Как сделать сдвоенный потенциометр

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Регулируемые сопротивления, реостаты, стали неотъемлемой частью физических лабораторий, в которых занимались изучением электричества, с момента появления первого удобного источника напряжения - столба Вольта.

С тех пор прошло много времени. Но переменные резисторы не потеряли свой актуальности и в наши дни. Конечно, сильно изменившись внешне.

Реостат, проволочный переменный резистор (де факто, реостат в миниатюре), некоторые переменные резисторы разных лет и разного назначения.

Вот об одном типе таких переменных резисторов, изменившемся до не узнаваемости в цифровую эпоху, и пойдет сегодня разговор.

Зачем нужен цифровой потенциометр

Классически переменные резисторы требуют участия человека, оператора, в процессе регулировки сопротивления. Но это не всегда оказывается приемлемым. Иногда требуется, что бы регулировка сопротивления осуществлялась автоматически, без участия человека.

Механический привод движков реостатов, в механических же устройствах, уже существовал. И было вполне естественным добавить в конструкцию электродвигатель постоянного тока, для возможности реверса направления. Так появилась возможность регулировать сопротивление электронным способом.

Надо сразу внести уточнение, что чисто электронные методы, например, изменением тока анода электронной лампы, для регулировки сопротивления, подходят далеко не всегда. И по мощности регулируемой цепи, и по изоляции между управляющей и управляемой цепями.

Такие переменные резисторы с электромеханическим управлением были неудобны и не очень надежны. Поэтому широкого распространения не получили. Из применяли только в тех случаях, когда другие варианты были не возможны.

Естественно, с появлением микросхем и цифровых, логических, схем возникло желание, а самое главное, возможность, отказаться от сложных и громоздких электромеханических приводов. Так появляются потенциометры электронные.

Как устроен электронный потенциометр

Принцип, положенный в основу таких, уже чисто электронных, решений был прост и известен уже давно. Ведь классический трехвыводный потенциометр является просто регулируемым делителем напряжения. И не всегда требуется именно непрерывная плавная регулировка. А значит, можно сделать так

Такой дискретный вариант применялся в электронных устройствах уже давно. Но привод переключателя все равно оставался ручным. Однако, развитие электроники дало возможность заменить ручной привод электронным коммутатором.

Возможны различные варианты реализации такого коммутатора. Особенно, при использовании дискретных транзисторов. Но наибольшее распространение нашли схемы аналоговых ключей на полевых транзисторах с изолированными затворами. Давайте посмотрим на такой ключ (один канал микросхемы 168КТ2)

В данном случае вывод 12 это аналоговый вход, а вывод 14 это аналоговый выход. Вывод 13, затвор полевого транзистора, управляет состоянием ключа. В данном случае, при нулевом напряжении на затворе ключ закрыт, а при отрицательном напряжении (-15 В) ключ открыт.

Однако, в таких ключах существует проблема влияния выходного напряжения на пороговое напряжение затвора. Для устранения этого влияния подложка, в отличии от типовых МОП транзисторов, не соединена с истоком, а имеет отдельный вывод. Если точнее, в данной микросхеме все выводы подложек соединены между собой и подключены к выводу 11.

Для 168КТ2 на вывод 11 требовалось подавать напряжение +5 В, что сдвигало пороговое напряжение затвора и исключало влияние коммутируемых напряжений амплитудой менее 5 В.

168КТ2 предназначалась для специального (военного) применения. Ее гражданским аналогом является микросхема К547КП1. Были и другие подобные микросхемы ключей. И, разумеется, такие аналоговые ключи можно было собрать на дискретных транзисторах. Правда отдельного вывода подложки уже не будет. Это даст некоторые ограничения, но ключ будет работать.

Ну а наш электронный потенциометр может быть, например, таким

Пример построения электронного потенциометра на ключах на полевых транзисторах с изолированным затвором и индуцированным каналом n-типа. Иллюстрация моя

Обратите внимание, это уже электронный, но еще не цифровой потенциометр. Основным его достоинством является полное отсутствие каких либо механических компонентов и подвижных контактов. А основным недостатком ограниченный диапазон напряжений и необходимость сдвига уровней входного и выходного сигналов, что бы сохранялась требуемая полярность напряжения на выводах транзисторов.

Устранить второй недостаток можно изменив схему ключа. Вот классический ключ на полевых транзисторах, который может коммутировать переменное напряжение без постоянной составляющей

Аналоговый двунаправленный ключ, который может коммутировать переменное напряжение без постоянной составляющей. Иллюстрация моя

Как вы без сомнения знаете, этот ключ может передавать сигнал в любом направлении. И это важно для его применения в электронном потенциометре. Я не буду приводить иллюстрацию, так как достаточно заменить простейшие ключи на МОП транзисторах на предыдущей иллюстрации электронного потенциометра на такой вот улучшенный ключ, как мы получим классический электронный потенциометр. Из ограничений остался только не самый большой диапазон напряжений сигнала.

Обратите внимание, что не смотря на инвертор этот потенциометр все равно будет электронным, но не еще цифровым. Остается сделать всего один шаг

Как устроен цифровой потенциометр

В электронном потенциометре каждый ключ имеет свой вывод управления. С одной стороны, это удобно и позволяет замыкать одновременно несколько ключей. С другой стороны, количество соединений цепей управления получается слишком большим. А возможность одновременного замыкания нескольких ключей может приводить к ошибкам.

