Potentiometer: definition, funktion og anvendelser

Lær hvad et potentiometer er, dets funktion og anvendelser — fra lyd- og lysstyring til spændingsdelere. Historie, typer og praktiske tips til brug.

Potentiometre er variable modstande. Potentiometre er modstande, hvor modstanden kan ændres ved hjælp af en drejeknap eller en skyder. Potentiometre bruges til at styre mange ting, f.eks. hvor lysstærkt eller dæmpet lyset i dit hus er og lydstyrken på dit fjernsyn. Nogle anvendes i spændingsdelere.

Ideen om en anordning, der kunne bruges til at styre mængden af elektricitet, der går til en komponent, blev tænkt af mange mennesker, men det kulstofpotentiometer, som vi almindeligvis bruger i dag, blev opfundet af Thomas Edison i 1872 i en alder af 25 år. Han kaldte denne anordning for en "rheostat med spiralformet modstandstråd". Hans patent på denne anordning blev udstedt i 1872. Kulmodstande er som nævnt ovenfor de mest almindeligt anvendte modstande i dag. De bruges i radioer til at regulere lydstyrken og i fjernsyn til at regulere billedets lysstyrke, kontrast og farvegengivelse.

Hvad er et potentiometer?

Et potentiometer er en justerbar tre-terminal modstand: to faste endeterminaler og en bevægelig midterterminal kaldet wiper (glider). Ved at flytte wiperen ændrer man den del af modstandssporet, som wiperen "ser", og derved den effektive modstand mellem wiper og hver endeterminal. Som komponent benyttes potentiometre enten som spændingsdelere (alle tre terminaler i brug) eller som rheostater (to terminaler i brug, typisk en endeterminal og wiperen) til at regulere strøm eller spænding.

Funktion og grundlæggende formel

Når et potentiometer bruges som spændingsdeler, gælder fordelingen af spændingen groft sagt:

Vout = Vin · (Rwiper / Rtotal)

Her er Rwiper modstanden fra den ene endeterminal til wiperen, og Rtotal er potentiometerets samlede modstandsværdi. Eksempel: et 10 kΩ potentiometer med wiperen i midten deler en indgangsspænding på 12 V til ca. 6 V ud.

Typer og opbygning

• Materialer: Kul- (grafit)spor, tråd-omviklede (wirewound), keramiske eller cermetspor. Kul er billigst og almindelig til lavere præcision; wirewound kan tåle højere effekt og er mere præcist i nogle anvendelser.
• Taper (karakteristik): Lineær (spændingen ændrer sig lineært med viperens position) eller logaritmisk (følsomheden ændrer sig mere i den ene ende — almindeligt til lydstyrkekontrol).
• Mekanisk udførelse: Panelmonterede med drejeknap, printmonterede (PCB), multi-turn (til finindstilling), glidepotentiometre til f.eks. mixerpulte, samt små trimmere (justerpotentiometre) til indbygget kalibrering.
• Terminaler: Standard er tre terminaler; to-terminal brug konfigurerer potentiometeret som rheostat.
• Effekt og modstandsværdier: Almindelige værdier spænder fra få ohm til megaohm, og effektratinger kan være fra brøkdele af en watt til flere watt for robuste typer.

Anvendelser

• Audio: volumenstyring, tonekontrol.
• Elektronik: indstillings- og kalibreringskomponent (trimmer), spændingsdeler til målinger eller justeringer.
• Brugergrænseflader: lysdæmpning, ventilationskontrol, positioneringssensorer (med lineær skyder eller drejepot som positionsmåler).
• Industri: justering af hastighed i simple kredsløb, men i høj effekt bruges oftere elektroniske regulatorer (f.eks. PWM, transistorer, triacs).
• Uddannelse og prototyper: nem måde at demonstrere spændingsdelere og variable modstande.

Praktisk brug og tilslutning

Når du tilslutter et potentiometer som spændingsdeler, forbinder du indgangsspændingen mellem de to yderste terminaler og henter den justerbare spænding fra wiperen. Hvis du kun har brug for at regulere strøm gennem en belastning, kan du i nogle tilfælde bruge to af terminalerne som en rheostat, men vær opmærksom på effekttabet i potentiometeret.

Tips:

• Vælg en passende modstandsværdi: for lave værdier kan trække for meget strøm; for høje værdier kan medføre støj eller dårlig styring.
• Kontroller effektrating: hvis potentiometeret skal afsætte væsentlig effekt, brug en wirewound eller en type med højere watt-rating.
• Ved lydbrug: anvend logaritmisk taper for naturligt lydstyrkeforløb.

Fordele og begrænsninger

• Fordele: enkel opbygning, billig, nem at bruge, god til manuelt justerbare indstillinger.
• Begrænsninger: mekanisk slid (særligt kulspor), støj ved bevægelse, begrænset effekthåndtering, begrænset præcision sammenlignet med digitale løsninger.

Vedligeholdelse og sikkerhed

Potentiometre kan blive støvede eller slidt, hvilket giver knasende støj ved drejning. Rensning med kontaktrens kan i nogle tilfælde forbedre ydelsen. Undgå at overskride den angivne spænding og effekt, og sørg for korrekt afkøling ved større effekter. Udskift slidte potentiometre for at undgå ustabile eller upålidelige justeringer.

Alternativer

I moderne kredsløb anvendes ofte digitale potentiometre (IC'er styret via I2C/SPI) eller microcontroller-baserede løsninger til præcis og gentagelig justering. Til højere effekter vælges elektroniske regulatorer (f.eks. PWM, transistorer eller triacs) frem for at lade et potentiometer bære store strømme.

Samlet set er potentiometre simple og nyttige komponenter til manuel regulering i mange lav- til mellem-effekt-applikationer og fungerer stadig som en grundlæggende byggesten i elektronik og brugerkontrol.

Søg efter bogstav