دانلود مقاله پتانسیومتر

پتانسیل سنج ،) وسیله‌ای الکتریکی است که از قطعه سیمی مقاوم (یا از ماده مقاوم الکتریکی) با مقاومت R تشکیل شده است و روی آن یک سر اتصال لغزنده قرار دارد.

که با سیم اتصال الکتریکی برقرار می‌کند و معمولا در آزمایشگاه برای تنظیم و کنترل جریان از یک مقاومت متغیر استفاده می‌شود.

پتانسیل منبع در سه محل اتصال الکتریکی دارد.

عبارت است از نقطه A و B در دو سر سیم مقاوم و سر اتصال لغزنده T، پیچ تنظیم صدای رادیو یا وسایل صوتی دیگر ، پتانسیل سنجی ساده و ارزان قیمت است.

اما پتانسیل سنج دقیق وسیله‌ای گرانقیمت است که برای اندازه‌گیری ولتاژ با دقت بسیار زیاد بکار برده می‌شود.

اساس کار پتانسیومتر
اگر اتصال بین نقطه A و T برقرار شود، این وسیله به یک مقاومت قابل تنظیم یا رئوستا تبدیل می‌شود.

مقاومت بین نقطه‌های A و T و شکل R1 نشان داده می شود.

با حرکت سر اتصال لغزنده T در طول سیم مقاوم ، از سر اتصال A تا سر اتصال B ، مقاومت R1 از صفر تا مقدار R تغییر می‌کند.

نام پتانسیل سنج از آنجا گرفته شده است که این وسیله می‌تواند مقادیر مختلف اختلاف پتانسیل الکتریکی که یا ولتاژ ، میان سر اتصال T و یکی از دو سر سیم پتانسیل سنج (مثلا نقطه A) را بسنجد.

فرض کنید باتری با نیروی محرکه الکتریکی V به دو سر A و B ، وصل شده است.

مقاومت بین A و T را R1 و مقاومت بین B و T را R2 می‌گیریم.

به این ترتیب ، این دو مقاومت یک تقسیم کننده ولتاژ محسوب می‌شود.

ولتاژ میان دو سر اتصال A و T را VTA کسری از ولتاژ میان A و B که VBA است.

در این صورت مقاومت R1 + R2 ثابت و برابر با مقاومت پتانسیل سنج ، R است.

هنگامی که لغزنده در طول سیم مقاوم حرکت می‌کند، مقاومت R1 از صفر تا R و ولتاژ VTA بیان نقطه‌های A و T از صفر تا VRA تغییر می‌کند.

این کار ، روش ساده‌ای برای تولید ولتاژ متغیر با استفاده از ولتاژ ثابت است.

مثال کاربردی
در مورد پیچ تنظیم صدای رادیو ، ولتاژ VBA داده شده به پتانسیل سنج ، ولتاژی با بسامد صوتی متناظر با موج صوتی است.

مقدار متغیر ولتاژ دو سر اتصال پتانسیل سنج (VTA) به بلندگو داده می‌شود.

(از طریق تقویت کننده رادیو) و با حرکت لغزنده شدت صوتی که از رادیو می‌شنویم، تغییر می‌کند.

پتانسیومتر دقیق
در پتانسیل سنجهای دقیق ، نسبت مقاومتهای R1 و R1 با دقت زیاد قابل تنظیم است.

در این نوع وسایل ، یک باتری با ولتاژ V از طریق رئوستای r به پتانسیل سنج وصل می‌شود.

و رئوستا تا جایی میزان می‌شود که ولتاژ VBA مقدار معین و دقیقی (مثلا 1.6000 ولت) داشته باشد.

هنگامی که ولتاژ نامعلوم Vx را از طریق گالوانومتر به سر اتصال T اعمال می‌کنیم.

نسبت R1/R را آنقدر تغییر می‌دهیم تا گالوانومتر عبور هیچ جریانی را نشان ندهد.

در این شرایط ، ولتاژ Vx برابر است با (VBA(R1/R.