Но ведь можно просто добавить в схему потенциометра счетчик и дешифратор. И мы получим уже цифровой потенциометр. Правда пока довольно простой

AMUX это аналоговый коммутатор. Для счетчика предусмотрена возможность загрузки заданного значения, например, начального состояния. И выводы для шагов движения "ползунка" потенциометра.

Это вполне работоспособный вариант практического построения цифрового потенциометра. Но его весьма ощутимым ограничением является сложность построения схемы для большого числа шагов. Даже при использовании микросхем аналоговых коммутаторов. Поэтому практическим пределом являются 32 позиции. Это не означает, что больше нельзя. Это означает, что больше не имеет смысла для дискретных компонентов.

И тут нам на помощь приходят готовые интегральные цифровые потенциометры.

Как устроены микросхемы цифровых потенциометров

Размещение всех компонентов цифрового потенциометра внутри одной микросхемы не только уменьшает его габариты, но и значительно упрощает взаимодействие с ним и увеличивает функциональные возможности.

Основным блоком, который добавляется к нашему цифровому потенциометру, является модуль интерфейса шины. Именно этот модуль позволяет подключить цифровой потенциометр к микроконтроллеру для получения управляющих команд. Наиболее распространены интерфейсы I2C и SPI.

Вторым весьма полезным блоком является энергонезависимая память положения ползунка потенциометра. Наличие такой памяти позволяет запоминать, к каком положении ползунок находился перед выключением питания и восстанавливать это положение при включении питания. При отсутствии энергонезависимой памяти ползунок обычно устанавливается в среднее положение, что далеко не всегда бывает удобным.

Давайте посмотрим, как устроены несколько микросхем цифровых потенциометров. От простых, до более сложных.

MCP4018

Это один из самых простых потенциометров. Он может отрабатывать только 128 положений ползунка. А из команд только "установить ползунок" и "получить положение ползунка".

Причем вывод В собственно потенциометра (резисторной матрицы Pot0) соединен с выводом отрицательного полюса источника питания (Vss). Так как этот потенциометр располагается в миниатюрном корпусе SC70-6 и отдельного вывода просто нет.

Блок интерфейса шины рассматривать нет смысла. Он стандартный. Чтение по адресу устройства просто возвращает текущее положение ползунка, а запись выполняет установку ползунка в новое положение. Никаких других возможностей не предусмотрено.

В этой микросхеме нет счетчика, как в наших примерах. Есть лишь регистр, ячейка памяти, которая хранит текущее положение. При включении питания ползунок устанавливается в среднее положение.

Матрица резисторов и аналоговый коммутатор выглядят в точности так, как мы ранее рассматривали

В общем и целом, данный цифровой потенциометр можно даже назвать классическим. Точнее, его внутреннее устройство классическое.

На шине I2C может находиться только одна такая микросхема, так как нет возможности как то изменить заданный изготовителем адрес.

DS1803

Я не буду приводить никаких иллюстраций для этого потенциометра. Так как он не менее классический и очень похож на рассмотренный выше. Микросхема позволяет отрабатывать 256 позиций ползунка. Причем этот потенциометр двух канальный, а значит такого простого протокола, как у MCP4018 уже не достаточно.

Здесь есть три дополнительных вывода, с помощью которых можно задать три младших бита адреса. А значит, на одной шине может находиться до 8 таких микросхем.

При чтении по адресу устройства всегда возвращается два байта, которые соответствуют положению ползунков двух потенциометров. Разумеется, вы можете отказаться получать положение второго ползунка, как это принято стандартом I2C.

А вот при записи уже требуется посылать одну из трех возможных команд: установить ползунок 1, установить ползунок 2, установить оба ползунка в одно положение.

MCP4641

А вот это уже гораздо более интересная микросхема. Она не просто двухканальная, она еще имеет энергонезависимую память положения ползунков и энергонезависимую память общего применения.

Здесь нам почти все уже знакомо. Два канала цифровых потенциометров, интерфейс шины, с возможностью задавать младшие биты адреса микросхемы. Но появился блок памяти. Давайте на него взглянем подробнее

По адресам с 06h по 0Fh расположились ячейки энергонезависимой памяти общего применения. Программа может хранить здесь любую информацию. Эта область памяти нам не интересна.

Ячейки 00h и 01h это регистры положения двух ползунков. Они ничем не отличаются от ранее рассмотренных случаев. И точно так же хранят положение ползунка только при наличии питания.

А вот адреса 02h и 03h занимают энергонезависимые ячейки памяти положения ползунков. При изготовлении по этим адресам записывается информация соответствующая среднему положению. А вот при работе микросхемы здесь сохраняется о текущем положении ползунков. И при последующем включении питания информация из этих ячеек копируется в ячейки по адресам 00h и 01h. Таким образом, положение ползунков восстанавливается.

Регистр TCON нам раньше еще не встречался. С помощью этого регистра можно управлять подключением выводов собственно потенциометра (A, B, W) к выводам микросхемы.

