Схема подключения переменного резистора для регулировки напряжения

Подключение потенциометра Ардуино на конкретных примерах

В робототехнике регулировка различных параметров, таких как громкость звука, мощность, напряжение и т.д., осуществляется при помощи переменных резисторов с регулируемым уровнем сопротивления. Примером такого устройства является потенциометр ардуино, который при включении в электрическую схему может быть использован для регулировки параметров. В этой статье мы рассмотрим варианты подключения и примеры скетчей для работы с потенциометром.

Принцип работы потенциометра

Переменный резистор или потенциометр – это электрическое устройство, значение уровня сопротивления которого можно задать в определенных пределах. Таким образом мы можем менять параметры электрических схем, гибко подстраивая их под определенные условия: например, регулировать чувствительность датчика или громкость звука в динамике. Потенциометры получили широкое распространение в схемах регулировки громкости, напряжения, контрастности и т.д., за свою простоту и практичность.

В зависимости от своего строения потенциометры делятся на два больших класса: цифровые и аналоговые. Основным элементом цифрового потенциометра является резистивная лестница, где на каждом шаге схемы имеются электронные переключатели. В конкретный момент времени происходит закрытие только одного электронного выключателя, что задает определенную величину сопротивления. За счет количества шагов в лестнице определяется диапазон разрешения потенциометра. Аналоговый потенциометр может изменять свое значение непрерывно, но, как правило, в более узком диапазоне и сам резистор будет иметь большие габариты.

В подавляющем большинстве случаев в проектах ардуино используются цифровые потенциометры. Чаще всего они являются интегральными схемами с положением цифрового указателя по центру шкалы.

Подключение потенциометра к платам Ардуино

Схема подключения

Подключение потенциометра к ардуино выполняется в соответствии со схемой, представленной на рисунке:

Для этого три вывода потенциометра необходимо соединить с указанными выводами платы:

  • Черный – GND;
  • Красный – питание 5В;
  • Средний – от центрального вывода к аналоговому входу А0.

Изменяя положение вала подключенного потенциометра, происходит изменение параметра сопротивления, которое вызывает изменение показателя на нулевом пине платы ардуино. Считывание полученного значения напряжения аналогового импульса происходит в скетче с помощью команды analogRead ().

В плату Ардуино встроен аналого-цифровой преобразователь, способный считывать напряжение и переводить его в цифровые показатели со значением от нуля до 1023. При повороте указателя до конечного значения в одном из двух возможных направлений, напряжение на пине равно нулю, и, следовательно, напряжение, которое будет генерироваться составляет 0 В. При повороте вала до конца в противоположном направлении на пин поступает напряжение величиной 5В, а значит числовое значение будет составлять 1023.

Читайте также:  Экодуки мосты, сохраняющие жизнь животным

Пример проекта

Примером реализации схемы подключения потенциометра может стать макетная плата с подключенным переменным резистором и светодиодом. При помощи потенциометра будет выполняться управление уровнем яркости свечения.

Для проведения работ следует подготовить такие детали:

  • 1 плату Arduino Uno
  • 1 беспаячную макетную плату
  • 1 светодиод
  • 1 резистор с сопротивлением 220 Ом
  • 6 проводов «папа-папа»
  • 1 потенциометр.

Для использования меньшего количества проводов от макетной платы к контроллеру следует подключить светодиод и потенциометр проводом земли к длинному рельсу минуса.

Пример скетча

В этом примере важно понимать, что яркость свечения светодиода управляется не напряжением подаваемым с потенциометра, а кодом.

Потенциометр – все, что нужно знать о плавной регулировки напряжения.

в Справочник 0 2,686 Просмотров

Потенциометр представляет собой устройство, которое у большинства из нас ассоциируется с ручкой регулировки громкости, выступающей из радиоприемника. Сегодня, в эпоху цифровых схем потенциометр используется не слишком часто.

Однако это устройство имеет особый шарм и он не заменим там, где необходима плавная „аналоговая” регулировка. Например, если вы играете на игровой консоли с gamepad. В gamepad есть аналоговые ручки, которые зачастую состоят из 2-х потенциометров. Один управляет по горизонтальной оси, а другой по вертикальной. Благодаря этим потенциометрам, игра становится более точной, чем на обычном цифровом джойстике.