روش درجه بندی ولتاژ
برای درجه بندی ولتاژ VBA ، پیل استانداردی را با ولتاژ دقیقا معلوم به جای Vx قرار می‌دهیم، نسبت R1/R متناظر با این ولتاژ را تنظیم ، رئوستای r را برای جریان صفر گالوانومتر میزان می‌کنیم.

با استفاده از پتانسیل سنج بسیار دقیق می‌توان ولتاژها را تا پنج رقم با معنی و تا حد میلی ولت هم اندازه ‌گیری کرد.

اما ، فرآیند اندازه گیری با پتانسیل سنج کند و دستگاه اندازه ‌گیری هم پر حجم است.

در حال حاضر ، بیشتر اندازه گیریهای دقیق ولتاژ با استفاده از ولت سنجهای رقمی و دقیق انجام می‌گیرند.

پتانسیل سنج را برای درجه بندی ولت سنج رقمی می‌توان بکار برد.
برای درجه بندی ولتاژ VBA ، پیل استانداردی را با ولتاژ دقیقا معلوم به جای Vx قرار می‌دهیم، نسبت R1/R متناظر با این ولتاژ را تنظیم ، رئوستای r را برای جریان صفر گالوانومتر میزان می‌کنیم.

پتانسیل سنج را برای درجه بندی ولت سنج رقمی می‌توان بکار برد.

دیاک : دیاک عنصری دوپایه است و مشابه ترانزیستوری است که بیس ندارد.

از هر دو طرف (بایاس مستقیم و معکوس ) جریان را عبور می دهد و روشن شدن آن بستگی به ولتاژ آستانه تعریف شده ( یا شکست ) دارد.

دیاک درتولید پالس بکار برده می شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند.

ترایاک : ترایاک نمونه پیشرفته تر تریستور است ٬ که هدایت دو طرفه ولتاژ از مشخصه های آن به شمار می آید.

این قطعه نیز 3 پایه دارد که ((ترمینال شماره ی یک ولتاژ اصلی یا MT1)) و (( ترمینال شماره دو ولتاژ اصلی یا MT2 )) و ((گیت)) نامیده میشوند.

ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به ولتاژ MT1 چه مثبت باشد و چه منفی میتوان پالسهای تحریک مثبت و منفی را به گیت اعمال کرد(نسبت به MT1).بنابر این ترایاک برای کنترل تمام موج سیگنال AC مناسب بوده و آن را مانند تریستور میتوان مورد استفاده قرار داد.

روشن و خاموش شدن تریستور و ترایاک با سرعت بسیار زیادی صورت میپذیرد در نتیجه پالسهای گذرای بسیار کوتاهی ایجاد میشود ٬ که ممکن است مسافت بسیار زیادی را در طول سیم طی کنند.برای جلوگیری از ایجاد چنین نویزهایی ٬ معمولا استفاده از نوعی فیلتر LC ضروری خواهد بود.

ترمیستورها : یکی از مشخصه های مورد نظر در مورد مقاومتهای معمولی این است که در محدوده وسیعی از تغییرات دمای محیطی ٬ مقاومت آنها تغیر نکند.

اما تر میستورها(یعنی مقاومتهای حرارتی) آگاهانه بصورتی ساخته شده اند کهمشخصه هایشان با تغییر دمای محیط تغییر کند.به این ترتیب آنها را میتوان به عنوان سنسور ٬ و یا قطعات جبران کننده تغییرات حرارتی مورد استفاده قرار داد.

دو نوع ترمیستور اصلی وجود دارد : با ضریب حرارتی منفی (N.T.C) و ضریب حرارتی مثبت ( P.T.C) .

در دمای 25 درجه سانتیگراد ٬ مقاومت نمونه های معمول N.T.C در حدود چند صد اهم (یا چند کیلو اهم) میباشد که با افزایش دما تا 100 درجه سانتیگراد ٬ مقاوت آن تا حد دهها اهم کاهش می یابد .اما مقاومت P.T.C در محدوده صفر تا 75 درجه سانتیگراد تقریبا ثابت است(معمولا در حدود 100 اهم).در درجه حرارت بالاتر از این حد(معمولا 120 _ 80 درجه سانتیگراد)مقاومت آن به سرعت بالا میرود(حد اکثر تا 10 کیلو اهم).

