Ποτενσιόμετρο

Το ποτενσιόμετρο είναι βασικό εξάρτημα πολλών ψηφιακών συσκευών. Είναι μια μεταβλητή αντίσταση που μετριέται σε ohms. Εφαρμόζεται τάση στον υαλοκαθαριστήρα ενός ποτενσιόμετρου και η αντίσταση του κυκλώματος καθορίζεται από το μήκος του σύρματος που οδηγεί στον υαλοκαθαριστήρα. Υπάρχουν τέσσερις τύποι ποτενσιόμετρων:  Περιστροφικό ποτενσιόμετρο, Γραμμικό ποτενσιόμετρο, Μηχανικό ποτενσιόμετρο, ψηφιακό ποτενσιόμετρο. Το ποτενσιόμετρο μετρά την αντίσταση, αλλά όχι με τον ίδιο τρόπο όπως οι άλλες αντιστάσεις. Η τάση που εφαρμόζεται σε ένα ποτενσιόμετρο αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να ρέουν καθώς αντιστέκονται στη ροή του ρεύματος. Αυτή η αντίσταση μετριέται συχνά σε ohms και είναι ανάλογη με το πόσο μακριά περιστρέφετε το κουμπί. Με άλλα λόγια, όσο υψηλότερα είναι τα ohms, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση.

Τι είναι το ποτενσιόμετρο;

Το ποτενσιόμετρο είναι ουσιαστικά ένα καλώδιο κατά μήκος του οποίου συνδέεται ένα στοιχείο. Στο προσομοιωμένο σχέδιο, το μακρύ σύρμα κόβεται σε πολλά κομμάτια, και τοποθετούνται το ένα δίπλα στο άλλο και συνδέονται στα άκρα με μια χοντρή μεταλλική λωρίδα. Το ρεύμα που διαρρέει το καλώδιο μπορεί να ρυθμιστεί συνδέοντας μια μεταβλητή αντίσταση (ρεοστάτη) στο κύκλωμα. Ο χρήστης μπορεί να αλλάξει την αντίσταση για τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού. Η τάση σε οποιαδήποτε δύο σημεία σε ένα κύκλωμα είναι η ενέργεια που μεταφέρεται για να φέρει το φορτίο της πηγής στο φορτίο. Ένα ρεύμα θα αρχίσει να ρέει σε ένα κύκλωμα εάν υπάρχει διαφορά δυναμικού στο κύκλωμα.

Το ποτενσιόμετρο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τάσης μιας άγνωστης πηγής. Λειτουργεί συγκρίνοντας αυτή την τάση με μια γνωστή τάση. Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ηλεκτροκινητικής δύναμης (emf) και της εσωτερικής αντίστασης του δεδομένου στοιχείου και για τη σύγκριση του emf διαφορετικών στοιχείων. Η συγκριτική μέθοδος χρησιμοποιείται για την ανάλυση των αποτελεσμάτων διαφορετικών σεναρίων και είναι πιο ακριβής σε ένα ποτενσιόμετρο λόγω του συγκεκριμένου σκοπού της μέτρησης του ηλεκτρικού δυναμικού.

Αρχή λειτουργίας του ποτενσιόμετρου

Το ποτενσιόμετρο είναι μια συσκευή που λειτουργεί με βάση την αρχή ότι η πτώση της τάσης σε οποιοδήποτε στοιχείο κυκλώματος θα είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος του καλωδίου, υπό την προϋπόθεση ότι το καλώδιο έχει την ομοιόμορφη περιοχή διατομής και το ρεύμα που ρέει μέσω του καλωδίου είναι στολή.

Τύποι ποτενσιόμετρου

Ένα ποτενσιόμετρο είναι βασικά τεσσάρων τύπων:

1. Περιστροφικό ποτενσιόμετρο
2. Γραμμικό ποτενσιόμετρο
3. Μηχανικό ποτενσιόμετρο
4. Ψηφιακό ποτενσιόμετρο

5. Περιστροφικό ποτενσιόμετρο

Το περιστροφικό ποτενσιόμετρο είναι ένας περιστροφικός κωδικοποιητής τριών ακροδεκτών με δύο ή τέσσερις ρότορες που είναι ικανοί να μετατρέπουν την περιστροφική κίνηση σε εξόδους τάσης.

1. Γραμμικό ποτενσιόμετρο

Το γραμμικό ποτενσιόμετρο είναι ο πιο βασικός τύπος ποτενσιόμετρου. Αποτελείται από δύο αντιστάσεις, συνήθως στην περιοχή 10k–100k, που συνδέονται σε μία μόνο έξοδο. Όταν γυρίζετε το κουμπί, αλλάζετε την αντίσταση των δύο αντιστάσεων, γεγονός που αλλάζει την τάση εξόδου.

1. Μηχανικό ποτενσιόμετρο

Ένα μηχανικό ποτενσιόμετρο είναι μια μεταβλητή αντίσταση με υαλοκαθαριστήρα που μπορεί να ρυθμιστεί για να αλλάξει η αντίσταση του κυκλώματος. Η αντίσταση ενός ποτενσιόμετρου μπορεί να ρυθμιστεί γυρίζοντας ένα κουμπί στη συσκευή ή ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας τον υαλοκαθαριστήρα.