Потенциометр представляет собой переменный резистор. Резистор – радиоэлемент, затрудняющий протекание тока через него. Он используется там, где необходимо уменьшить напряжение или ток.

Регулируемый резистор или потенциометр служит для того же, за исключением того, что он не имеет фиксированного сопротивления, а изменяется по требованию пользователя. Это очень удобно, поскольку каждый предпочитает разную громкость, яркость и другие характеристики устройства, которые можно регулировать.

Сегодня можно сказать, что потенциометр не регулирует функциональные характеристики устройства (это выполняет сама схема с цифровым дисплеем и кнопками), но он служит для изменения его параметров, как управление в игре, отклонение элеронов дистанционно управляемого самолета, вращение камеры видеонаблюдения и т.д.

Как работает потенциометр?

Традиционный потенциометр имеет ось, на которой размещается ручка для изменения сопротивления, и 3 вывода.

Два крайних вывода соединены электропроводным материалом с постоянным сопротивлением. Фактически это постоянный резистор. Центральный вывод потенциометра соединен с подвижным контактом, который перемещается по электропроводному материалу. В результате изменения положения подвижного контакта изменяется и сопротивление между центральным выводом и крайними выводами потенциометра.

Таким образом, потенциометр может изменять свое сопротивление между центральным контактом и любым из крайних контактов от 0 Ом до максимального значения, указанного на корпусе.

Читайте также:  Как Писать Объяснение при ДТП Пострадавшему © Юрист Горячая линия

Схематически потенциометр можно представить в виде двух постоянных резисторов:

Как рассчитать его сопротивление? Эта схема напоминает довольно известную схему так называемого делителя напряжения.

В делителе напряжения крайние выводы резисторов подключены между питанием Vcc и массой GND. А средний вывод с GND создает новое более низкое напряжение.

Выходное напряжение можно расчитать по следующей формулы:

Если у нас есть резистор с максимальным сопротивлением 10 кОм и его ручку перевести в среднее положение, то мы получим 2 резистора со значением 5 кОм. Подав напряжение 5 вольт на вход, на выходе делителя мы получим напряжение:

Uвых = Uвх * R2/(R1+R2) = 5*5000/(5000+5000) = 5*5/10 = 5*1/2 = 2,5В

Выходное напряжение оказалось равным половине входного напряжения.

А что же произойдет, если мы повернем ручку так, что центральный вывод соединиться с выводом Vcc?

Uвых = Uвх*R2/(R1+R2) = 5*10000/(0+10000) = 5*10000/10000 = 5*1 = 5В

Так как сопротивление резистора R1 уменьшилось до 0 Ом, а сопротивление R2 увеличилась до 10 кОм, на выходе мы получили максимальное выходное напряжение.

Что будет, если мы повернем ручку до упора в противоположную сторону?

Uвых = Uвх*R2/(R1+R2) = 5*0/(10000 0) = 5*0 = 0В

В этом случае сопротивление R1 будет иметь максимальное сопротивление 10 кОм, а сопротивление R2 упадет до 0. Фактически на выходе напряжение будет отсутствовать.

Схема подключения переменного резистора для регулировки напряжения

Переменные резисторы широко используются для регулирования различных параметров электрических сигналов,- напряжения, тока, частоты, фазы.
При регулировании, как правило, используется весь диапазон значений переменного резистора,- от минимального до максимального сопротивления.
При этом очень часто забывают о рассеиваемой на резисторе мощности.
При перемещении движка переменного резистора в сторону уменьшения сопротивления пропорционально растет ток рабочей части переменного резистора.
И все бы было в порядке, если бы при этом мощность не возрастала пропорционально квадрату тока.
В итоге возникает многократная перегрузка переменного резистора по мощности. Точнее, той его части, которая находится в работе.