Причем для ползунков можно задать, нужно ли их соединять с выводом В в состоянии "останов" (в том числе, при включении питания до выполнения инициализации и восстановления состояния).

Регистр STATUS, как и следует из его названия, позволяет получить информацию о текущем состоянии микросхемы.

Но это еще не все! Вывод WP управляет блокировкой записи в энергонезависимую память. Если блокировка включена, то из энергонезависимой можно только считывать. Кроме всего прочего, это запрещает обновление информации о текущем положении ползунков в энергонезависимой памяти. А значит, можно записать положение ползунков при выполнении калибровки и запретить запись в память. При работе возможность изменения положения ползунков сохранится, но при каждом включении питания они будут восстанавливать то положение, которое было задано при калибровке.

Если полная блокировка записи в энергонезависимую память является слишком жесткой, то можно использовать WiperLock. Это позволит сохранить возможность использования энергонезависимой памяти, но зафиксирует ползунки.

По шине I2C микросхема принимает уже 4 команды. Чтение, запись, увеличение, уменьшение. То есть, мы можем не просто установить ползунки в определенное положение, но и сделать один шаг.

Поскольку статья не о работе с данной микросхемой, я не буду дальше погружать вас в особенности ее работы.

AD7376

Это был бы совершенно типичный цифровой потенциометр, если бы не две особенности. Первая, здесь есть вход замыкающий движки на общий провод. Вторая, микросхема может работать при питающем напряжении до 30 В при однополярном питании, и до +15 -15 В при двухполярном.

Я остановлюсь лишь на первой особенности

Как видно, сигнал SHDN отключает матрицу резисторов от вывода А и соединяет выводы W и В.

Общие характеристики цифровых потенциометров

Думаю уже видно, что цифровые потенциометры устроены не так и сложно. А собственно потенциометр, без учета логики шины, в микросхемах устроен практически одинаково. А раз так, то и, как минимум, некоторые их характеристики должны быть сходными. С точки зрения сравнения разных микросхем.

Давайте отбросим очевидные, напряжение питания, число каналов, количество положений ползунков, полное сопротивление между выводами 1 и 2 (А и В), наличие энергонезависимой памяти. Посмотрим на те характеристики, которые определяют микросхему именно как потенциометр.

Диапазон напряжений на выводах потенциометра

В типовом случае, напряжение на любом выводе должно лежать в пределах питающих напряжений. То есть, не может быть отрицательным и не может превышать напряжения питания.

Это весьма серьезное ограничение. Так как иногда требуется работать с двухполярным сигналом без постоянной составляющей. Если двойная амплитуда такого сигнала на превышает напряжения питания, то выход существует. Нужно просто добавит к сигналу, на время обработки, постоянную составляющую, что бы избежать отрицательных значений напряжения.

Это можно сделать разными способами. Например, действительно добавить к сигналу постоянную составляющую. При необходимости обеспечив развязку по постоянному току от предыдущих и последующих каскадов.

Или сдвинуть питающее напряжение цифрового потенциометра (скорее всего, не только его) сделав его двухполярным. А среднюю точку питания соединить с сигнальной землей.

Частотные свойства

Вполне естественно, что цифровые потенциометры могу работать с сигналами постоянного тока. Так же очевидно, что верхняя рабочая частота имеет ограничения.

Естественной причиной ограничений являются внутренние емкости микросхемы. Поэтому цифровые потенциометры с большим сопротивлением имеют и большие частотные ограничения.

Для примера, MCP4641, на уровне -3 dB и емкости нагрузки 30 пФ имеют такие предельные рабочие частоты

5 кОм - 2 МГц
10 кОм - 1 МГц
50 кОм - 200 кГц
100 кОм - 100 кГц

Иногда могут приводиться и графики зависимости усиления (ослабления) от частоты

Переменные резисторы.

14-th, проще купить нормальный линейный переменник. Отклеивать и переворачивать пластину - ну скорее всего не получится.

В том, что ты купил - 2 пластины: A и С, которые расположены зеркально, и поэтому в общем это двойной A.
Кстати, если их поменять местами, то ты получишь двойной переменник с характеристикой C.

Добрый день.
Для поддержания guitar-gear необходимо пара килорублей. Всем небезразличным просьба воспользоваться формой Я.Деньги
Проверь свой e-mail на валидность!!
В редактор добавлена кнопка "Спойлер" для выкладки больших изображений, всех игнорирующих эту возможность ждет наказание.

Мне нужно сделать резистор на 1 мОм с обратнологарифмической характеристикой. у меня есть резистор на 2 мОм логарифмический. Можно ли с него сделать? или что предпринять? в магазине таких нет.

Внемли Креведу, вестнику Всемогушего, гласу Ктулху истинного.