1. Ψηφιακό ποτενσιόμετρο

Τα ψηφιακά ποτενσιόμετρα (DP) προσφέρουν μια ποικιλία πλεονεκτημάτων σε σχέση με τα παραδοσιακά ποτενσιόμετρα, όπως μειωμένο θόρυβο, βελτιωμένη ανάλυση και δυνατότητα κλιμάκωσης της ανάλυσης του ποτενσιόμετρου στην ανάλυση της οθόνης ή του εκτυπωτή.

Σύγκριση EMF δύο κυττάρων 

Ένα ποτενσιόμετρο αποτελείται από έναν ηλεκτρικό μηχανισμό που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ποσότητας EMF μεταξύ δύο κυττάρων. Χρησιμοποιείται επίσης για τον υπολογισμό της εσωτερικής αντίστασης του στοιχείου και της διαφοράς δυναμικού σε μια αντίσταση. Τα EMF δύο κυψελών μπορούν να συγκριθούν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αθροίσματος και διαφοράς.

Μέθοδος αθροίσματος

Όταν έχετε δύο ηλεκτρικά στοιχεία συνδεδεμένα μεταξύ τους με τον τρόπο που ο θετικός ακροδέκτης ενός στοιχείου συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη του άλλου στοιχείου. Το EMF και των δύο κυττάρων προστίθεται και το EMF του συνδυασμού και των δύο κυττάρων είναι E1 + E2. Αυτή η μέθοδος σύνδεσης δύο διαφορετικών ηλεκτρικών στοιχείων ονομάζεται μέθοδος αθροίσματος.

Μέθοδος διαφοράς

Όταν δύο ηλεκτρικές κυψέλες συνδέονται σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με τέτοιο τρόπο ώστε οι αρνητικοί ακροδέκτες τους, καθώς και οι θετικοί ακροδέκτες, να συνδέονται, τότε αντιτίθενται μεταξύ τους και το ενεργό EMF των δύο κυψελών είναι Ε1 – Ε2. Αυτή η συγκεκριμένη διαδικασία είναι γνωστή ως μέθοδος διαφοράς.

Ευαισθησία ποτενσιόμετρου

Η ευαισθησία ενός ποτενσιόμετρου είναι η μικρότερη διακύμανση του δυναμικού που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο. Η ευαισθησία του εξαρτάται συνήθως από την τιμή της δυναμικής κλίσης. Όταν η τιμή της βαθμίδας δυναμικού είναι χαμηλή, η διαφορά δυναμικού που υπολογίζεται από ένα ποτενσιόμετρο είναι περιορισμένη και επομένως η ευαισθησία στο ποτενσιόμετρο είναι μεγαλύτερη, δηλαδή όσο μικρότερη είναι η διαφορά δυναμικού τόσο πιο ευαίσθητο είναι το ποτενσιόμετρο. Για μια δεδομένη ποσότητα ανομοιότητας στο δυναμικό, η ευαισθησία του δυναμικού μπορεί να πολλαπλασιαστεί σε μέγεθος μέσω του αυξημένου μήκους του ποτενσιόμετρου. Η ευαισθησία του ποτενσιόμετρου μπορεί επίσης να είναι υψηλότερη για τους ακόλουθους λόγους: 

1. Εάν το μήκος του ποτενσιόμετρου αυξηθεί.
2. Αν η ροή του ρεύματος μέσω ενός κυκλώματος μειωθεί μέσω του ρεοστάτη.

Μέτρηση της εσωτερικής αντίστασης του κυττάρου

Η εσωτερική αντίσταση αναφέρεται στην αντίθεση στη ροή του ρεύματος που προσφέρεται από τις ίδιες τις κυψέλες και τις μπαταρίες, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία θερμότητας και συσσώρευσης θερμότητας μέσα στις ίδιες τις μπαταρίες. Η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας μετριέται σε Ohms.

Η μέτρηση της εσωτερικής αντίστασης της σχέσης κυψέλης μεταξύ της εσωτερικής αντίστασης και του EMF ενός κυττάρου δίνεται από:

e =I (r + R)

Ή  e =V + Ir

V είναι η διαφορά δυναμικού (γνωστή και ως τάση) σε όλο το στοιχείο, η οποία είναι η ποσότητα ενέργειας που μπορεί να παράσχει το στοιχείο όταν το ρεύμα (I) ρέει μέσα από το κύκλωμα.

Συμπέρασμα

Το ποτενσιόμετρο είναι μια συσκευή που μετρά την αντίσταση. Η αντίσταση ενός ποτενσιόμετρου προσδιορίζεται από τη γωνία ενός κινητού βραχίονα επαφής μέσα στο ποτενσιόμετρο. Όσο πιο κοντά βρίσκεται ο βραχίονας στα άκρα του άξονα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση. Όσο πιο κοντά βρίσκεται ο βραχίονας στη μέση του άξονα, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση. Είναι τεσσάρων τύπων:Περιστροφικό ποτενσιόμετρο, Γραμμικό ποτενσιόμετρο, Μηχανικό ποτενσιόμετρο, Ψηφιακό ποτενσιόμετρο. Υπάρχουν δύο μέθοδοι για τη σύγκριση του EMF δύο κυψελών:η μέθοδος αθροίσματος και η μέθοδος διαφοράς. Η ευαισθησία ενός ποτενσιόμετρου είναι η μικρότερη διακύμανση δυναμικού στο δυναμικό που υπολογίζεται με τη βοήθεια ενός ποτενσιόμετρου.