Возьмем, к примеру, типичную схему фазового регулятора мощности на симисторе, которая широко применяется для регулирования оборотов двигателя, например — в пылесосах.
Переменный резистор номиналом 1 МОм имеет паспортную мощность в 1 Ватт. Резистор 10 кОм — ограничительный
Когда движок переменного резистора находится в верхнем положении,
рассеиваемая на нем амплитудная мощность равна (310*310)/1000000 = 96 мВт. Всего-то. Не о чем беспокоиться.
Но, по мере перемещения движка вниз (увеличения числа оборотов) уменьшается и сопротивление. Например, когда оно достигнет величины 10 кОм, то напряжение сети поделится поровну между ограничительным резистором 10 кОм и рабочей частью переменного резистора 10 кОм.
При этом амплитудная рассеиваемая мощность будет равна (310/2)*(310/2)/10000 = 2,4 Вт.
И это не на всем переменном резисторе, а на его СОТОЙ части (10 кОм от 1000).
Пересчитав эту мощность на все значение сопротивления, получим 240 Вт
или 240-кратную перегрузку переменного резистора.
При дальнейшем перемещении движка переменного резистора вниз перегрузка еще больше увеличивается. При сопротивлении рабочей части переменного резистора в 1 Ком перегрузка будет уже составлять 2400 крат.
И переменный резистор давно бы сгорел, если бы симистор не подключал обмотку электродвигателя, тем самым снижая напряжение на переменном резисторе почти до нуля.
Однако, не надо забывать, что в фазовых регуляторах мощности самое первое подключение нагрузки не синхронизировано с частотой сети, а происходит случайно.
И могут возникнуть (и возникают) моменты, когда включение попадает не на переход напряжения сети через нуль.
Правда, это явление возникает всего один раз при включении, когда конденсатор 100 nF разряжен. Да и длится оно около 1 миллисекунды. Но оно возникает. И это — перегрузка в 2400 раз! Если учесть, что контакт движка переменного резистора носит точечный характер, то шанс ему «подгореть» весьма высок.
Другими словами, включение пылесоса при положении регулятора «на полную мощность» с большой вероятностью будет вызывать перегрузку переменного резистора.
Например, вероятность «попасть» при включении на напряжение сети, большее 150 Вольт, явно превышает 60%.

Читайте также:  Заправочные объемы и смазочные материалы Nissan Pathfinder R51 2

Отсюда, практическая рекомендация при использовании фазовых регуляторов:
всегда производить включение нагрузки при минимальном уровне мощности,
а уже потом регулировать мощность, как угодно.

Вернемся к приведенной выше типовой схеме фазового регулятора, которая
не гарантирует долговременной надежной работы.
При любом номинале и мощности переменного резистора всегда есть шанс перегрузки его рабочей части. Как при первом включении, так и по причине кратковременного случайного «дребезга» контакта на движке переменного резистора.

Единственный выход из этого исхода — ограничение рабочего напряжения на переменном резисторе на уровне 15% от максимального напряжения сети.
Для этого нужно всего лишь дополнить схему двухсторонним ограничителем,
состоящим из резистора 100 Ком 2 Вт и двух стабилитронов на 47-51 Вольт каждый.

Наряду с максимальным повышением надежности за счет устранения перегрузки переменного резистора, схема имеет еще одно преимущество,- возможность использования более низкоомных резисторов ( 47-100 Ком вместо 1 МОм ), которые имеют более толстый рабочий слой резистивного покрытия и большую допустимую мощность при тех же габаритах. Что так же положительно сказывается на надежности и долговечности.

Ссылка на основную публикацию
Схема Подключения Компрессора Холодильника
Схема подключения компрессора холодильника конденсатором, включения, напрямую Пошаговая инструкция по подключению Как подключить без конденсатора и реле Проверка работоспособности Компрессором...
Суперкар Ascari A10 с британских островов; Самые быстрые, дорогие и эксклюзивные автомобили мира
Суперкар Ascari A10 с британских островов; Самые быстрые, дорогие и эксклюзивные автомобили мира Один из самых невероятных суперкаров, о которых...
Суппорт устройство, принцип работы, виды, неисправности
Чем лучше смазывать тормозные суппорта и направляющие в автомобиле От исправности тормозной системы зависит безопасность сидящих в автомобиле людей, поэтому...
Схема Подключения Магнитолы По Цветам
Как подключить автомагнитолу в машине своими руками (фото - видео инструкция) Добрый день. В сегодняшней статье я расскажу, как подключить...
Adblock detector