Купил поты для установку в гитару у одного поставщика. потом у другого.
Менял старый (10лет) на Джексоне (уже стерся), поставил новый - шуршит при повороте :( . Собрал меленький стенд для проверки потов, докладываю не утешительные выводы:

Переменные резисторы все что проверил из недорогих мелких - шуршат, как регулятор активности (volume) не годятся даже на клине заметно, ну это беда всех альф и прочих. единственно жалко поты с пуш-пульным переключателем, они дорого стоят. Чистка не помогла и смазка (графитовую не пробовал, эта скорее всего улучшит ситуацию), и думаю причина в дефектах на слое. То есть все эти резисторы ставить на хорошую гитару нельзя, да и на плохую если играешь не на диване. Закончил проверку мелких JS - из 7 шт, 1шт (A500K) более менее (при медленном повороте шуршания нет, при быстром немного, но громко) - проверялось A500K, A1M, A5K. цена получилась - золотой, проще купить уже проверенные dimarzio и т.п. Аналогично были проверены за сотню потов с печатью B (бетта) - три оказались без шума при повороте :(. Приятно удивили два импортных сдвоенных пота - шуршания нет.

Кроме того мне сейчас не нравиться легкий ход при повороте у пуш-пульных, на гитаре во всяком случае, добавлять вязкую жидкость самому долго.

Проверил большие поты US, Dimarzio, Япония (не JS . проф. для гитары) (дорогие), 500K и 250K, эти не шуршат и на хайгене (!) как ни крути. и установил : ).
Так же был проверен маленький пот из комплекта пикапов EMG A25K - ок (что не удивительно). Безымянный импортный A500K - ок, а что удивительно - раритетный советский СП3 47K - не шуршит (!) (хотя и отстойно выглядит и, наверное, не надежен).

Короче, господа поставщики, что продаете нам поты - надо бы для гитары продавать не шуршащие : ) и отмечать в прайсе, что легкий/тяжелый ход при вращении. Поты желательно защищать от пыли при транспортировке.

Note: Поты на бесшумность при вращении тестились вместо регулятора Volume гитары в гитарный тракт (как ламповый так и процессорный), особо тихие на хайгене.
----------------------------------------------------------------------

Как из потенциометра с легким ходом сделать ход средний или тугой (допустим что нам нравиться данный переменный резистор, он не шуршит и т.п. но ход его легкий, а нам нужен более тугой):

Потребуется вязкая жидкость, например, такая: канифоль паяльная, масло обычное смазочное бытовое. В алюминиевом стаканчике (удобный из под свечки) готовим смесь, аккуратно нагревая (например, на плитке) до расплавления канифоли и помешивая (смесь не должна дымить). Важно подобрать пропорции, чтобы смесь была не жидкой, но и не слишком вязкой, в процессе вязкость можно корректировать добавлением канифоли или капель масла (уменьшаем вязкость).

Далее. Если пот устроен так, что можно снять ходовую часть, действуем по известному рецепту - добавляем вязкую жидкость между осью и основанием.

Сложнее - если ось в основании закреплена. Способ, который я использую такой:

Открываем потенциометр (внутреннюю сторону крышки слегка смазываешь маслом, чтобы будущая форма не прилипла см. ниже).
Аккуратно заливаем сверху ведущую часть (та что на оси) из пистолета прозрачным пластиком (жидкий при нагревании, клеевые стержни), недопустимо попадание на резистивный слой. Горкой по спирали к центру, не выходя за форму (высота горки немного, на 1/3 выше чем крышка, при установке). Пластик при остывании тянется, убираем нить касаясь воронки пистолета.
Быстро, пока пластик еще горячий, закрываем крышкой, мягкий, он принимает необходимую форму и не мешает вращению. Сразу, пока пластик еще мягкий, вращаем ось, чтобы форма получилась корректная. проверяем, что вращение легкое, как и прежде. Если не получилось, вынимаем форму и повторяем процесс. Стираем масло с крышки.

Далее, между получившейся формой и задней стенкой крышки аккуратно наносим вязкий состав (пару капель нагретого раствора в центр, на внутреннюю сторону крышки). Закрываем и вращаем ось. далее, проверяем, после полного охлаждения вязкой жидкости ход потенциометра, если он слишком тугой, корректируем состав (добавляем масла в жидкость, нагревая ее) и наоборот. Жидкость легко удаляется со стенки потенциометра и можно подобрать подходящую вязкость с нескольких попыток.
Закрепляем крышку плоскогубцами, если уверены что все получилось (при закреплении лучше использовать плоскогубцы, защищенные малярной лентой, чтобы не царапать крышку). На один потенциометр уходит 3-4 минуты. : )
До этой операции, я еще просматриваю, чищу (если пот старый, но рабочий) и смазываю спец. смазкой резистивный слой.

Началось всё так. Был у моего брата старенький DVD плеер Shinco, долго работал, но всё-таки накрылся - перестал диски читать. Что делать? Надо копать, а копать - лень, так как цены на них сейчас упали до безобразия. Не выбрасывать же, всё-таки колонки и усилитель рабочие. Вот и решил я выдрать из плеера усилитель и подключить к компу. И всё бы хорошо, но регулировка звука в плеере осуществлялась платой управления в которой куча всего ненужного. Вот и было решено изготовить регулятор звука , опять лень-матушка взяла своё, и решил я на временно ограничиться переменным резистором. 6 каналов, переменный резистор. Где взять? Ответ - сделать.
Берём три переменника, импортных, точнее китайских , внимательно рассматриваем. Номинал резисторов выбираем исходя из конкретной задачи, в моём случае 50 кОм.

Как видно сзади у моих резисторов отверстие выполненное в виде шестигранника, значит если найти ось такой формы, то мы соединим два резистора.

