Czym jest potencjometr?
Potencjometr to rezystor nastawny, który różni się od zwykłego rezystora liczbą wyprowadzeń: zwykły rezystor ma dwa, a potencjometr trzy.
Jego struktura wygląda następująco:
- skrajne wyprowadzenia – połączone ze ścieżką o stałej rezystancji;
- suwak (ślizgacz) – zapewnia kontakt elektryczny z wybranym punktem na ścieżce oporowej;
- oś – umożliwia ręczne przemieszczanie suwaka po powierzchni ścieżki.
Suwak dzieli ścieżkę na dwa szeregowo połączone rezystory (R1 i R2), tworząc dzielnik napięcia. Między jednym skrajnym wyprowadzeniem a środkowym (suwakiem) mamy R1, a między drugim skrajnym i środkowym – R2.
Zasada działania
Gdy napięcie U jest przyłożone do skrajnych zacisków potencjometru, prąd płynie przez całą ścieżkę oporową. Obracając pokrętłem (w potencjometrze obrotowym), suwak zmienia swą pozycję, zwiększając wartość jednego rezystora i zmniejszając drugiego. Powoduje to płynną (zwykle liniową) zmianę napięcia wyjściowego.
Napięcie wyjściowe Uwy (na suwaku) zależy od położenia suwaka i opisuje je wzór:
Uwy = Uin × R1 / (R1 + R2)
Suma R1 i R2 jest stała i równa całkowitej rezystancji potencjometru, natomiast ich stosunek zmienia się wraz z ruchem pokrętła.
Najpopularniejsze wartości
Najczęściej spotykane wartości potencjometrów to 10 kΩ i 5 kΩ. Wybór zależy od zastosowania oraz wymagań obwodu (m.in. obciążenia i zakresu prądów).
Instrukcja podłączenia potencjometru
Krok 1 – przygotowanie komponentów
Przygotuj następujące elementy:
- potencjometr obrotowy,
- płytkę stykową,
- przewody połączeniowe,
- zasilacz lub mikrokontroler (np. Arduino) dostarczający napięcie zasilania.
Krok 2 – podłączenie do płytki stykowej
Wepnij potencjometr w płytkę stykową tak, aby wszystkie trzy nóżki znalazły się w osobnych rzędach i nie były ze sobą zwarte.
Krok 3 – połączenie wyprowadzeń
Potencjometr posiada trzy nóżki, które należy podłączyć w następujący sposób:
| Wyprowadzenie | Przeznaczenie | Podłączenie |
|---|---|---|
| Jedno skrajne wyprowadzenie | Masa | GND (ziemia) |
| Drugie skrajne wyprowadzenie | Zasilanie | 5 V (napięcie zasilające) |
| Środkowe wyprowadzenie (suwak) | Wyjście sygnału | Wejście analogowe mikrokontrolera (np. A0 w Arduino) |
Ważne – jedną skrajną nóżkę połącz z masą (GND), drugą skrajną z zasilaniem (+5 V), a środkową (suwak) z wejściem analogowym.
Krok 4 – sprawdzenie połączeń
Przed włączeniem zasilania upewnij się, że wszystko jest poprawnie podłączone:
- wizualnie sprawdź wszystkie połączenia,
- upewnij się, że żadne przewody się nie krzyżują,
- zweryfikuj prawidłowe umieszczenie potencjometru w płytce stykowej.
Ważne wskazówki
Obciążenie wyjścia
Podany wzór na napięcie wyjściowe obowiązuje, gdy wyjście potencjometru nie jest obciążone lub gdy rezystancja obciążenia jest znacznie większa od R1 i R2. Najlepiej podłączać wyjście do wejścia wzmacniacza operacyjnego lub wejścia analogowo-cyfrowego mikrokontrolera.
Tolerancja elementu
Tolerancja wykonania potencjometrów wynosi zazwyczaj do 20%, dlatego zmierzona rezystancja może różnić się od wartości nadrukowanej na obudowie. Jest to normalne i nie świadczy o uszkodzeniu nowego elementu.
Testowanie potencjometru
Aby sprawdzić sprawność potencjometru, użyj omomierza i wykonaj poniższe kroki:
- Podłącz omomierz między skrajne wyprowadzenia i sprawdź, czy zmierzona rezystancja jest zbliżona do wartości nominalnej.
- Następnie podłącz omomierz między suwak a jedno ze skrajnych wyprowadzeń.
- Obracaj powoli oś – obserwuj płynną zmianę rezystancji od zera do maksimum.
- Jeśli zmiana jest płynna, bez nagłych skoków i przerw, potencjometr jest sprawny.
Typ potencjometru
Aby odróżnić potencjometr liniowy od logarytmicznego, podłącz omomierz między środkowe i skrajne wyprowadzenie, a następnie ustaw oś w okolicach połowy zakresu. Jeśli odczyt to około połowa rezystancji nominalnej, potencjometr jest liniowy; jeśli nie – jest logarytmiczny (większość zmiany zachodzi w niewielkim fragmencie ruchu).
Praktyczne zastosowanie z Arduino
Po podłączeniu potencjometru do Arduino (zgodnie z instrukcją powyżej) odczytasz wartość funkcją analogRead(). Arduino zwraca liczby z zakresu 0–1023, gdzie 0 odpowiada 0 V, a 1023 odpowiada napięciu odniesienia (np. 5 V).
Napięcie zmienia się płynnie wraz z ruchem pokrętła, co pozwala precyzyjnie sterować parametrami w projektach elektronicznych, takimi jak regulacja jasności LED, sterowanie silnikiem czy zmiana częstotliwości sygnału.
