Si un potenciómetro es básicamente un divisor de voltaje, ¿por qué se hacen en diferentes valores?

Es cierto que la tensión de salida de potenciómetros similares en la misma posición con diferentes resistencias generales será la misma en una impedancia infinita . Es lo mismo que decir "si no sacamos ninguna corriente" .

Ahora a menudo ese es el caso (o casi el caso de que no hay diferencia). Digamos que lo estamos utilizando para establecer un parámetro en un gran engranaje de control. Es casi seguro que lo primero que hará el equipo de control es amortiguar la señal, es decir, pasarla a un amplificador que no la amplifica, pero que no consume corriente y aumenta la intensidad. Versión actual de la señal disponible. En este caso, realmente no importa mucho cuál sea el valor general del potenciómetro, y es probable que encuentre que es lo más fácil y barato de fabricar.

Sin embargo, digamos que elegimos no hacer eso. Echa un vistazo al siguiente circuito:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Digamos que estamos tratando de variar el brillo de una bombilla de 100 Ohmios alimentada por 12V. Podríamos intentar hacer esto como en el esquema. Digamos que el potenciómetro está a medio camino. Esperamos 6V a través de la bombilla, lo que da una corriente de bombilla de 6/100 = 60mA. Sin embargo, lo que realmente obtenemos es diferente. La corriente para la bombilla tiene que fluir a través de la "mitad superior" del potenciómetro - 5kOhms y luego se divide entre los 5kOhms inferiores y la bombilla de 100 Ohm. El siguiente dibujo muestra este redibujado como resistencias separadas para mostrarle lo que está pasando.

^{simular este circuito}

Intentemos calcular la tensión en la lámpara y, por lo tanto, la corriente a través de ella. Vamos a utilizar la ecuación de divisor potencial pero con la resistencia inferior calculada utilizando la fórmula resistencias en paralelo , calculada tomando R2 y la bombilla en paralelo. Esta resistencia = \ $ \ frac {1} {\ frac {1} {5000} + \ frac {1} {100}} \ $ = 98 ohmios (o aproximadamente).

Así que ahora, hacemos nuestro cálculo de divisor potencial:

\ $ V_ {out} = V_ {in} \ left (\ frac {98} {98 + 5000} \ right) = 12 \ left (\ frac {98} {98 + 5000} \ right) = 0.23 Voltios !!! \ $

Eso está muy lejos de lo que queríamos, y nuestra corriente (que queríamos tener 60 mA) ahora es de 0.23 / 100 = 2.3 mA. ¿Entonces qué pasó? Bueno, las ecuaciones que usé lo muestran, pero efectivamente la corriente que tomamos en nuestra carga parcialmente "cortó" la mitad inferior del potenciómetro.

Si repite esta ecuación con una carga de 1 Meg Ohm, verá que casi no hay diferencia y la tensión de salida es bastante grande en 6V. Las resistencias más grandes tiran menos corriente y, por lo tanto, cargan menos la salida, dejando la tensión de salida exactamente donde la queríamos. Sin embargo, no puede simplemente decir "hagamos que todas nuestras bombillas tengan una resistencia de 1 Meg Ohm", o los voltajes requeridos para obtener energía de ellos serían enormes. Recuerde que \ $ Power = \ frac {V ^ 2} {R} \ $, por lo que para el mismo voltaje, cuanto mayor sea la resistencia de la carga, menor será la potencia que consume.

Otra cosa a tener en cuenta es que cuando calculas resistencias en paralelo, la respuesta siempre es más pequeña que la resistencia más pequeña del conjunto. Esto es útil cuando compruebas los resultados.

La salida circuito abierto de un divisor de voltaje es solo una función de la relación de las dos resistencias. Ambos resistores pueden escalarse por el mismo factor arbitrario y el voltaje de salida del circuito abierto seguirá siendo el mismo.

