Das Einstellen der Lautstärke des Soundsystems, das Festlegen der Position des Fingers auf dem Touchscreen und das Bestimmen des Aussehens einer Person in einem Auto sind nur einige Beispiele für die Verwendung variabler Widerstände im Alltag. Die Fähigkeit, den Widerstand zu ändern, ist die Fähigkeit zur Wechselwirkung, so dass variable Widerstände in vielen Dingen zu finden sind. (Alles, was Sie über Festwiderstände wissen müssen, wurde in einem früheren Artikel beschrieben. )

Die Prinzipien sind die gleichen, aber es gibt einige Möglichkeiten, die Spannung zu trennen. Überlegen Sie, was den Kern von Nonius, Rheostaten, Membranpotentiometern, resistiven Touchscreens sowie Biege- und Spannungssensoren ausmacht.

Potentiometer

Potentiometer sind in der Tat Spannungsteiler. Dies ist eine Methode zum Teilen einer bestimmten Spannung in kleinere Werte. Das Potentiometer (grau) hat laut Diagramm drei Anschlusspunkte. Die mittlere ist eine Variable (durch einen Pfeil gekennzeichnet) und berührt das Widerstandsmaterial im Inneren irgendwo an einem der Punkte des erweiterten Widerstands.

Die Spannung zwischen dem einstellbaren Punkt und einem der verbleibenden (Enden des Widerstands) wird durch den Widerstand zwischen ihnen bestimmt. Wenn nur zwei Punkte verbunden sind, erhalten wir einen variablen Widerstand oder Rheostat.

Auf dem Foto - ein Potentiometer mit einem zylindrischen Drehknopf. Ein runder Lautstärkeregler aus Kunststoff an Ihrem Soundsystem verbirgt eines dieser Potentiometer. Achten Sie auf drei Kontakte, von denen die Mitte mit einem variablen Punkt verbunden ist. Das Foto zeigt ein neues Potentiometer. Und hier ist ein Artikel darüber, wie ich ein solches Gerät an einem Verstärker aus einer Dose Erdnussbutter verwendet habe.

Wie ändert sich der Widerstand des Potentiometers?

Potentiometer können einen linearen oder logarithmischen Widerstandsbereich haben. Linear bedeutet, dass sich der Widerstand beim Drehen des Knopfes linear ändert. Wenn Sie es um ein Viertel drehen, ändert sich der Widerstand um ein Viertel.

Wenn dies jedoch mit dem Lautstärkeregler geschieht, scheint es uns, dass die Lautstärke zu schnell wächst. Dies ist auf die Eigenschaften der Wahrnehmung von Geräuschen durch das Gehirn zurückzuführen. Daher ist es besser, ein Potentiometer für den Lautstärkeregler zu verwenden, dessen Widerstand sich logarithmisch ändert. Die Grafik zeigt, wie sich die Lautstärke ändert, wenn Sie den Knopf für lineare und logarithmische Potentiometer drehen. Einige Potentiometer liefern nur ein pseudo-logarithmisches Wachstum und sind billiger als diejenigen, die einen echten Logarithmus ergeben. Sie bestehen aus zwei linearen Teilen, die bei einer Drehung von 50% auftreten. Ihre Arbeit spiegelt sich auch im Zeitplan wider.

Das logarithmische Verhalten wird durch Ändern der Form des Widerstandselements erreicht - seine Breite ändert sich über die gesamte Länge. Daher werden Potentiometer häufig in lineare Verengung und logarithmische Verengung unterteilt.

Eine andere Art von Potentiometer ist der Abstimmwiderstand oder Trimmer. Sie sind kleiner und werden auf elektronischen Platinen verwendet. Man wird normalerweise einmal oder sehr selten eingestellt - nur um die Schaltung zu kalibrieren.

Trimmer

Equalizer

Nicht alle Potentiometer arbeiten mit Rotation. Sie können in Form von Schiebereglern wie auf dem Foto mit einem Equalizer erstellt werden. Solche Schieberegler sind anfällig für Schmutz, der ihre Arbeit stört - genau das ist das Problem, das auf der Tastatur auf dem Foto aufgetreten ist (dies ist meine Tastatur, und ihre Schieberegler sind wirklich schwer zu bewegen).

Rheostat

Wie bereits erwähnt, wird das Potentiometer beim Anschließen von nur zwei Kontakten häufig als Rheostat bezeichnet. Rheostate werden normalerweise für hohe Ströme und natürlich nicht nur zur Lautstärkeregelung verwendet.

Um mit hohen Strömen zu arbeiten, werden sie normalerweise mit einem Draht hergestellt, der um einen isolierten Kern gewickelt ist, entlang dessen ein Gleitkontakt verläuft. Erinnern Sie sich an das Symbol des Potentiometers, das drei Kontakte verwendet hat. Da wir hier zwei Kontakte verbinden, verwenden wir ein anderes Symbol. Widerstand mit einem Pfeil (nicht verbunden) quer. In der Abbildung unten sehen Sie zwei Versionen dieses Symbols - gemäß IEEE- und IEC-Standards.