Такую ось я добыл из китайского набора отвёрток, а именно вот такая бита(самая кривая) пошла в доноры.

Отпилив и подточив на наждаке получаем ось.

Пробуем "спарить" два резистора, как видно всё отлично. И ничего пошлого .

Четыре канала мы уже имеем, но как-же сделать шесть? На помощь приходит клеммник, который я покупал для счётчика(помните статью о "хорошем" - плохом электрике?) Так вот, из клеммника достаём середину, нет не золотую, а латунную. Да и вообще это не важно!

Ага, сразу видно, что нужно сделать с резистором(отпилить, подточить, в общем укорачиваем и располовиниваем движок резистора)

Примеряем клеммник - "как тут и был"

Соединяем резисторы, сильно болты затягивать не нужно, потому, что сразу ровно резисторы соединить не удастся. Затягивать их нужно на плате, проверяя ровно ли вращается движок переменника.

Собираем шестиканальный переменный резистор воедино.

Далее необходимо припаять его к усилителю, а чтобы конструкция на развалилась, разместим её на куске текстолита.

Так как от идеи до её реализации прошло минут 20, я решил не травить печатную плату, а просто процарапать куском полотна изолирующие канавки. Размечаем и сверлим отверстия.

Протачиваем канавки, криво - зато быстро, а на функционал не влияет.

Снова вставляем резистор и проверяем как крутится.

Если всё нормально, то приступаем к пайке.

И вот шестиканальный переменный резистор уже в усилителе.

Я использовал три резистора по 50 кОм, поэтому на средней громкости сабвуфер играет немного тише, чем должен. Избежать этого можно подобрав другой номинал именно сабвуферного резистора, но на время и так сойдёт

В дальнейшем времени я всё-таки сделаю регулятор звука и засуну усилитель в отдельный пластиковый корпус, но это будет совсем другая история. Спасибо за внимание . И ещё пара фотографий:

Привет всем! Сегодня хочу рассказать про потенциометры (переменные проволочные резисторы) WXD3-13-2W по 10К каждый. Сам по себе резистор особого интереса для обзора не представляет (но я их обязательно протестирую), потому расскажу, зачем я купил эти детали на Али. На этот раз мы будем собирать, конструкцию выходного дня, Лабораторный линейный блок питания, с регулировкой напряжения от 0 до 30В и с возможностью ограничения тока от 0 до 3А. Как оказалось я самостоятельно повторил схему китайского конструктора за 6 баксов. ))) Всем кому это интересно, добро пожаловать под Кат…

Кто следит за моими обзорами, вспомнят два обзора (один, два), моих блоков питания. Много было вопросов и даже подозрений, что я такое делаю, что мне хватает линейного БП на 1А. ))) Ну вот… уже не хватает… Теория всемирного заговора разрушена)))… Потому захотелось собрать что-то надежное, недорогое, легко повторяемое с лучшими характеристиками (большим током). Это должен быть линейный Блок питания с малыми помехами на выходе. Примерно 2 дня штудировал интернет и выбрал широко известную болгарскую схему, которую успешно собрали, наверное, сотни радиолюбителей. Схема простая, легко воспроизводимая, не содержит каких-либо специфических деталей, и имеет множество отзывов и советов по настройке данного источника питания.
Не буду дольше вас держать в неведении, и привожу болгарскую схему…
икации к схеме, для регулировки напряжения и тока нужно использовать линейные переменные резисторы по 10К каждый… Поскольку я хочу, что бы регулировка была плавной, то я нашел на Али многооборотные прецизионные переменные резисторы…
Подтверждение покупки под спойлером…

Если температура будет слишком высокая, то будем думать, как сделать обдув.

Подпаял последние провода

Настало время протестировать нашу конструкцию выходного дня. На вход подаем с трансформатора 19В переменного напряжения (пока решил не давать максимальные 24В переменки). Пока не вставляем микросхемы в панельки. Включаем и проверяем, что бы ничего не грелось, не дымило и не искрило… )))) Вроде все нормально. На 4 ножках микросхем U2 и U3 замеряем напряжение относительно общего провода (минусовой шины), напряжение должно быть -5.6В Если это так, значит все работает нормально…
Отключаем питание и вставляем микросхемы в панельки… Выводим оба регулятора (напряжения и тока) в крайне левое положение (минимальное напряжение и отсутствие ограничения тока), подключаем вольтметр на выход БП и подстроечным резистором выводим напряжение покоя в 0 вольт. У меня изначально показывало на выходе 45мВ, и я подстроечным резистором вывел значение на Ноль.
Собственно на этом настройка окончена. Правильно собранный блок питания работает правильно сразу. Если у вас какие то проблемы ищите ляпы на печатной плате, неправильно припаянные детали и прочие огрехи сборки. У меня БП запустился сразу без каких-либо танцев с бубном…

Теперь проведем тестирование: на выход присоединяем проволочный резистор 30 Ом и выставляем максимальное напряжение.

У меня это 22 вольт… Проверяем ток через резистор

Смотрим помехи на осциллографе

Вроде все нормально, переменным резистором можно ограничивать ток, при этом зажигается красный светодиод, сигнализируя, что Блок питания находится в режиме ограничения тока. Если повернуть ручку переменного резистора в обратную сторону, то блок питания переходит в режим стабилизации напряжения и красный светодиод тухнет.