تریستورها : تریستورها(که به آنها یکسوسازهایی با کنترل سیلیکونی نیز میگویند) 3 پایه داشته ٬ و میتوان آنها را برای قطع و وصل و یا کنترل توان سیگنالهای AC نیز مورد استفاده قرار داد.ترمیستور نیز مانند دیود ((آند)) و ((کاتد)) دارد.

اما علاوه بر آنها پایه سومی به نام ((گیت)) نیز وجود دارد ٬ که با اعمال پالس جریانی کوتاه مدت از آن طریق ٬ میتوان تریستور را تحریک کرد.

بسته به شرایط موجود این قطعه با سرعت زیادی از حالت هدایت به حالت قطع میرود.در حالت ((قطع)) فقط جریان نشتی بسیار اندکی از تریستور عبور میکند که میتوان آن را نادیده گرفت(مقاومت بسیار بزرگی از خود نشان میدهد) ٬ اما مقاومت آن در حالت (( روشن)) بسیار اندک است.وقتی تریستور روشن شود در همان حالت باقی میماند ( یعنی در واقع در همان حالت قفل میشود) و تا زمانی که جریان مستقیم آن قطع نشده باشد ٬ در این حالت برقرار خواهد ماند.

در مدارهای DC تا زمانی که ولتاژ تغذیه قطع نشود ٬ تریستور همچنان روشن خواهد ماند اما در مدارهای AC با هر بار معکوس شدن قطبیت سیگنال AC ترمیستور به صورت خودکار خاموش خواهد شد.

اهم متر دید کلی اصولا مولتی مترها ابزاری در صنعت الکترونیک هستند که برای اندازه گیری جریان و ولتاژ مقاومت بکار می‌روند.

این ابزارها بر دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی شده اند.

در نوع آنالوگ عقربه‌ای است که بر روی یک صفحه مدرج حرکت می‌کند.

در نوع دیجیتال ابتدا پارامتر الکتریکی مورد نظر به سیگنال پالسی تبدیل می‌گردد، پالسهای مزبور در دستگاه اندازه گیری بوسیله آی سی های شمارنده شمرده شده و توسط نشان دهنده‌های دیجیتال به صورت رقمی نشان داده می‌شود.

اساس اندازه گیری مقاومت اساس اندازه گیری مقاومت بر قانون ساده اهم است، به این ترتیب که هر گاه r مقاومت داخلی ولت متر و ولتاژ منبع جریان ، R مقاومت مجهول مفروض باشد بر طبق قانون اهم رابطه زیر بین آنها برقرار می‌شود: R = (e - E)/E/r e و E به ترتیب مقدار ولتی است که صفحه مدرج ولت متر قبل از قرار دادن R در مدار نشان می‌دهد که این دو مقدار باید با استفاده از یک حساسیت اندازه گیری شود.

انحراف عقربه هر چقدر مقاومت مجهول R کوچکتر باشد انحراف عقربه بیشتر است و بالعکس در این صورت یعنی برای اندازه گیری دقیق مقاومتها حساسیت دستگاه برعکس مقدار مقاومت مورد اندازه تنظیم می‌شود.

یعنی برای اندازه گیری مقاومتهای بزرگتر ولتاژ زیادی ضروری است.

برای اندازه گیری مقاومتهای مجهول به محاسبه فوق احتیاجی نیست، زیرا وقتی ولت متر به صورت اهم متر بکار می‌رود درجات صفحه مدرج بر طبق رابطه بالا با مقیاس اهم تقسیم بندی شده است.

اندازه گیری مقاومتهای کمتر از صد اهم برای اندازه گیری چنین مقاومتهایی مقاومت مجهول R بطور موازی به میلی آمپر متر وصل شده و بطور سری به R1 وصل می شود در این صورت مقاومت مجهول R از رابطه زیر بدست می‌آید: R = IR1/I-i که I و i جریانی است که به ترتیب میلی آمپر mA قبل و بعد از قرار دادن R نشان می‌دهد.

کاربردهای اهم متر از یک اهم متر می‌توان برای آزمایش نیمه هادیهایی مثل دیود و ترانزیستور استفاده کرد.

همانطور که می‌دانید دیود در حالت بایاس (گرایش) مستقیم دارای مقاومت کم و در حالت بایاس معکوس دارای مقاومت بسیار زیادی است، بنابراین دیود تحت آزمایش باید در یک جهت جریان را عبور داده و در جهت دیگر مانع از عبور آن گردد، به عبارت دیگر مقاومت اهمی دیود در یک جهت کم و در جهت دیگر زیاد می‌باشد، البته این روش برای آزمایش و تست دیودهای پیوندی معمولی است و نمی‌توان از آن برای دیودهای دیگر مانند زنر استفاده کرد.

یک ترانزیستور از لحاظ عملکرد درست مانند دو دیود که کاتد یا آندهایشان به هم متصل شده است می‌باشد، بنابراین پایه‌های بیس ، امیتر باید در یک جهت دارای مقاومت زیاد و در جهت دیگر دارای مقاومت کم باشد.

همچنین مقاومت بین پایه‌های امیتر ، کلکتور در هر دو جهت باید زیاد باشد در غیر این صورت ترانزیستور خراب است.

یکی دیگر از کاربردهای اهم متر در آزمایش خازنها (مخصوصا خازنهای الکترولیتی) است.

با استفاده از یک اهم متر می‌توان پی به سالم بودن یا خراب بودن خازنها برد.

فرض کنید می‌خواهیم خازن 0.25 میکروفاراد را آزمایش‌کنیم دو سر خازن را به سیمهای پروب اهم متر وصل می‌کنیم و آن را در وضعیت Rx10000 قرار می‌دهیم .اگر خازن مزبور دارای نشت باشد عقربه اهم متر مقدار ثابت مقاومت را نشان خواهد داد، اما در مورد خازن سالم عقربه پس از انحراف کمی که به سمت راست پیدا می‌کند به سر جای خود بر می‌گردد.

اگر در این حالت عقربه به هیچ وجه به سمت راست حرکت نکرد و مقاومت بی‌نهایت را نشان داد پایه‌های خازن از داخل قطع است و باید دور انداخته شود.

هنگامی که خازن 0.25 میکروفارادی سالم است به هنگام تعویض سیمهای پروب عقربه به اندازه یک چهارم پانل به سمت راست منحرف شدند و سپس با سرعت بجای خود بر می‌گردد.

سلکتور یا کلید انتخابگر معمولا در مولتی مترها دو کلید در سلکتور دیده می‌شود که یکی بزرگتر است و در وسط قرار گرفته است.

کلید وسط Range Salitch نام دارد که ردیفهای قابل اندازه گیری را تعیین می‌کند و کلید کوچک کناری Function Switch نام دارد که برای انتخاب پارامتر مورد سنجش بکار می‌رود.

به هنگام اندازه گیری مقاومت پس از قرار دادن کلیدها در وضعیت مناسب دو سر پروب را به هم متصل می‌کنیم و با چرخاندن دگمه ZERO OHMS عقربه مولتی متر را بر روی صفر اهم ثابت می‌کنیم.

صفحه مدرج مقداری که بر روی صفحه مدرج می‌خواهیم باید متناسب با رنج یا ردیفی باشد که توسط سلکتور بزرگ انتخاب کرده‌ایم، این موضوع در صحیح خواندن پارامترهای مورد اندازه گیری بسیار مهم است و باید مورد نظر قرار داد.

درجه بندی مربوط به مقاومت که با اهم (OHMS) نشان داده شده است، بسیار غیر خطی است.

علت این امر این است که خود اندازه گیر دارای مقاومت داخلی می‌باشد که بر روی مقاومت مورد اندازه گیری اثر می‌گذارد مولتی مترهایی که در حالت اهم دارای وضعیتهای متفاوتی می‌باشند.

کلید سلکتور را باید در وضعیتی