Membranpotentiometer

Das Membranpotentiometer besteht aus einer flexiblen dielektrischen, oft transparenten Membran mit einem unten angebrachten Widerstandsstreifen.

Darunter befindet sich eine Basis, auf deren Oberfläche ein leitender Pfad aufgebracht ist. Wenn ein Finger oder ein anderes Objekt die Membran berührt, berührt der Streifen die Spur. Infolgedessen tritt an den Kontakten des Streifens Spannung auf. Es hängt davon ab, wo der Streifen die Spur berührt hat. Die Schaltung hier ist dieselbe wie die allererste Schaltung auf der Seite für das Potentiometer.

Der Widerstand des SoftPot-Membranpotentiometers von der Sparkfun-Website variiert linear von 100 Ohm bis 10 kOhm bei einer Nennleistung von 1 W.

In dem Fall, in dem der Kontakt nicht konstant ist (zum Beispiel tritt er nur auf, wenn er mit einem Finger gedrückt wird), ist ein Pull-up-Widerstand in der Schaltung erforderlich (zum Beispiel 100 kOhm). Einige Membranpotentiometer haben jedoch einen Magneten oder einen Gleitkontakt, der immer auf die Membran drückt und einen konstanten Kontakt aufrechterhält.

Resistiver Touchscreen

Der resistive Touchscreen ähnelt einem Membranpotentiometer, auf beiden Schichten befindet sich nur resistives Material und das Material ist transparent. Die Frontmembran ist flexibel und auch transparent, so dass ein Finger oder Stift darauf drücken und Kontakt herstellen kann. Die Technologie wurde in einigen billigen Handheld-Computern oder Kinderspielzeug verwendet. Es wird immer noch verwendet, aber die Revolution des Smartphones war auf kapazitive Bildschirme zurückzuführen, für die keine flexible Membran erforderlich ist.

Bei einem resistiven 4-Draht-Touchscreen wird Spannung an die oberste Schicht angelegt und das Ergebnis von unten gelesen, und somit wird die X-Koordinate gelesen. Dann geschieht alles umgekehrt und die Y-Koordinate wird erhalten. All dies geschieht in Millisekunden, und der Bildschirm wird kontinuierlich abgefragt.

Alle Berechnungen werden von der Hilfssteuerung durchgeführt. Widerstandsbildschirme reagieren nicht so schnell wie kapazitive, und für eine hohe Genauigkeit ist normalerweise ein Stift erforderlich. Wird in sehr billigen Smartphones verwendet.

Drucksensor

Drucksensoren bestehen aus einem leitenden Polymer, in dem sich leitende und nicht leitende Partikel befinden. Es befindet sich zwischen zwei miteinander verflochtenen, aber nicht verbundenen Leitern. Durch Drücken des Polymers auf die Leiter entsteht ein Kontakt. Durch Erhöhen der Kraft oder des Druckbereichs wird die Leitfähigkeit erhöht und der Widerstand verringert. Ohne Drücken kann der Auslegungswiderstand mehr als 1 MΩ betragen, und die Genauigkeit liegt normalerweise bei etwa 10%. Dies reicht für den Einsatz in Musikinstrumenten, Prothesen, Sensoren für die Anwesenheit einer Person in einem Auto und tragbarer Elektronik.

Flexible und erweiterbare Sensoren

Ein flexibler Sensor ist ein Widerstandsmaterial wie Kohlenstoff, das auf einer flexiblen Membran abgeschieden wird. Wenn sich der Sensor biegt, dehnt sich das Material und der Widerstand nimmt proportional zum Biegeradius zu. Nach einer der Spezifikationen kann sich der Widerstand eines flachen Sensors von 10 kOhm verdoppeln, wenn er um 180 Grad gebogen wird, wenn beide Enden verbunden sind. Ein häufiges Beispiel sind Finger in Spielhandschuhen, beispielsweise im Nintendo Power Glove-Controller (in einem der Projekte wurde er gehackt, um einen Quadrocopter zu steuern). Das Biegen der Finger führt zu einer Änderung des Widerstands, die den Grad der Biegung anzeigt.

Der Zugsensor arbeitet nach dem gleichen Prinzip, nur sein Widerstand nimmt mit der Spannung zu. Die Gummikordel mit Carbon sieht aus wie eine Bungee-Schnur. Nach einem Beispiel mit Adafruit zu urteilen, ändert eine 6-Zoll-Schnur mit einem Widerstand von 2,1 kOhm, wenn sie auf 10 Zoll gedehnt wird, den Widerstand auf 3,5 kOhm. Ein anderes Beispiel ist ein leitfähiges Gewinde aus Stahlfasern, die mit Polyester gemischt sind, und es gibt auch Sensoren in Form von Gummibändern oder Gürtel.

Widerstand in Bewegung: Was Sie über variable Widerstände wissen müssen