پتانسیومتر (Potentiometer)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
پتانسیومتر (Potentiometer) :
پتانسیومتر یک سنسور موقعیت مقاومتی و تماسی است. از یک عنصر مقاومتی (خطی یا زاویه ای) و یک کنتاکت متحرک (لغزنده یا وایپر) تشکیل شده است. با جابجایی جسم متصل به لغزنده، موقعیت لغزنده روی عنصر مقاومتی تغییر کرده و در نتیجه مقاومت بین لغزنده و یک سر عنصر مقاومتی تغییر می کند. با اعمال یک ولتاژ ثابت به دو سر عنصر مقاومتی، ولتاژ لغزنده متناسب با موقعیت آن خواهد بود (تقسیم ولتاژ). بنابراین با اندازه گیری ولتاژ خروجی می توان به موقعیت پی برد.
رابطه خروجی برای یک پتانسیومتر خطی ایده آل:
\[ V_{out} = V_{in} \times \frac{x}{L} \]که
\[ x \]موقعیت لغزنده و
\[ L \]طول کل عنصر مقاومتی است. برای نوع چرخشی (روتاری):
\[ V_{out} = V_{in} \times \frac{\theta}{\Theta} \]که
\[ \theta \]زاویه چرخش و
\[ \Theta \]زاویه کل است. این رابطه در صورت خطی بودن عنصر مقاومتی خطی خواهد بود. پتانسیومترها می توانند خطی یا لگاریتمی (برای کاربردهای صوتی) ساخته شوند.
\[ V_{out} = V_{in} \times \frac{R_{wiper}}{R_{total}} = V_{in} \times \frac{x}{L} \]انواع عنصر مقاومتی: سیم پیچی شده (wirewound) با دقت بالا و توان بالا اما وضوح محدود، فیلم کربنی (carbon film) با هزینه کم و وضوح بالا اما دقت و پایداری کمتر، فیلم فلزی (metal film) با خواص بهتر، و پلاستیک رسانا (conductive plastic) با عمر طولانی و وضوح عالی. نوع سیم پیچی بیشتر در کاربردهای صنعتی و نوع پلاستیک رسانا در کاربردهای دقیق تر (مانند جوی استیک) استفاده می شود.
مزایا: سادگی، ارزانی، خروجی آنالوگ قوی (بدون نیاز به تقویت زیاد)، و عملکرد با DC. معایب: سایش مکانیکی و عمر محدود (به ویژه در کاربردهای با حرکت مکرر)، اصطکاک (نیاز به نیروی محرکه)، وضوح محدود در نوع سیم پیچی، حساسیت به گرد و غبار و لرزش، و کاهش دقت در طول زمان.
کاربردها: سنسور موقعیت دریچه گاز (TPS) در خودروهای قدیمی، جوی استیک ها، کنترل کننده های صدا (ولوم)، تنظیم موقعیت در تجهیزات آزمایشگاهی، و سنسورهای زاویه فرمان. امروزه در بسیاری از کاربردهای جدید، پتانسیومترها با سنسورهای مغناطیسی یا نوری غیرتماسی جایگزین شده اند که عمر بسیار بیشتری دارند. با این حال، پتانسیومترهای با کیفیت بالا هنوز در برخی کاربردهای صنعتی و هوافضا به دلیل سادگی و قابلیت اطمینان استفاده می شوند.
پتانسیومترهای دیجیتال (digiPOT) نیز وجود دارند که یک مدار مجتمع هستند و با سیگنال دیجیتال کنترل می شوند، اما اینها عمدتا به عنوان مقاومت متغیر در مدارها استفاده می شوند، نه به عنوان سنسور موقعیت.