Теперь проверим максимальный ток который способен выдать блок питания. На выход присоединяем галогенную лампу накаливания на 12В 50W Заранее выставляем напряжение на выходе 12В

Как видно на фотографии максимальный ток составил 3.9А Это максимальный ток, который может выдать трансформатор ТН56.

Смотрим помехи на выходе БП при максимальной нагрузке…

При таком токе довольно сильно греется цементный проволочный резистор и выпрямительные диоды на входе БП. Силовой транзистор греется умеренно, горячий конечно, но рука терпит некоторое время… Когда придет пора все собирать в корпус, будем думать об охлаждении. Наверное все же вентилятор ставить придется… Но это все будет во второй части обзора, где к этому БП добавится самодельный ампервольтметр (детали на него едут из Китая), вероятно плата автоматического переключения обмоток трансформатора и плата управления вентилятором…
На сегодня это все… Выводы делайте самостоятельно. А мне понравился силовой модуль БП, могу рекомендовать конструкцию к повторению… К этой силовой плате можно добавить китайский ампервольтметр и уже будет полностью функциональное устройство…

UPD: по советам опытных комрадов доработал немного напильником схему:
1. R4 уменьшил до 1К
2. Проволочный резистор уменьшил до 0.1R 5W
3. Вместо постоянного R18 поставил подстроечник 500К, и выставил ограничение тока 3.4А (дабы не мучить трансформатор)
4. Поставил диод в прямом направлении к D8…

Всем, кто дочитал обзор- Мира и добра. С наступающим праздником Днем Великой Победы.

Переменные резисторы (резисторы переменного сопротивления, потенциометры) являются пассивными элементами, сопротивление которых можно изменять от нуля и до номинального значения. Они применяются в качестве регуляторов усиления, регуляторов громкости и тембра в звуковоспроизводящей радиоаппаратуре, используются для точной и плавной настройки различных напряжений.

Устройство переменного резистора

Переменные резисторы представляют собой цилиндрический или прямоугольный корпус, внутри которого расположен резистивный элемент, выполненный в виде незамкнутого кольца, и выступающая металлическая ось (рис. 1). На конце оси закреплена пластина токосъемника (контактная щетка), имеющая надежный контакт с резистивным элементом. Надежность контакта щетки с поверхностью резистивного слоя обеспечивается давлением ползунка, выполненного из пружинных материалов, например, бронзы или стали.

Рис. 1 - Устройство переменного резистора

Переменные резисторы, имеют два постоянных вывода и один подвижный. Постоянные выводы расположены по краям резистора и соединены с началом и концом резистивного элемента, образующим общее сопротивление потенциометра. Средний вывод соединен с подвижным контактом, который перемещается по поверхности резистивного элемента и позволяет изменять величину сопротивления между средним и любым крайним выводом.

В зависимости от резистивного элемента переменные резисторы разделяются на непроволочные и проволочные.

Принцип действия переменного резистора

При вращении ручки ползунок перемещается по поверхности резистивного элемента, в результате чего сопротивление изменяется между средним и крайними выводами. Если на крайние выводы подать напряжение, то между ними и средним выводом получают выходное напряжение. Переменный резистор работает как делитель напряжения, с той лишь разницей, что вращение ручки приводит к изменению положения контакта (2) и тем самым изменяется соотношение сопротивлений резисторов R1 и R2.

Рис. 2 - Принцип действия переменного резистора

Основные параметры переменных резисторов.

Основными параметрами резисторов являются: полное (номинальное) сопротивление, форма функциональной характеристики, минимальное сопротивление, номинальная мощность, уровень шумов вращения, износоустойчивость, параметры, характеризующие поведение резистора при климатических воздействиях, а также размеры, стоимость и т.п. Однако при выборе резисторов чаще всего обращают внимание на номинальное сопротивление и реже на функциональную характеристику.

Номинальное сопротивление

У зарубежных резисторов предпочтительными числами являются 1,0; 2,0; 3,0; 5.0 Ом, килоом и мегаом.

Допускаемые отклонения сопротивлений от номинального значения установлены в пределах ±30%.

Полным сопротивлением резистора считается сопротивление между крайними выводами 1 и 3.

Рис. 3 - Обозначение номинального сопротивления на корпусе переменных резисторов

Форма функциональной характеристики

Потенциометры одного и того же типа могут отличаться функциональной характеристикой, определяющей по какому закону изменяется сопротивление резистора между крайним и средним выводом при повороте ручки резистора. По форме функциональной характеристики потенциометры разделяются на линейные и нелинейные: у линейных величина сопротивления изменяется пропорционально движению токосъемника, у нелинейных она изменяется по определенному закону.

Существуют три основных закона (рис. 4):

А — Линейный,

Б – Логарифмический,

В — Обратно Логарифмический (Показательный).

Например, для регулирования громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре необходимо, чтобы сопротивление между средним и крайним выводом резистивного элемента изменялось по обратному логарифмическому закону (В). Только в этом случае наше ухо способно воспринимать равномерное увеличение или уменьшение громкости.