Sin embargo :

1. La carga en la fuente es inversamente proporcional a la resistencia total. Esta es la corriente que fluye a través de la olla, y no tiene nada que ver con la ubicación del grifo. Un potenciómetro de 10 kΩ y un potenciómetro de 10 across a través de un suministro de 12 V le proporcionarán una salida ajustable linealmente de 0 a 12 V en las mismas posiciones del potenciómetro. Sin embargo, incluso sin nada conectado a la salida de cada bote, el primero extraerá 1.2 mA del suministro y disipará 14.4 mW, mientras que el segundo extraerá 1.2 A del suministro y 14.4 W.

2. La impedancia de salida es la combinación paralela de las dos resistencias. En cualquiera de los dos extremos, la impedancia de salida es 0, pero cuando el pot se ajusta al medio, es 1/4 del valor del pot. Una olla de 10 kΩ a través de un suministro de 12 V apagaría 6 V con una impedancia de 2,5 kΩ en su posición central. Eso está bien si se incluye en muchos A / D, por ejemplo, pero no es bueno si necesita extraer una corriente significativa de este 6 V. Por ejemplo, con 1 mA extraído de la salida del potenciómetro de 6 V, el voltaje bajaría (1 mA ) (2.5 kΩ) = 2.5 V, lo que da como resultado solo 3.5 V. Si acortas la salida de 6 V a tierra, solo obtendrás 2.4 mA.

Dependiendo de la aplicación, podría tener 0,1 voltios o 250 en todo el elemento del bote, podría estar dispuesto a aceptar 1W de energía quemada en el elemento, o tal vez 10uW sea tanto como usted esté dispuesto a aceptar.

Su resistencia de salida al mirar el limpiaparabrisas varía de 0 \ $ \ Omega \ $ en cada extremo a R / 4 \ $ \ Omega \ $ para una resistencia del elemento del bote de R \ $ \ Omega \ $.

Por ejemplo, un dispositivo alimentado por batería, 5V a través del elemento, 0-5V desde el limpiaparabrisas. Podría estar dispuesto a aceptar un sorteo actual de 50 uA, por lo que debe elegir un bote de 100 K. Ahora la resistencia al mirar el limpiaparabrisas variará de 0 a 25K. Si ese es un problema (supongamos que causa problemas de linealidad) es posible que deba colocar un amplificador de búfer en el limpiaparabrisas.

Como otro ejemplo, tiene un ajuste de voltaje de enfoque de 400 VCC para un CRT. Es posible que no esté muy preocupado por el consumo de energía, ya que está alimentado por la red, pero la serie de macetas aisladas que desea usar solo es válida para 500 mW. De acuerdo con la ley de Watt, eso significa que la resistencia más baja que puedes elegir es de 320K, pero generalmente los botes vienen en una secuencia de 1-5-2-10-50-20, por lo que puedes elegir 500K. También puede elegir 1M o 2M o 5M, pero la salida de voltaje del limpiador no será tan "rígida" por lo que cambiará más con la carga. Compensaciones

Como otro ejemplo más, es posible que esté ajustando la desviación en un amplificador de termopar y tenga un rango de ajuste de +/- 2 mV, por lo que puede elegir una olla de resistencia muy baja, digamos 100 ohmios. Si no es lo suficientemente bajo, puede colocar una resistencia de 10 ohmios en paralelo con el elemento.

Una cosa acerca de las tolerancias de la olla es que normalmente son bastante desagradables. No es un gran problema si tiene fuentes de voltaje rígido en cada extremo (como nuestros ejemplos de 5V y 0V) pero si forman parte de una cadena de resistencia como en una disposición de puente, entonces una tolerancia de +/- 20% puede ser una molestia. Si puede tolerar una mayor resistencia al mirar el limpiaparabrisas, puede elegir un recipiente de mayor valor y derivarlo con una resistencia del 1% para que la tolerancia del elemento / resistencia combinada sea mucho mejor. Por ejemplo, un potenciómetro de tolerancia del 20% de 200 ohmios en paralelo con una resistencia de 1% de 10 ohmios tendrá una tolerancia en la resistencia paralela combinada de aproximadamente +/- 2%.