت تبدیل موقعیت یا حرکت زاویه‌ای شفت را به سیگنال دیجیتال دارند. همچنین انکودرها به دلیل دقت بالا و مقاومت در برابر نویز، گزینه‌ای مناسب برای استفاده در کاربردهای نیازمند به دقت بالا و کنترل دقیق موقعیت نظیر رباتیک و کنترل موتور تلقی می‌شوند. لازم به ذکر است که انکودرها ساختار پیچیده‌تری دارند و معمولاً گران‌تر هستند.

فاکتورهای مورد نیاز در انتخاب پتانسیومتر (Potentiometer)

انتخاب پتانسیومتر مناسب برای یک پروژه الکترونیکی خاص به عوامل مختلفی بستگی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به نوع پتانسیومتر، مقاومت اسمی، توان نامی، ولتاژ کاری، دمای کاری و دقت اشاره کرد. در گام اول باید از میان انواع پتانسیومتر با توجه به کاربرد مورد نظر و نیازهای پروژه‌تان یکی را برگزینید؛ به عنوان مثال در پروژه‌های نیازمند به دقت بالا، استفاده از پتانسیومترهای دیجیتال انتخاب هوشمندانه‌تری است و یا در صورت محدودیت در فضا توصیه می‌شود از پتانسیومتر خطی استفاده کنید.

منظور از مقاومت اسمی، مقدار مقاومت کل پتانسیومتر در حالت چرخش بوده که یکی از مهم‌ترین مشخصات آن محسوب می‌شود.

 از طرف دیگر توان نامی نیز فاکتوری مهم در هنگام انتخاب پتانسیومتر به شمار می‌رود و این به معنای حداکثر توانی است که پتانسیومتر بدون آسیب تحمل می‌کند. همچنین ولتاژ کاری، حداکثر ولتاژی است که می‌توان به پتانسیومتر اعمال کرد. ناگفته نماند که توجه به محدوده دمایی عملکردی پتانسیومتر نیز امری ضروری است. در نهایت از میزان دقت پتانسیومتر در تعیین مقاومت نیز غافل نشوید. در مجموع با توجه به تمامی پارامترهای نام‌برده شده می‌توانید یک پتانسیومتر با عملکرد بهینه و عمر مفید طولانی انتخاب کنید.

جمع بندی

پتانسیومتر یکی از تجهیزات مهم و در عین حال ساده‌ای است که به منظور اندازه‌گیری مقاومت یا ولتاژ در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود. عملکرد این قطعه بر اساس تغییرات مقاومت الکتریکی با حرکت یک لغزنده بر روی یک مسیر مقاومتی است و خروجی آن با اعمال ولتاژ یا جریان به صورت ولتاژ خطی یا غیرخطی تغییر می‌کند. با توجه به نحوه کارکرد انواع پتانسیومتر، آن‌ها را می‌توان گزینه‌ای اقتصادی برای کنترل خروجی دستگاه‌های الکتریکی گوناگون به شمار آورد. از طرف دیگر استفاده از نانو تکنولوژی در ساخت این قطعات و کاهش ابعاد و وزن نیز نقش موثری در افزایش دقت، پایداری و عملکرد برخی از پتانسیومترها داشته‌اند. در آخر برای دستیابی به مزایای استفاده از این قطعات در مدارهای الکتریکی بهتر است آن‌ها را از مراکز فروش معتبر همچون ساوا الکتریک تهیه کنید. جهت کسب اطلاعات کامل‌تر می‌توانید با مشاوران مجموعه ما در ارتباط باشید و از راهنمایی‌های ایشان در انتخاب پتانسیومتر متناسب با نیازهای پروژه‌تان بهره‌مند شوید.

سوالات متداول

• در هنگام انتخاب پتانسیومتر به چه نکاتی باید توجه کرد؟

بهتر است در زمان خرید پتانسیومتر نکات متعددی مانند نوع پتانسیومتر، مقاومت کل، توان، ولتاژ کاری و دقت آن را در نظر بگیرید.

• مهم‌ترین انواع پتانسیومتر کدام‌اند؟

پتانسیومترها در انواع مختلفی طراحی و تولید شده‌اند و هر کدام کاربرد خاصی دارند که از جمله رایج‌ترین آن‌ها می‌توان پتانسیومتر خطی، لگاریتمی و چند دور را نام برد.

• کاربرد پتانسیومتر چیست؟

پتانسیومترها برای کنترل سرعت موتورهای DC، تنظیم ولتاژ مدارهای گوناگون، کنترل شدت نور در لامپ‌ها، تنظیم حساسیت دستگاه‌های اندازه‌گیری، کنترل خواص الکتریکی دستگاه‌های مختلف و … استفاده می‌شوند.

بیشتر بخوانید:

آشنایی با پتانسیومتر خطی و کاربرد آن

تفاوت انکودرهای مطلق و افزایشی و تاکوژنراتور

فلوتر (قطع کن) یا کنترل سطح مایعات چیست؟