Или в измерительных приборах, например, генераторах звуковой частоты, где в качестве частотозадающих элементов используются переменные резисторы, также требуется, чтобы их сопротивление изменялось по логарифмическому (Б) или обратному логарифмическому закону. И если это условие не выполнить, то шкала генератора получится неравномерной, что затруднит точную установку частоты.

Резисторы с линейной характеристикой (А) применяются в основном в делителях напряжения в качестве регулировочных или подстроечных.

Рис. 4 - График функциональных характеристик переменных резисторов

Для получения нужной функциональной характеристики большие изменения в конструкцию потенциометров не вносятся. Так, например, в проволочных резисторах намотку провода ведут с изменяющимся шагом или сам каркас делают изменяющейся ширины. В непроволочных потенциометрах меняют толщину или состав резистивного слоя.

Рис. 5 - Вариант конструкции резистивного элемента

Регулируемые резисторы имеют относительно невысокую надежность и ограниченный срок службы. При эксплуатации аудиоаппаратуры, приходится слышать шорохи и треск из громкоговорителя при вращении регулятора громкости. Причиной этого является нарушение контакта щетки с токопроводящим слоем резистивного элемента или износ последнего. Скользящий контакт является наиболее ненадежным и уязвимым местом переменного резистора и является одной из главной причиной выхода детали из строя.

Обозначение переменных резисторов на схемах

На принципиальных схемах переменные резисторы обозначаются также как и постоянные, только к основному символу добавляется стрелка, направленная в середину корпуса. Стрелка обозначает регулирование и одновременно указывает, что это средний вывод (рис. 6).

Рис. 6 - Обозначение переменных резисторов на электрических схемах

Иногда возникают ситуации, когда к переменному резистору предъявляются требования надежности и длительности эксплуатации. В этом случае плавное регулирование заменяют ступенчатым, а переменный резистор строят на базе переключателя с несколькими положениями. К контактам переключателя подключают резисторы постоянного сопротивления, которые будут включаться в цепь при повороте ручки переключателя. И чтобы не загромождать схему изображением переключателя с набором резисторов, указывают только символ переменного резистора со знаком ступенчатого регулирования. А если есть необходимость, то дополнительно указывают и число ступеней.

Рис. 7 - Обозначение ступенчатого регулирования

Для регулирования громкости и тембра, уровня записи в звуковоспроизводящей стереофонической аппаратуре, для регулирования частоты в генераторах сигналов и т.д. применяются сдвоенные потенциометры, сопротивления которых изменяется одновременно при повороте общей оси (движка). На схемах символы входящих в них резисторов располагают как можно ближе друг к другу, а механическую связь, обеспечивающую одновременное перемещение движков, показывают либо двумя сплошными линиями, либо одной пунктирной линией.

Рис. 8 - Обозначение сдвоенных переменных резисторов

Принадлежность резисторов к одному сдвоенному блоку указывается согласно их позиционному обозначению в электрической схеме, где R1.1 является первым по схеме резистором сдвоенного переменного резистора R1, а R1.2 — вторым. Если же символы резисторов окажутся на большом удалении друг от друга, то механическую связь обозначают отрезками пунктирной линии.

Рис. 9 - Обозначение механической связи сдвоенных переменных резисторов

Промышленностью выпускаются сдвоенные переменные резисторы, у которых каждым резистором можно управлять отдельно, потому что ось одного проходит внутри трубчатой оси другого. У таких резисторов механическая связь, обеспечивающая одновременное перемещение, отсутствует, поэтому на схемах ее не показывают, а принадлежность к сдвоенному резистору указывают согласно позиционному обозначению в электрической схеме.

В переносной бытовой аудиоаппаратуре часто используют переменные резисторы со встроенным выключателем, контакты которого задействуют для подачи питания в схему устройства. У таких резисторов переключающий механизм совмещен с осью (ручкой) переменного резистора и при достижении ручкой крайнего положения воздействует на контакты.

Рис. 10 - Обозначение переменных резисторов со встроенным выключателем

Как правило, на схемах контакты включателя располагают возле источника питания в разрыв питающего провода, а связь выключателя с резистором обозначают пунктирной линией и точкой, которую располагают у одной из сторон прямоугольника. При этом имеется в виду, что контакты замыкаются при движении от точки, а размыкаются при движении к ней.

Типы переменных резисторов

Ползунковый потенциометр

Двойной ползунковый потенциометр

Многооборотный ползунковый потенциометр

Непроволочные переменные резисторы

В непроволочных переменных резисторах резистивный элемент выполнен в виде подковообразной или прямоугольной пластины из изоляционного материала, на поверхность которых нанесен резистивный слой, обладающий определенным омическим сопротивлением.

Резисторы с подковообразным резистивным элементом имеют круглую форму и вращательное перемещение ползунка с углом поворота 230 — 270°, а резисторы с прямоугольным резистивным элементом имеют прямоугольную форму и поступательное перемещение ползунка. Наиболее популярными являются резисторы типа СП, ОСП, СПЕ и СП3. На рисунке 11 показан переменный резистор типа СП3-4 с подковообразным резистивным элементом.

Рис. 11 - Непроволочный переменный резистор

Отечественной промышленностью выпускались переменные резисторы типа СПО (рис. 12), у которых резистивный элемент впрессован в дугообразную канавку. Корпус такого резистора выполнен из керамики, а для защиты от пыли, влаги и механических повреждений, а также в целях электрической экранировки весь резистор закрывается металлическим колпачком.

Переменные резисторы типа СПО обладают большой износостойкостью, нечувствительны к перегрузкам и имеют небольшие размеры, но у них есть недостаток – сложность получения нелинейных функциональных характеристик. Эти резисторы до сих пор еще можно встретить в старой отечественной радиоаппаратуре.

Рис. 12 - Переменный резистор типа СПО

Проволочные переменные резисторы

В проволочных переменных резисторах (рис. 13) сопротивление создается высокоомным проводом, намотанным в один слой на кольцеобразном каркасе, по ребру которого перемещается подвижный контакт. Для получения надежного контакта между щеткой и обмоткой контактная дорожка зачищается, полируется, или шлифуется на глубину до 0,25d.

Рис. 13 - Устройство проволочного переменного резистора

Устройство и материал каркаса определяется исходя из класса точности и закона изменения сопротивления резистора . Каркасы изготавливают из пластины, которую после намотки провода сворачивают в кольцо, или же берут готовое кольцо, на которое укладывают обмотку.

Для резисторов с точностью, не превышающей 10. 15%, каркасы изготавливают из пластины, которую после намотки провода сворачивают в кольцо. Материалом для каркаса служат изоляционные материалы, такие как гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, или металл – алюминий, латунь и т.п. Такие каркасы просты в изготовлении, но не обеспечивают точных геометрических размеров.

Каркасы из готового кольца изготавливают с высокой точностью и применяют в основном для изготовления переменных резисторов. Материалом для них служит пластмасса, керамика или металл, но недостатком таких каркасов является сложность выполнения обмотки, так как для ее намотки требуется специальное оборудование.

Обмотку выполняют проводами из сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением, например, константан, нихром или манганин в эмалевой изоляции. Для переменных резисторов применяют провода из специальных сплавов на основе благородных металлов, обладающих пониженной окисляемостью и высокой износостойкостью. Диаметр провода определяют исходя из допустимой плотности тока.

Подстроечные резисторы

Рис. 14 - Подстроечные резисторы

В основной своей массе подстроечные резисторы специальной конструкции изготавливают прямоугольной формы с плоским или кольцевым резистивным элементом. Резисторы с плоским резистивным элементом (рис. 15,а) имеют поступательное перемещение контактной щетки, осуществляемое микрометрическим винтом. У резисторов с кольцевым резистивным элементом (рис. 15,б) перемещение контактной щетки осуществляется червячной передачей.

Рис. 15 - Подстроечные резисторы специальной конструкции (многооборотные)

При больших нагрузках используются открытые цилиндрические конструкции резисторов, например, ПЭВР.

Рис. 16 - Мощный подстроечный резистор типа ПЭВР

На принципиальных схемах подстроечные резисторы обозначаются также как и переменные, только вместо знака регулирования используется знак подстроечного регулирования.

Рис. 17 - Условное графическое обозначение подстроечного резистора

Включение переменных резисторов в электрическую цепь.

В электрических схемах переменные резисторы могут применяться в качестве реостата (регулятора тока) или в качестве потенциометра (делителя напряжения). Если в электрической цепи необходимо регулировать ток, то резистор включают реостатом, если напряжение, то включают потенциометром.

При включении резистора реостатом задействуют средний и один крайний вывод. Однако такое включение не всегда предпочтительно, так как в процессе регулирования возможна случайная потеря средним выводом контакта с резистивным элементом, что повлечет за собой нежелательный разрыв электрической цепи и, как следствие, возможный выход из строя детали или электронного устройства в целом.

Рис. 18 - Включение переменного резистора реостатом (вариант 1)

Чтобы исключить случайный разрыв цепи свободный вывод резистивного элемента соединяют с подвижным контактом, чтобы при нарушении контакта электрическая цепь всегда оставалась замкнута.

Рис. 19 - Включение переменного резистора реостатом (вариант 2)

На практике включение реостатом применяют тогда, когда хотят переменный резистор использовать в качестве добавочного или токоограничивающего сопротивления.

При включении резистора потенциометром задействуются все три вывода, что позволяет его использовать делителем напряжения. Возьмем, к примеру, переменный резистор R1 с таким номинальным сопротивлением, которое будет гасить практически все напряжение источника питания, приходящее на лампу HL1. Когда ручка резистора выкручена в крайнее верхнее по схеме положение, то сопротивление резистора между верхним и средним выводами минимально и все напряжение источника питания поступает на лампу, и она светится полным накалом.

Рис. 20 - Включение переменного резистора делителем напряжения

По мере перемещения ручки резистора вниз сопротивление между верхним и средним выводом будет увеличиваться, а напряжение на лампе постепенно уменьшаться, отчего она станет светить не в полный накал. А когда сопротивление резистора достигнет максимального значения, напряжение на лампе упадет практически до нуля, и она погаснет. Именно по такому принципу происходит регулирование громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре.

Эту же схему делителя напряжения можно изобразить по-другому, где переменный резистор заменяется двумя постоянными R1 и R2.

Читайте также: