Логарифмические потенциометры: Потенциометр: линейный или логарифмический? / workshop / Jablog.Ru — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Апгрейд гитары: замена потенциометров — статьи для гитаристов от Струнки.ру

Главная — О нас — Статьи и обзоры — Апгрейд гитары: замена потенциометров

Мы продолжаем серию статей о гитарном апгрейде и сегодня поговорим о том элементе, на который большинство желающих усовершенствовать свое звучание обращают внимание, к сожалению, только в самый последний момент – речь пойдет о потенциометрах.

Что такое потенциометр и зачем он нужен?

Потенциометр – это часть гитарной электроники, благодаря которой мы можем плавно регулировать тон и громкость инструмента. С технической точки зрения потенциометры представляют собой резистор с переменным сопротивлением. Например, значение сопротивления в 250 кОм в технических характеристиках обозначает, что наш резистор сможет изменять его в диапазоне 0…250 000 Ом.

При монтаже электроники потенциометры располагаются в цепи между выходом гитары и заземлением. Соответственно, выкрученная наполовину ручка громкости урезает сигнал пополам: одна половина идет на выход, а вторая – на «землю».

Аналогичным образом функционирует и ручка тона – с тем лишь отличием, что урезается сигнал высоких частот благодаря установке дополнительного конденсатора. Помимо этого, регулятор тона не устанавливается напрямую между датчиками и выходом – он, скорее, представляет собой составную часть потенциометра громкости.

Как выбрать потенциометр для гитары?

Итак, углубимся в теорию. Когда ручка громкости выкручена на максимум, сопротивление в потенциометре составляет 0 Ом. Однако чисто технически он не исчезает из схемы и непрерывно функционирует, пропуская больше частот на выходной сигнал и практически нулевое количество сигнала в землю. На практике выходит, что чем большее сопротивление имеет потенциометр, тем меньшее количество частот он урезает и тем меньше влияет на тон гитары.

Первая аксиома, которую следует знать: потенциометры с большим сопротивлением звучат ярче. Это может быть практически незаметно, но это так.

Именно по причине возникновения подобных потерь большая часть крупных производителей, например, именитые CTS, начали выпускать потенциометры «без нагрузки». Их особенность состоит в том, что потенциометр выключается из схемы при выкручивании громкости на максимум – так сигнал со звукоснимателя идет напрямую на выход.

По той же причине большинство хамбакеров на гитару устанавливаются в сочетании с потенциометрами на 500 кОм, а синглы – с 250 кОм. Хамбакеры обычно имеют менее звонкий тон, и желательно, чтобы на выход попадал более яркий сигнал, что и обеспечивает наличие резистора с большим порогом сопротивления. Интересный факт: на винтажных Fender Telecaster устанавливались потенциометры на 1000 кОм, что делало их звучание максимально ярким и резким. Это нравилось далеко не всем гитаристам, но была придумана интересная фишка: если громкость прибрать на 5-10%, то гитара начинает звучать действительно необычно!

Типы гитарных потенциометров

С сопротивлением потенциометров картина относительно ясна, теперь поговорим о типах потенциометров. Существует их очень много, но в качестве гитарных нас будут интересовать только линейные и логарифмические. При повороте ручки громкости они работают по-разному:

Линейные изменяют ее линейно и равномерно — обозначаются B, см. график ниже;
Логарифмические меняют громкость менее равномерно: в средних значениях, при повороте ручки, громкость изменяется меньше, чем в крайних значениях (1-2 или 9-10) — обозначаются А, см. график ниже.

По сути, большинство специалистов сходятся во мнении, что

логарифмические потенциометры лучше подходят для тех гитаристов, которым нужно часто управлять динамикой звука.

Для такого же тонкого управления динамикой линейный потенциометр потребует большего хода, его нужно будет больше крутить. Аналогична ситуация и с ручками тона.

Перед началом апгрейда изучите уже установленные потенциометры. Многие музыканты говорят, что разницы между маленькими и большими потенциметрами нету, однако мы рекомендуем заменить маленькие на полноразмерные – по опыту они более плавно управляются, служат дольше. Мини-модели устанавливаются обычно на недорогих серийных гитарах – заменив потенциометры, вы сразу ощутите разницу в звуке. В крайнем случае, на маленькую деку рекомендуем устанавливать маленькие потенциометры от CTS.

Наконец, поговорим о том, какие бренды предлагают купить потенциометры и какие из них имеют наиболее высокое качество.

Alpha (Тайвань/Корея)

Качественные потенциометры с невысокой ценой – успешно конкурируют с продукцией от DiMarzio и CTS. Обычно используется в гитарном оборудовании (кабинеты, процессоры, педали эффектов и т.д.), но в последние годы стали популярны и среди гитарных мастеров и любителей апгрейда. Рекомендуем как один из бюджетных вариантов апгрейда электроники и поиска «своего звука».

CTS (США)

Одни из признанных лидеров рынка – имеют более высокую цену, но и, соответственно, более высокое качество. Надежные, имеют плавный ход, не шуршат даже после нескольких лет активной игры. Устанавливаются на большинство серийных инструментов ценовой категории выше среднего – Fender, Gibson, Jackson и т.д.

DiMarzio (США)

Один из самых главных конкурентов CTS – продукция высокого качество и с высокой долговечностью. В ассортименте различные конструкции потенциометров, сама электроника быстро и комфортно устанавливается, максимально удобна для пайки.

Hosco (Япония)

Достаточно молодой и набирающий обороты бренд предлагающий потенциометры мини- и полноразмерные потенциометры, а также модели пуш-пул. При достаточно высокой цене предлагает истинное японское качество электроники и невероятно легкий ход. Используются во многих современных кастом-мастерских.

Выводы

Итак, основные моменты, которые следует учитывать при замене потенциометров:

Разница между дешевыми китайскими потенциометрами и дорогими моделями от известных брендов есть: и в звуке, и в удобстве пользования, и в долговечности. Стоит лишь помнить, что разницу эту заметят далеко не все.
Замена потенциометра может кардинально изменить возможности гитары – достаточно вспомнить хотя бы концентрические потенциометры (смешивают звучание двух датчиков) или пуш-пулл переключатели (делают отсечку катушке в датчиках). При этом замена потенциометра займет даже у новичка не более 10 минут, а стоимость комплектующих – не сильно ударит по карману.
Большинство серийных гитар ценовой категории «ниже среднего» оснащены очень плохими потенциометрами – с ними вы не получите плавного хода, будете терять частоты, а через полгода-год использования с большой вероятность услышите шуршание и треск при регулировке звука.

По материалам статьи Максима Иванова для Kombik.com.

Апгрейд гитары: потенциометры — Блог — Kombik.com

21 июля 2012 | Максим Иванов

Привет! Тема сегодняшней статьи — гитарные потенциометры. Для тех из вас, кто не знаком с этим словом, это такие штучки под крышками крутилок, которые управляют громкостью и тоном. Верьте или нет, но эти ребята влияют на ваш звук, причём очень основательно. Сопротивление, плавность хода и его глубина, общее качество изготовления — всё это сказывается на звучании вашей гитары. Давайте разберёмся, почему так происходит.

Как потенциометры работают в вашей гитаре.

Сам по себе потенциометр — это резистор с переменным значением сопротивления от 0 до n Ом, где n – значение сопротивления потенциометра. Так что, если у вас потенциометр на 500 кОм,он соответственно может работать в любом значении от 0 до 500 000 Ом. Этот переменный резистор подключается между выходом вашей гитары и землёй. Когда вы играете с ручкой громкости на максимуме, сигнал полностью идёт на выход гитары, если ручка громкости убрана в ноль, сигнал полностью уходит в землю. Если где-то между 0 и 10 — в землю идёт только часть сигнала. Ручка тона работает по схожему принципу, только между землёй и потенциометром ставится конденсатор, который пускает высокие частоты только в землю. Также ручка тона не подключается напрямую между звукоснимателем и выходом из гитары, это, скорее, часть схемы с ручкой громкости.

Вот самые частые вопросы, которые нам задают: Как влияет на тон величина сопротивления потенциометра? Зачем вообще выпускают разные потенциометры с разным сопротивлением? Какой потенциометр мне использовать в моей гитаре?

Постараюсь объяснить. Когда ручка громкости повёрнута на максимум, сопротивление между звукоснимателем и выходом из гитары равно 0 Ом. Но на самом деле, потенциометр из схемы никуда не исчезает и в этот момент он тоже работает. Просто в этом случае он не пускает в землю определенные частоты. Своего рода низкочастотный фильтр, похожий на ручку тона, только для сверх-высоких частот. Чем больше сопротивление потенциометра, тем больше сопротивление между звукоснимателем и землёй, и тем меньше на тон влияет этот фильтр. Потенциометры на 500 кОм звучат ярче, чем на 250 кОм.

Компания CTS а также некоторые другие производители выпускают так называемые потенциометры «без нагрузки». Они работают таким образом, что когда ручка громкости повёрнута на максимум, потенциометр выключается из схемы, таким образом сигнал от датчика идёт напрямую на выход гитары.

Теперь становится понятным, почему большинство хамбакеров работают в паре с 500 кОм потенциометрами, а сингловые датчики — с 250 кОм. Обычно хамбакеры звучат не так ярко как синглы и чем больше высоких попадёт на выход из гитары, тем лучше. Это вовсе не означает, что это единственная схема, просто так повелось при производстве гитар и это уже давно стало стандартом. Одна вещь, которая может показаться странной — ручки громкости в старых телекастерах, там используются резисторы на 1 МОм. Так между землёй и и звукоснимателем почти нет сопротивления, и почти все частоты попадают на выход. В телекастерах из-за этого очень яркий звук, который не все любят, но есть одна интересная фишка. Если ручку громкости немного прибрать, гитара звучит так, как ее никакой ручкой тона не настроишь. Попробуйте!

Ну вот, возникла еще одна проблема. Когда вы прибираете громкость, высокие частоты немного срезаются и сигнал в целом становится темнее . С одной стороны это круто — вы получаете звук, который нельзя было бы получить в других ситуациях просто с ручкой тона. Эту особенность ценят любители винтажного звука и гитар, но большинство современных гитаристов хотят, чтобы звук был максимально честным и прозрачным, независимо от того, в каком положении находится ручка громкости. Этот вопрос можно решить довольно просто. Берется конденсатор и/или резистор, подключенные параллельно ко входу и выходу потенциометра. Самый популярный комплект — это 0.001µf конденсатор и 150кОм резистор , подключенные параллельно. Для разных звукоснимателей бывают разные сочетания резисторов и конденсаторов. Также существует много мнений по поводу того, что лучше звучит. Так что есть смысл использовать гугл, если вдруг вы захотите полезть в такие дебри гитарного звука.

Типы потенциометров

Итак, с уровнем сопротивления разобрались. Вообще существует много разновидностей потенциометров, но нас гитаристов интересуют только две: линейные и логарифмические. Эти два работают по-разному, когда вы крутите ручку громкости. Линейный потенциометр, как вы уже догадались, изменяет громкость линейно. Если бы нужно было нарисовать график увеличения громкости в зависимости от сопротивления потенциометра, это была бы прямая линия под углом 45 градусов к осям, или y=x.

Логарифмический потенциометр увеличивает громкость более быстро, самые большие изменения происходят где-то между значениями 9 и 10 потенциометра, где 10 — максимум. Убирая громкость дальше, падение уровня громкости все менее заметно. Природа человеческого слуха такова, что логарифмические потенциометры звучат как линейные. Если вы часто пользуетесь ручкой громкости, управляя динамикой звука, вам нужен логарифмический потенциометр. С линейным потенциометром для получения того же результата придётся довольно сильно крутить ручку громкости, требуется больший ход. То же самое в случае с потенциометрами тона. Логарифмические звучат более естественно и их нужно меньше крутить. Некоторые спорят с этим относительно ручки тона, но в целом, по крайней мере, начёт ручки громкости мнения сходятся. Я рекомендую использовать логарифмические потенциометры в гитаре, хотя и те и другие будут работать как надо и ничего вам не испортят.

1. Alpha

Давайте взглянем на бренды. Для начала посмотрите какие потенциометры стоят в вашей гитаре, если они маленькие — их надо менять. Полноразмерные потенциометры звучат лучше, более плавно управляются и служат дольше. Мелкие обычно используют, чтобы сэкономить на производстве. Разницу вы сразу почувствуете, если поставите что-то вроде DiMarzio, Alpha или CTS. Если места в гитаре мало, попробуйте мини-потенциометры CTS, они работают довольно хорошо.

2. CTS

Большинство серийных гитар нижнего ценового диапазона комплектуются дерьмовыми потенциометрами. Там идёт экономия на каждой мелочи, резисторы имеют разброс по сопротивлению в +/-20%, работают они не всегда плавно. Если у вас стоит 500 кОм потенциометр, на деле это может быть 480 или даже 448. Так что, если вы видите в вашей гитаре какой-то noname китайский — меняйте без разговоров. И конденсаторы тоже меняйте. Звук станет лучше. Про звукосниматели вы и сами знаете.

Потенциометры CTS используются в гитарах Fender, а Alpha обычно используются в гитарном оборудовании. А вот DiMarzio проще всего купить в России. Цены вполне адекватные, потенциометры надежные и работают как надо.

3. DiMarzio

В последние годы появились производители гитарных потенциометров типа Alessandro и Bourns, это категория «бутик», там более крутой контроль качества и отбор по жёстким параметрам (+/- 5%). Они как правило выпускаются в закрытых корпусах, которые предотвращают попадание пыли и грязи, тем самым избавляя вас от хруста в звуке, разрабатываются они с учетом особенностей человеческого слуха и звучат максимально плавно и естественно.

4. Alessandro

В целом звук — штука субъективная. Если меня спросят, есть ли разница между потенциометром за 50 долларов и за 10, я скажу «да». Но далеко не все это могут услышать и почувствовать, не говоря уже о том, чтобы за это заплатить. Так что если вы не сильно заморачиваетесь тюнингом вашей гитары, ставьте что-то стандартное. Лично я пользуюсь CTS для громкости и DiMarzio для тона.

5. Bourns

Поменять потенциометр — это порой может быть самый простой способ улучшить звук вашей гитары. Можно поставить push/pull переключатель, который будет отсекать катушки или переключаться между последовательным и параллельным вариантом соединения датчиков, есть также концентрические потенциометры, которые позволяют смешивать звучание двух звукоснимателей, а также круглые переключатели позиций датчиков — как в гитарах PRS. Потенциометр вы можете заменить буквально за пару минут и все что вам нужно это паяльник. Стоят они недорого, попробуйте новые и сравните со старым. Как мы всегда советуем — доверяйте только своим ушам. Кто знает, вдруг ваша гитара зазвучит так, как до сих пор не звучала. Стоит того, не правда ли?

Характеристика резистора для пассивного регулятора громкости

Давайте по простому разберемся, какая кривая зависимости сопротивления от угла поворота должна быть у переменного резистора для пассивного регулятора громкости. Того самого резистора, который обычно ставят на входе усилителя мощности, чтобы плавно регулировать громкость.

Содержание / Contents

Откуда это все пошло, эти кривые и функциональные зависимости? По видимому все это началось от кривой зависимости человеческого слуха к изменению уровня сигнала. То есть с какой громкостью наши уши воспринимают приходящий звук в зависимости от его уровня.
А зависимость эта логарифмическая: человеческое ухо имеет логарифмическую (близкую к логарифмической) зависимость восприятия звука. То есть наше ощущение громкости пропорционально десятичным логарифмам взятым от мощности звука. График чувствительности уха приблизительно такой:

Зависимость изменения сопротивления резистора обычно отсчитывается от угла поворота движка этого резистора. И у резистора для пассивного регулятора громкости (с плавной регулировкой) должна быть именно показательная (обратно логарифмическая) характеристика.

Точность повторения этой кривой совсем не обязательна. Надо просто чтобы было рядом. Если применить регулятор с прямой (линейной) зависимостью, то громкость резко возрастает в начале вращения и почти не изменяется при движении ручки в конце.
Таким образом, если взять и сложить кривую зависимости слуха и кривую изменения сопротивления резистора, получиться ровная (прямая или очень близкая к ней) линия, и регулировка на слух будет восприниматься плавно.

В целом получается логарифмический регулятор громкости — регулятор, имеющий обратную логарифмическую зависимость между углом поворота ручки и изменением громкости.Дополнение от if33:

Со временем требования к многообразию регулировочных характеристик потенциометров были сведены к трем, наиболее часто применяемым функциональным зависимостям: линейной, логарифмической и обратнологарифмической. Они указываются на корпусе потенциометра наряду с его номиналом, и обозначаются так:

буква А (кириллица, отечественный стандарт) или буква В (латиница, западный стандарт) соответствует линейной зависимости сопротивления;
буква Б (кириллица, отечественный стандарт) или буква С (латиница, западный стандарт) соответствует логарифмической кривой сопротивления;
буква В (кириллица, отечественный стандарт) или буква А (латиница, западный стандарт) соответствует обратнологарифмической зависимости сопротивления.

Как определить функциональную характеристику переменного резистора?
Ну во-первых они все маркируются. «Аудио-резисторы» производства СССР (и видимо дружественных стран) шли с буквой «В» (русская буква В), импортные же резисторы (с той же характеристикой) маркируются буквой «А» (латинская А).
Если с маркировкой проблемы или Вы ей не доверяете, легко проверить характеристику можно с помощью любого тестера. Берете переменный резистор, располагаете его так, как он будет стоять в Вашем устройстве. Т.е. осью к себе. И ищете тестером где у него крайние выводы. Если выводы найдены правильно, то вращение оси не должно (никак) влиять на показания тестера. А показывать тестер должен тот номинал (или близкий), что написан на корпусе. Если резистор одинарный то третий вывод — это вывод движка. Если сдвоенный, то придется немного повозиться в зависимости от конструкции. Конструкция резисторов может быть разная.
Вот несколько, что попались:

Берем резистор (ну например №3) и начинем находить где у него что. У него сзади написано А50К. Резистор импортный, значит буква А — это обратно логарифмическая (показательная) характеристика. 50К — это 50ком.
И даже если надписи нет, все это очень легко измерить, а заодно и найдем нужные нам выводы.

Вращаем мы регуляторы (как правило) по часовой стрелке, т.е. слева направо. Разделим резистор на 2 половинки, левую и правую.Относительно движка. Левую и правую часть определяем вращением ручки влево и вправо. В крайнем левом положении прибор должен показать 0 ком (измерять нужно между движком и крайним выводом). Это левая часть. И наоборот. Теперь нужно поставить движек (ось) в среднее положение и измерить сопротивление между левой половинкой резистора и движком. Потом сопротивление между движком и правой половиной.

Итак, что я намерил: 2-ой и 6-ой выводы (если считать слева) — это выводы концов одного резистора из пары. Прибор показывает 47,2 кОм.
А вывод 1 — вывод движка. Сопротивление между выводом движка и выводом левой части = 8,1 кОм. Между движком и выводом правой части = 39,1 кОм. Разница большая. Это и есть резистор нужный нам. Все сходится.
3-й и 5-й — выводы концов второго резистора. Прибор показывает 46 кОм. 4-й — это вывод движка второго резистора. Ну и сопротивления соответственно 8 кОм и 38 кОм.

Ну и для наглядности и чтобы не забыть рисую простенькую картинку. На каком нибудь кусочке бумаги. Типа такой:

Характеристика резистора для пассивного регулятора громкости

Помечаю начало движения (синенькая точка, эти выводы потом соединяться с землей). А в дальнейшем такую картинку использую для разводки платы. Очень удобно.

А если будет наоборот (левая половина больше правой) или они приблизительно равны, то такие переменники в регулятор громкости не пойдут. Правда если половинки равны (это переменик с линейной характеристикой), то с некоторой доработкой схемы включения использовать можно. На слух будет не очень заметно, но это не полноценная замена.

Вот собственно и все, резистор найден, выводы помечены, можно его включать в тракт звука.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Дмитрий (Dimonos)

г.Минск

Мне 48 лет паяльник в руки взял еще в школе, в году где то 1978, Начал с акустики. Самоучка-радиотехнического образования нет.
Сначала занимался довольно активно,теперь не хватает времени. Сконструировал и изготовил несколько удачных АС (из 10-15 неудачных). Затем пошли кассетные магнитофоны,автомагнитолы,ремонт и настройка акустики и их совместной «жизни» с усилителями.

В данный момент активно «физически» «радио» не занимаюсь, только теория, проекты. Помогаю друзьям и товарищам.

Измерительной аппаратуры нет (только осцилограф и компьютер).

Увлекаюсь… книги разного направления и тематики: фантастика, детективы… Ну не знаю, что сказать.

Уделяю особое внимание доработке (доводке конструкций).
Никакой комерцией по радио не занимался.
Пришел, наверное, чтобы поделиться чем то удачным и приобрести больше знаний и опыта.

Электронный компонент:Потенциометр — Онлайн справочник

Перевод: Максим Кузьмин (Cubewriter) Контакты:</br>* Skype: cubewriter</br>* E-mail: [email protected]</br>* Максим Кузьмин на freelance.ru

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Черновик

Потенциометры бывают самых разных видов и используются практически повсеместно (к примеру, для управления громкостью звука на радиоприемнике). По сути, потенциометр – это регулируемый вручную резистор с тремя контактами. Ниже показано, как выглядят некоторые типы светодиодов:

Обозначения

В схемах потенциометры обозначаются одним из этих символов:

Как работает потенциометр?

Потенциометр оснащен 3 контактами. Два из них (синий и зеленый) подключены к резистивному элементу, а третий (черный) – к движку.

Потенциометр может работать как реостат (т.е. как регулируемый резистор) или как делитель напряжения.

Реостат

Чтобы использовать потенциометр как реостат, понадобится всего два контакта: центральный и один внешний. В этом случае позиция движка будет определять сопротивление в цепи:

Если у нас потенциометр на 10 кОм, это значит, что максимальным сопротивлением реостата будет 10 кОм, а минимальным – 0 Ом. То есть, меняя положение движка, вы можете получить значение между 0 Ом и 10 кОм.

Делитель напряжения

Потенциометр также можно использовать в качестве делителя напряжения. В этом случае понадобятся все три контакта потенциометра. Один из внешних контактов будет подключен к GND, другой – к VCC, а центральный – к контакту, который будет выдавать напряжение.

Когда потенциометр используется в качестве делителя напряжения, позиция движка будет определять то, каким будет выходное напряжение. Если ваш потенциометр будет подключен как делитель напряжения, то на схеме он будет отображаться так:

Как правило, делитель напряжения используется, чтобы понизить напряжение.

Выходное напряжение можно рассчитать при помощи следующей формулы, использующей закон Ома:

Vвых = Vcc x (R2 / R1 + R2)

Зависимость между перемещением движка и сопротивлением

Один из главных концептов, связанных с потенциометрами – это зависимость между перемещением движка потенциометра и создаваемым сопротивлением. Исходя из этой зависимости потенциометры бывают линейными и логарифмическими.

Линейные потенциометры

Это самый распространенный вид потенциометров. У них зависимость между перемещением движка и создаваемым сопротивлением является линейной. Это значит, что если выставить движок в среднюю позицию, выходное напряжение будет равняться половине напряжения, проходящего через потенциометр. Подробнее смотрите на картинке ниже:

Потенциометры с линейной зависимостью помечаются буквой «B».

Логарифмические потенциометры

Это нелинейные потенциометры, и они используются, к примеру, в устройствах для управления аудиосигналом. Помимо потенциометров с нормальной логарифмической зависимостью есть также потенциометры с обратной логарифмической зависимостью. Оба типа показаны на картинке ниже:

Потенциометры с логарифмической зависимостью обозначаются буквой «A».

Когда не помогает ЦАП. Цифровые потенциометры в деталях. Часть первая / Хабр

Прогресс не обошёл стороной не только велосипед. Сегодня традиционные переменные и подстроечные резисторы в очень многих приложениях уступают место цифровым сопротивлениям. В англоязычных источниках их называют digital potentiometer, RDAC или digiPOT. Область применения этих устройств гораздо шире регулировки уровня звукового сигнала. В частности они приходят на помощь в очень многих случаях, когда требуется изменять параметры обратной связи, что трудно реализовать с помощью традиционных ЦАП.

Особенно эффективно их применение в связке с операционными усилителями. Так можно получить регулируемые усилительные каскады, преобразователи разного рода величин, фильтры, интеграторы, источники напряжения и тока и многое многое другое. Словом эти очень недорогие и компактные устройства могут быть полезными каждому разработчику электроники и радиолюбителю…

Изначально я хотел написать краткую статью, но в результате углубленного изучения темы материал с трудом уместился в две части. Сегодня я постараюсь рассказать об архитектуре данных устройств, их возможностях, ограничениях использования и тенденциях развития. В заключении вскользь затрону тему областей применения, поскольку конкретные примеры практической реализации схем на их основе будут рассмотрены во второй части. МНОГО примеров!

Лично я за последние пять лет с успехом применял цифровые сопротивления в нескольких своих разработках, надеюсь что данный цикл статей окажется полезным для многих и поможет вам решать многие задачи более изящно и просто, чем сегодня. Людям, далёким от разработки электроники данная статья может просто расширить кругозор, показав как эволюционируют под натиском цифровых технологий даже такие простейшие вещи, как переменные резисторы.

P.S.Так получилось, что уже вышла ещё одна статья из этой серии и в ней пример всего один, зато подробно разобранный. Для остальных обещанных примеров придётся писать третью.

Архитектура.

Для того, чтобы понять как работает данное устройство обратимся к функциональной схеме. На ней изображена аналоговая часть цифрового 8 битного сопротивления.

Основа прибора — 255 резисторов одинакового номинала и выполненные по технологии КМОП двунаправленные электронных ключи. Цифровое значение в интервале 0-255 записывается в регистр с которого подаётся на дешифратор. В зависимости от значения, сохранённого в регистре, срабатывает один из ключей, подключающий средний вывод W к выбранной точке в линейной матрице сопротивлений Rs. Ещё два ключа служат для подключения крайних выводов А и В. С их помощью прибор может переходить в неактивный режим.

Выводы А и В — аналоги крайних выводов переменного сопротивления, W — среднего вывода к которому у обычных переменных резисторов крепится движок.

Возможные схемы включения также аналогичны традиционным переменным сопротивлениям…

Рассмотрим как устанавливается требуемое сопротивление на примере 10 килоомного резистора. Для начала вычислим значение каждого из резисторов сборки, необходимых для формирования такого сопротивления Rs=10000/256=39,06 Oм. Допустим, мы пытаемся регулировать сопротивление между выводами W и B. Для получения нуля запишем это значение в управляющий регистр, но вместо желаемого нуля получим сопротивление в 100 Ом. Почему? Дело в том, что каждый из контактов прибора имеет своё внутреннее сопротивление и в рассматриваемом случае оно равно 50 Ом, поэтому и минимальное значение, которое можно получить с помощью данного потенциометра равно не нулю, а ста Омам — сопротивлению контактов W и B. Записав в регистр единицу получим 50+50+39=139 Ом.

В общем случае вычислить сопротивление между выводами W и B в зависимости от значения регистра D можно по формуле:

где:

D — значение регистра от 0 до 255
Rab — номинальное сопротивление
Rw — сопротивление одного контакта

Нетрудно догадаться что сопротивление между выводами W и А вычисляется как

Интерфейсы подключения.

Рассмотрим теперь функциональную диаграмму всего устройства, имеющего интерфейс I2C.

Тут некоторые вопросы может вызвать только вывод AD0. Он предназначен для возможности применения в одном канале I2C одновременно двух потенциометров. В зависимости от того, находится ли на нём логический ноль или единица, меняется адрес устройства на шине I2C. Схема подключения двух микросхем на одну шину показана ниже.

Кроме интерфейса I2C, для управления данными приборами часто используется SPI интерфейс. В этом случае также существует возможность управления несколькими устройствами по одной шине. Для этого они объединяются в цепочку. Например так:

В данном режиме буферный регистр записи значений работает как сдвиговый. Каждый новый бит поступает на вход DIN и по стробу с SCLK записывается в его младший разряд. Одновременно бит старшего разряда выходит наружу через вывод SDO и переходит в следующий прибор в цепочке. После того, как записана информация во все устройства, поступает импульс стробирования SYNC, по которому новые значения регистров всех приборов входящих в цепочку перезаписывается из буферного в рабочий регистрор. Очевидный недостаток подобного решения — не существует способа записать информацию в отдельно взятый прибор. Для любого изменения значений требуется обновить содержание регистров во всей цепочке.

Для решения подобного рода проблем, а так же экономии конечной цены решения изготавливают микросхемы, включающие в свой состав два, четыре и даже 6 цифровых сопротивлений одновременно.

Рабочие напряжение и ток

Пожалуй, самым существенным недостатком первых разработок было ограниченное напряжение, допустимое на выводах. Оно не должно превышать напряжения питания которое могло лежать в диапазоне от 2.7 до 5.5В, а главное не могло уходить в отрицательную область, из-за чего применение микросхем ограничивалось устройствами с однополярным питанием. Первым делом инженеры решили проблему двуполярности. Так появились приборы, способные работать как от однополярного напряжения вплоть до 5,5 Вольт, так и поддерживающие режим двуполярного питания вплоть до ± 2.75В. Затем стали появляться версии с максимальным питанием ±5.5 и даже ±16,5(до 33 вольт однополярного у AD5291/5292). Конечно по этому параметру традиционные сопротивления до сих пор сильно выигрывают, но для подавляющего большинства схем и 33 вольт вполне достаточно.

Тем не менее, какое бы максимальное напряжение не поддерживал прибор, в случае если имеется возможность его выхода за пределы допустимого, следует применить хотя бы простейшую защиту с помощью диодов или супрессоров.

Ещё одной серьёзной проблемой является низкий максимальный рабочий ток цифровых сопротивлений, который обусловлен в первую очередь их малыми размерами. Без риска деградации с течением времени средний постоянный ток для большинства моделей не должен превышать 3 мА. В случае, если протекающий ток имеет импульсный характер, его максимальное значение может быть выше.

Борьба за точность. Технология управляемого хаоса

К сожалению, существующая технология изготовления допускает возможность отклонения сопротивления интегральных резисторов, применяемыx в цифровых сопротивлениях, вплоть до 20 процентов от номинала. Однако, внутри одной партии и тем более одного конкретного прибора разница сопротивлений не превышает 0.1%. Для того, чтобы повысить точность установки, производитель стал измерять сопротивление резисторов как минимум на каждой пластине и прописывать в энергонезависимую память каждой из микросхем не номинальное, а реальное сопротивление, которое получилось в ходе производства, с точностью до 0.01 процента. Подобный механизм позволяет в частности в микросхемах AD5229/5235 вычислить реальную точность установки сопротивления c погрешностью недостижимой даже в многооборотных подстроечных резисторах — 0.01 процент. Основываясь на этом можно скорректировать операцию декодирования цифрового кода в сопротивление. Предположим, что элементарное сопротивление имеет значение 100 Ом. Тогда, чтобы выставить сопротивление в 1K вы устанавливаете в цифровом регистре 10. Но если в реальном приборе сопротивления имеют отклонение от номинала в большую сторону и равны 110 Ом, то при уровне 10 вы получите 1,1K. Однако, считав реальное значение сопротивления микроконтроллер может пересчитать код и подаст в действительности на дешифратор вместо десяти код 9. Тогда мы получим в реальности 9*110= 990 Ом.

Кроме этого, AD запатентовала технологию калибровки значения сопротивлений с точностью 1%. К сожалению, я так и не смог найти информации каков её механизм работы.

Для увеличения дискретности установки сопротивления были разработаны приборы с 10 битным дешифратором, обеспечивающие 1024 шага регулировки. Дальнейшее увеличение этого параметра можно достичь используя последовательное или параллельное соединение двух цифровых сопротивлений с разным номиналом.

Температурная стабильность

Тут всё совсем не плохо. Применение резисторов, изготавливаемых по плёночным технологиям позволяет достичь уровня дрейфа не превышающего 35ppm/°C (0,0035%). Существуют приборы с термокомпенсацией, температурный дрейф которых находится на уровне 10ppm/°C. По этому параметру цифровые сопротивления превосходят многие движковые аналоги. Для приложений, в которых данный параметр не актуален, можно выбирать более дешёвые приборы с полупроводниковыми резисторами у которых дрейф находится на уровне 600 ppm/°C.

Рабочий температурный диапазон большинства приборов от ADI находится в пределах от -40°C до +125°C, что достаточно для подавляющего большинства приложений.

Ряд доступных сопротивлений.

Конечно, тут не наблюдается такого разнообразия как у традиционных движковых резисторов, тем не менее есть из чего выбрать. Таблица ниже иллюстрирует зависимость доступных сопротивлений от разрядности прибора.

Искажение сигнала

Основные искажения, сигнала вносимые цифровыми усилителями можно разделить на два класса.

Гармонические искажения или на западный манер total harmonic distortion (THD).

Эти искажения возрастают с увеличением приложенного напряжения. Получить представление о их типичных значениях можно из следующей таблицы, составленной для микросхем AD9252…

В отдельных случаях этот вид искажений может возрастать до -60 dB

Искажения вызванные нелинейностью АЧХ.

Контактные площадки, электронные ключи и сами элементарные сопротивления имеют конечную паразитную ёмкость. В результате цифровые сопротивления являются своеобразным фильтром ФНЧ и на высоких частотах их сопротивление сигналу увеличивается.

Влияние этого эффекта возрастает с увеличением сопротивления прибора. В таблице ниже показано на какой частоте наблюдается ослабление сигнала на 3 децибела для разных сопротивлений разных номиналов.

Для большей наглядности приведу ещё графики зависимости передачи сигнала от установленного уровня сопротивления для микросхем AD5291 с разными номиналами 20 и 100 килоом.

Таким образом, получается что чем выше номинал сопротивления, тем ниже его рабочая частота.

“Фишечки” эволюции

Производители пытаются сделать работу с прибором наиболее комфортной, изобретая разные приятные мелочи. В результате цифровые сопротивления обзавелись внутренней энергонезависимой памятью, как однократно, так и многократно программируемой.

Главное её предназначение — хранения начального значения сопротивления, которое автоматически устанавливается сразу после включения питания. Первые модели электронных резисторов устанавливались при подаче питания в среднее положение, потом появилась дополнительная ножка для сброса в ноль, затем уровень стало можно задавать с помощью записанного в память значения. В наиболее продвинутых моделях в память можно записать несколько предустановленных значений, между которыми потом пользователь может быстро переключаться нажатием кнопок.

Кстати о кнопках — в некоторых моделях добавили две кнопочки для пошагового увеличения / уменьшения сопротивления.

Кроме этого, появился интерфейс для подключения энкодеров.

Что бы ещё улучшить?

Можно пофантазировать в каком направлении будет развиваться прогресс в производстве цифровых сопротивлений.
Для достижения большей точности может измениться система коммутации.

Например, добавив в традиционную схему всего одно сопротивление в параллельном включении, ну хорошо, два. Ещё одно в верхнее плечо для симметрии — можно увеличить точность установки сопротивлений в два раза! Объединение же в одной корпусе двух приборов даст возможность увеличения дискретности и точности в несколько раз.

Введение в корпус простейшего микроконтроллера, управляющего дишифратором позволит на основе реального значения полученных сопротивлений создать программу переключения для установки сопротивления прибора с очень большой точностью — 0.1% и выше. Интегрировав в такие приборы датчик температуры можно ввести компенсацию для сохранения линейности в очень широком температурном диапазоне. Возможно появление аналогов частотнокомпенсированных сопротивлений для HiFi аппаратуры, которые будут представлять из себя несколько сопротивлений в одном корпусе. Одно из них будет использоваться для регулировки уровня громкости, а другие для частотной компенсации.

Области применения

Конкретные схемотехнические решения на основе цифровых сопротивлений я приведу в следующей части статьи, пока же просто рассмотрим области применения.

Конечно, прежде всего приходит на ум усилители с регулируемым коэффициентом усиления.

В результате повышения точности установки значений, стало возможным применение электронных сопротивления в схемах управления уровнем усиления инструментальных усилителей.

Автоматическое или программное изменение контрастности жидкокристаллического индикатора можно организовать с помощью электронного сопротивления номиналом 10 Килоом.

На основе цифровых сопротивлений легко реализовывать управляемые фильтры. Фильтры высоких порядков часто требуют по несколько задающих резисторов одинаковых номиналов. Это очень удобно реализовать с помощью приборов, содержащих несколько сопротивлений в одном корпусе, поскольку в этом случае мы получаем отличную повторяемость. На рисунке приведена упрощённая схема простейшего управляемого ФНЧ.

Логарифмический усилитель, со сравнительно высоким напряжением питания, на основе AD5292.

Программно управляемый стабилизатор напряжения.

Линейный ряд от ADI

В заключении приведу полную список доступных на сегодня электронных потенциометров от компании Analog Devices. При этом следует отметить, что подобные приборы выпускает далеко не только эта фирма. Например, MAXIM также давно делает неплохие микросхемы.

Для начала приборы, которые не поддерживают программирование пользователем.

В заключении программируемые приборы. При выбора конкретной модели стоит обращать внимание на то что они бывают как однократно программируемыми, так и поддерживающими репрограммирование. Причём большое количество циклов обеспечивают только микросхемы с памятью выполненной по технологии EEPROM.

На этом заканчиваю обзор. Следующая статья будет посвящена рассмотрению практических схем с применением цифровых сопротивлений.

P.S. Так получилось, что уже вышлаещё одна статья из этой серии и в ней пример всего один, зато подробно разобранный. Для остальных обещанных примеров придётся писать третью.

Потенциометры

(Руководство для начинающих по горшкам)

Потенциометры (Руководство по горшкам для начинающих)

Продукты Elliott Sound

Руководство по потенциометрам для начинающих

верхний

Указатель статей

Основной индекс

Содержание

Введение

Скромный потенциометр (или горшок, как его чаще называют) представляет собой простой электромеханический преобразователь.Он преобразует вращательное или линейное движение оператора в изменение сопротивления, и это изменение (или может быть) использовано для управления чем угодно — от громкости Hi-Fi системы до направления огромного контейнеровоза.

Горшок в том виде, в каком мы его знаем, изначально назывался реостатом (или реостатом в некоторых текстах) — по сути, переменным резистором с проволочной обмоткой. Множество различных типов сейчас довольно удивительно, и новичку (в частности) может быть очень сложно понять, какой тип подходит для данной задачи.Тот факт, что для одной и той же задачи можно использовать довольно много разных типов горшков, значительно усложняет задачу — свобода выбора в лучшем случае сбивает с толку, когда вы не знаете, каковы на самом деле варианты выбора или почему вы должны их делать. Эта статья не охватывает все аспекты горшков, но представляет собой введение в предмет. Для тех, кто хочет узнать больше, посетите веб-сайты производителей и ознакомьтесь со спецификациями и доступными типами.

Самые первые переменные резисторы представляли собой либо блок из углерода (или другого резистивного материала) со скользящим контактом, либо коробку, заполненную гранулами углерода, с винтом с резьбой для сжатия гранул.Чем больше сжатие, тем меньше сопротивление, и наоборот. Они редко встречаются в современном оборудовании, поэтому мы ограничимся более распространенными типами .

Обратите внимание, что на некоторых электролизерах и на большом количестве веб-сайтов вы, скорее всего, увидите резистор или электролизер, описанный (например) как 10 кОм или 10 кОм. Символ «ω» представляет собой версию Omega (Ω) в нижнем регистре и и обычно используется, потому что система (или набор символов веб-сайта) не определена должным образом и не поддерживает должным образом греческие символы… или вообще. В общем, это, вероятно, происходит потому, что автор не знает, как встраивать символы, или не знает, какой набор символов им следует использовать. Что касается готовой продукции, это, вероятно, связано с тем, что штамповочный пресс просто не имеет доступного характера. Если вы видите «W» или «ω», это часто (но не всегда) означает сопротивление. Таким образом, вы всегда должны учитывать контекст, когда используется символ, поскольку он может (и изменяется) в зависимости от предмета.

Основные кастрюли и ручки

Стоит взглянуть на несколько доступных распространенных типов горшков.На рис. 1 показан набор обычных электролизеров — как для монтажа на печатной плате, так и для панельного монтажа.

Рисунок 1 — Некоторые примеры горшков

Обратите внимание, что они не в масштабе, хотя относительные размеры достаточно близки. Помимо различных форм и размеров корпуса, существует также множество стандартных размеров монтажных отверстий и валов. Наверное, самый распространенный из всех — тот, что в центре картинки. Панельное крепление, горшок диаметром 25 мм (1 дюйм). Использует монтажное отверстие 10 мм (3/8 дюйма) и имеет отверстие 6.Стержень 35 мм (1/4 «). Эти горшки используются у нас — почти без изменений — 50 или более лет.

В оставшейся части показаны некоторые из множества доступных вариантов. Типы валов с рифленым валом обычно называют «метрическими», но подходят для стандартной ручки 1/4 дюйма — хотя и с небольшим люфтом (это меньше, чем идеальная посадка, но приемлемо, если установочный винт достаточно затянут). Метрические горшки также доступны в круглых форматах 16 мм и 25 мм.

Большинство поворотных кастрюль имеют угол поворота 270 градусов от одного крайнего положения к другому.Таким образом, «однооборотный» банк на самом деле является устройством только на 3/4 хода, несмотря на название. Есть некоторые другие поворотные типы с углом всего 200 градусов или около того, а некоторые специальные типы могут иметь меньше этого значения.

Стандартный схематический символ горшка показан слева. Вы увидите, что многие люди настаивают на использовании зигзагообразных линий для резисторов и горшков, Я не делаю и не делаю по крайней мере 40 лет, так что не ждите, что я начну снова сейчас (

).Чуть позже мы рассмотрим множество способов стандартный горшок может быть соединен проволокой, а также некоторые дополнительные пояснения к используемому «закону» или конусу. Проект 01 имеет был на этом сайте уже долгое время, и это простой и эффективный способ создать почти логарифмическую конусность из линейного горшка — но я забегаю вперед Вот.

Во-первых, нам нужно продолжить рассмотрение основных типов (и вы думали, что приведенной выше небольшой выборки было достаточно ). Ну как говорится… «Вы еще ничего не видели!»

Ручки
Прежде чем мы рассмотрим другие типы горшков, сделаем небольшой пример ручек. Да, я знаю, что все видели ручки, но диссертация по горшкам была бы неполной, если бы я не включил «пользовательский интерфейс».

Рисунок 2 — Некоторые примеры ручек

Из них особого упоминания заслуживает только один — тот, что слева. Это многооборотный нониус (в данном случае аналог) для стандартного горшка.Обычно они используются с прецизионными проволочными или токопроводящими пластиковыми горшками, а также на оборудовании, где требовались очень точные (и повторяемые) настройки. Они дорогие, но в свое время были практически незаменимыми. Теперь цифровой панельный измеритель дешевле и считается гораздо более «высокотехнологичным» — это прогресс, но за счет «старого мира» очарования механического устройства. И да, вы все еще можете их получить!

Остальные — совершенно обычные ручки, и опять же, это лишь очень небольшой образец тех, что доступны от множества производителей.Самые дешевые ручки из пластика, но они доступны с латунными вставками, из твердого алюминия (матовый, анодированный и т. Д.), Пластиковые внутренние части с тонкой алюминиевой внешней оболочкой или просто вставкой. Вы даже можете купить ручки из массива дерева для аудиофилов, опционально покрытые специальным лаком, который призван заставить вас думать, что звук улучшился (подталкивание-подталкивание, подмигивание-подмигивание ). Список бесконечен, но на этом я закончу.

Подрезки
И, конечно же, есть триммеры (также известные как триммеры или пресеты) — горшки, предназначенные для приложений «установил и забыл».Они используются для «подстройки» значения резистора и обычно используются для калибровки инструментов, установки тока смещения на усилителях мощности и множества других областей, где нельзя полагаться на схему с фиксированными значениями, чтобы дать точное усиление. , выходное напряжение или ток. Естественно, можно использовать обычный горшок панели, но он намного больше, и никакая калибровка или управление настройкой не должны быть доступны для всех, чтобы с ними можно было возиться по своему усмотрению.

Рисунок 3 — Некоторые стили триммера

Это очень небольшая выборка из имеющихся.Первый и четвертый — многооборотные, и их следует использовать, когда требуется очень точная настройка. Поскольку они запечатаны, они относительно невосприимчивы к заражению, и для всех приложений, кроме самых тривиальных, следует использовать их вместо открытых типов (№2 и №5). Подстроечные резисторы (как показано на рисунке) обычно бывают вертикальными или горизонтальными — выбор обычно зависит от простоты настройки окончательной схемы.

При выборе триммеров рекомендуется использовать триммер, который как можно ближе к удвоению сопротивления, которое вам нужно в идеальных условиях.Например, если вам нужно сопротивление 200 Ом в идеальных условиях, вы можете использовать подстроечный резистор 100 Ом с резистором на 150 Ом последовательно. 200 Ом достигается, когда подстроечный резистор находится в центре, а диапазон регулировки составляет ± 50 Ом. Будут и другие приложения, в которых подстроечный резистор используется таким образом, что вам понадобится полный доступный диапазон регулировки — здесь нет жестких правил, и каждый случай является частью процесса проектирования.

Конус потенциометра

Конусность горшка (также называемая «законом») важна.Нам не нужно беспокоиться о триммерах, так как они почти всегда линейны, и я не знаю поставщика чего-либо, кроме линейных тримпотов. Для всех панельных горшков мы должны знать, как они будут использоваться, и соответственно выбирать правильный тип.

Чаще всего горшок в аудио используется для регулировки громкости. Поскольку наш слух имеет логарифмическую реакцию на звуковое давление, важно, чтобы регулятор громкости обеспечивал плавное изменение от тихого до громкого, чтобы данное изменение положения горшка вызывало одинаковое ощущение изменения громкости на всех уровнях.

Рисунок 4 — Конус потенциометра

Во-первых, термин «конус» требует пояснения. В первые дни, когда требовалось звуковое сужение (логарифмическое или просто логарифмическое), резистивный элемент действительно был суженным, так что он обеспечивал разное удельное сопротивление при разных настройках. Изменяя физическую конусность, можно было заставить горшок обеспечивать точный градиент необходимого сопротивления. По определению, у линейного горшка нет конуса как такового (резистивный элемент имеет параллельные стороны), но этот термин прижился, так что мы могли бы к нему привыкнуть.

Фиолетовая кривая на Рисунке 4 показывает потенциометр с противовращением или обратным звуковым конусом. Они довольно необычны, но раньше использовались для управления балансом с использованием двухсекционного бревна / антилогарифона (обычно называемого двойным бандажом). На графике он показан в основном по процентной ставке, но сейчас это, как правило, исторический компонент.

Все это сужение оказалось довольно дорогостоящим занятием, поэтому производители сэкономили («они не заметят разницы!») И разработали метод использования двух элементов сопротивления с разным удельным сопротивлением и их соединения для создания того, что я упомянул. как конус «Коммерческий журнал».Короче говоря, это не работает (во всяком случае, не должным образом), а разрыв между двумя секциями почти всегда слышен с помощью дешевых горшков «log» или «audio taper».

Проект 01 показал, как это можно исправить, и я объясню логику немного подробнее по мере продвижения. А пока предлагаю вам достать старый горшок и разобрать его, чтобы вы могли точно видеть, что внутри. Я мог бы показать вам несколько фотографий, но нет ничего лучше, чем сделать это самому, чтобы по-настоящему узнать предмет.

Маркировка горшка
Теперь это должно быть очень легко — простой код для обозначения сопротивления и закона розыгрыша не должен никого огорчать, верно? Неправильно! Было бы не так плохо, если бы кто-то не решил его изменить, и даже тогда было бы не так плохо, если бы не было совпадения между «старыми» и «новыми» стандартами … Думаю, вы уже понимаете, к чему все идет.

Конус	Старый код	Новый код	Альтернативный
Линейный	A	B	LIN
Журнал (аудио)	C	A	Журнал
Antilog	F	Н / Д	Н / Д

Разве это не было хорошим делом? Очевидно, что важно проверить, прежде чем делать предположения, иначе вы легко можете выбрать неправильный тип, особенно если вы работаете на старом оборудовании.

По крайней мере, маркировка сопротивления обычно разумна, поэтому банк 100k будет отмечен как 100K — но не всегда. Система кодирования, используемая для конденсаторов, также иногда используется (особенно на небольших подстроечных резисторах), поэтому потенциометр на 100 кОм также может быть помечен как 104–10 с последующими 4 нулями или 100 000 (100 кОм).

Поскольку они являются переменными, существует гораздо меньший диапазон значений потенциометра, почти всегда в последовательности 1, 2, 5. Общие значения для панельных горшков — 1k, 5k, 10k, 20k, 50k, 100k, 500k и 1Meg, и есть также горшки с большим или меньшим сопротивлением, чем в маленьком примере.Есть также некоторые промежуточные значения, такие как 22k, 25k и 47k, и часто некоторые кажущиеся странными значения, которые обычно предназначены для конкретных приложений и могут быть очень дорогими. Такие значения, как 2,5k и 250k, пропали по пути, и их не хватает очень многими дистрибьюторами. Также становится все труднее получить 25k банков. Не все значения доступны в логарифмических и линейных форматах, и в некоторых случаях вы можете даже обнаружить, что для определенного типа вы можете получить их в любом значении, если оно составляет 100k (например).

Тримпоты постигает та же участь. Единственный способ узнать, что вы можете получить от местного поставщика, — это проверить их каталог. На самом деле все доступно, но вам, возможно, придется пройти очень долгий путь, чтобы получить это, или это может быть намного дороже, чем более распространенное значение. Крайне редко вам нужен горшок с определенным сопротивлением, и использование ближайшего из доступных редко вызовет проблемы. Прецизионные горшки обычно имеют очень хорошо определенное общее сопротивление, и изменение сопротивления должно быть абсолютно линейным для каждой единицы вращения.Будьте готовы заплатить дорого — 70 долларов и более — обычное дело.

Переносимость вообще не очень хорошая. Номинальный резистор 10 кОм может иметь указанный допуск ± 20%, поэтому его полное сопротивление может составлять от 8 кОм до 12 кОм. Это не имеет большого значения для одиночной группы, но можно ожидать, что типы двойных групп будут совпадать. К сожалению, не рассчитывайте на это. Линейные горшки обычно лучше подбирать, чем бревна, просто потому, что гораздо проще сделать линейные горшки с разумной степенью точности..

Номинальные значения мощности и напряжения

Для большинства аудиоприложений это не имеет большого значения. Однако во многих других случаях превышение указанных значений может привести к разрушению кастрюли или вас самих! Ни то, ни другое нельзя считать хорошим.

Мощность — Потенциал с номинальной мощностью (скажем) 0,5 Вт будет иметь максимальное напряжение, которое может существовать на горшке до того, как номинальное значение будет превышено. Все номинальные мощности указаны для всего элемента сопротивления в цепи, поэтому максимальная рассеиваемая мощность снижается при уменьшении сопротивления (при условии последовательного или «двухконтактного» подключения реостата).Давайте посмотрим на потенциометр мощностью 0,5 Вт, и для начала объяснения лучше всего использовать 10 КБ.

Если максимальное рассеивание составляет 0,5 Вт, а сопротивление составляет 10 кОм, то максимальный ток, который может протекать через весь резистивный элемент, определяется как …

P = I² * R … следовательно,
I = √P / R … поэтому I = 7 мА

Фактически, 7 мА — это максимальный ток, который может протекать в любой части элемента сопротивления, поэтому, если бы потенциометр 10 кОм был установлен на сопротивление 1 кОм, максимальный ток по-прежнему составлял 7 мА, а рассеиваемая мощность теперь всего 50 мВт, а не те 500 мВт, которые были у нас раньше.В целом, рассеиваемая мощность электролизера должна быть минимальной, поэтому для увеличения срока службы используйте электролизер мощностью 500 мВт при мощности не более 100 мВт.

Напряжение
Здесь есть две отдельные проблемы. Один напрямую связан (по крайней мере частично) с номинальной мощностью и важен для обеспечения того, чтобы срок службы горшка не уменьшился. Знание о другом может спасти вашей жизни (или жизни кого-то другого).

Напряжение на резистивном элементе — Максимальное напряжение на приведенном выше примере потенциометра составляет 7 мА × 10 кОм или 70 В.Это редко (если вообще когда-либо) может быть достигнуто в аудиосистеме, но легко выполняется со многими другими конструкциями. По мере увеличения сопротивления увеличивается и напряжение — потенциометр мощностью 0,5 Вт 1M будет пропускать только 700 мкА при максимальной номинальной мощности, но напряжение, необходимое для создания этого тока, составляет 700 В. Если горшок не рассчитан на то, чтобы выдерживать 700 В через резистивный элемент (что очень маловероятно), он выйдет из строя — может быть, не сегодня или завтра, но в конечном итоге выйдет из строя.

Изготовлены специальные электролизеры (разумеется, на заказ) для высоких напряжений, и стандартные электролизеры никогда не должны использоваться сверх их номинала — конечно, при условии, что вы можете узнать, какой это рейтинг.Если информация недоступна, предположите, что максимальное напряжение для стандартных электролизеров составляет около 100 В (при условии, конечно, что номинальная мощность не превышена).

Диэлектрическое напряжение — Диэлектрические характеристики (изоляция «внутренностей» электролизера от корпуса) особенно важны, если электролизер подключен к неизолированному оборудованию, работающему от сети. Настенные диммеры для ламп и тому подобное — типичные примеры. Обычно это не указывается, но в целях безопасности должно быть не менее 2,5 кВ. Распространенный способ добиться этого — использовать пластмассовый вал с корпусом кастрюли, изолированным от шасси и недоступным для пользователя — , даже если ручка упадет или будет снята ! Этот момент нельзя переоценить.

Большинство стандартных электролизеров будут безопасно выдерживать (возможно) 100 В или около того между резистивным элементом и выводами, а также корпусом и валом. Миниатюрных типов обычно меньше. Никогда, и , не используйте стандартный электролизер с металлическим стержнем для управления оборудованием, работающим от сети, которое не включает трансформатор. Даже если корпус электролизера заземлен, номинальное напряжение между внутренним элементом (элементами) и выводами корпуса часто не указывается и почти всегда полностью не соответствует напряжению сети.Единственный способ обеспечить электробезопасность — использовать кастрюлю с пластмассовым стержнем.

Типы потенциометров
«Но мы это уже рассмотрели, не так ли?» Не совсем — я просто замалчил основы. Теперь мы рассмотрим несколько примеров горшков, которые могут вам встретиться. Во-первых, это резистивный материал и некоторые типовые характеристики …
Материал Метод производства Обычное применение Мощность (тип.)
Углерод Наносится в виде чернил из углеродного состава на изолирующую пластину (обычно на фенольную смолу) Самый распространенный материал, особенно для горшков дешевого и среднего качества.Имеет разумный срок службы, а уровень шума в большинстве случаев вполне приемлемый. (Постоянный ток не должен проходить через какой-либо горшок, используемый для управления звуком) От 0,1 до 0,5 Вт
Cermet Керамический / металлический композит с использованием металлического резистивного элемента на керамической подложке Высококачественные подрезные головки и некоторые традиционные типы монтажа на панели (не очень распространены). Низкий уровень шума и высокая стабильность. Относительно ограниченный срок службы (200 операций типично для триммеров) 0.От 25 до 2 Вт
(или больше)
Проводящий пластик Специальный пропитанный пластик с хорошо контролируемыми характеристиками сопротивления Высококачественные (аудиофильские и профессиональные) горшки, поворотные и линейные (слайдовые). Отличный срок службы, низкий уровень шума и очень хорошее механическое ощущение от 0,25 до 0,5 Вт
Проволочная намотка Изолирующий каркас с намотанным на него проводом сопротивления и скрепленным клеем для предотвращения движения Высокая мощность и практически неограниченный срок службы.Сопротивление является «гранулированным», с дискретными небольшими шагами, а не полностью плавным переходом от одной обмотки сопротивления к другой. Низкий уровень шума, обычно грубое механическое ощущение. от 5 до 50 Вт
(или больше)
Имейте в виду, что приведенный выше список является приблизительным и не предназначен для использования в качестве «последнего слова» о различных типах резисторов или их характеристиках. Во всех случаях, если вы действительно хотите узнать полную информацию о любом из перечисленных, получите данные производителей для горшков — они будут намного точнее (и конкретнее), чем краткие объяснения выше.
Помимо резистивных материалов, существует еще и физический тип электролизера. Я не буду описывать размер и форму, я буду описывать, как горшок устроен механически и электрически.
Привод Конфигурация Тип Типовые применения
Поворотный Одинарный Однооборотный Одноканальные регуляторы для моноблочных усилителей, гитарных усилителей или любого другого элемента, в котором достаточно одного регулятора.
Поворотный Одинарный Многооборотный Прецизионные подстроечные головки для ответственных применений. Диапазон сопротивления составляет от 10 до 25 оборотов привода с отверткой. Есть несколько многооборотных панельных горшков, но они довольно редкие и дорогие. Многооборотные двойные горшки также очень редки.
Поворотный Двойной бандаж Однооборотный Стерео приложения или любое другое место, где желательно изменить два отдельных сопротивления одновременно.Почти все горшки с двумя банками имеют одинаковое сопротивление и конусность, но можно восстановить горшок с двумя банками, используя внутренности, извлеченные из другого горшка той же марки и типа (хотя это не требуется очень часто)
Поворотный Двойной концентрический Однооборотный Обычно используется в (старых) автомобильных радиоприемниках и некоторых потребительских товарах. Они имеют двойные концентрические стержни, позволяющие одному положению горшка обеспечивать (например) объем и «тон». Ручки предназначены для установки на отдельные валы (которые обычно имеют разный диаметр).Приобрести в торговых точках или у производителей в небольших количествах практически невозможно. (Обычно по специальному заказу)
Linear Single Gang Slide Обычно используются как «фейдеры», если они не высокого качества, лучше всего называемые слайд-потами. Они доступны различной длины, от 30 мм до 100 мм и более с линейным ходом. Настоящие фейдеры обычно бывают относительно длинными и обычно из проводящего пластика (и довольно дорогие ).
Linear Dual gang Slide То же, что и выше, но для стереомикшеров.В остальном применяются идентичные комментарии.
Опять же, это упрощенный список. Если вы готовы заплатить за 10 000 единиц, большинство производителей с удовольствием построят для вас тройной горшок с неравными сопротивлениями и разными конусами или восьмирядный горшок, чтобы вы могли построить переменную стерео кроссоверную сеть. Фактически возможна практически любая конфигурация, но по разным причинам она может быть невыполнимой или разумной.
Почти все производители и дистрибьюторы остановились на ограниченном диапазоне «стандартных» значений и типов, исходя из наиболее распространенного использования их продуктов.То, что раньше были доступны другие конфигурации, но были отменены из-за отсутствия постоянных продаж, — это прискорбный факт, вызванный «экономической рационализацией», что в основном означает, что, если они не будут продавать их в больших количествах, они не будут ни производиться, ни производиться. у кого-то есть на складе (если, конечно, вы не готовы платить через нос).
Большинство проблем этого типа можно решить, бросая на них деньги, пока проблема не исчезнет, но немногие из нас могут позволить себе такой подход — кроме того, я думаю, что военные учреждения мира имеют патент на этот метод .
Стандартный одинарный горшок показан на рисунке 5. Важные внешние биты показаны, чтобы вы могли обращаться к ним при необходимости. Я (несколько произвольно) пронумеровал клеммы как 1, 2 и 3. Клемма 2 — дворник. Для «стандартного» регулятора громкости 1 обычно соединяется с землей, вход применяется к 3, а выход берется с 2 (стеклоочиститель), позволяя изменять выход от земли (нет сигнала) до входа (максимальный сигнал) .

Рисунок 5 — Деталь одноразового горшка
Есть также несколько необычных дополнений к списку.К ним относятся кастрюли со встроенными переключателями (которые используются в небольших транзисторных радиоприемниках — подсказка, где взять их, если он вам достаточно сильно нужен). Переключатели могут быть поворотными, поэтому в положении минимальной громкости переключатель выключен, или они могут использовать двухтактный переключатель. В старых автомобильных радиоприемниках часто используется комбинированный переключатель и двойной концентрический потенциометр, так что мощность, громкость и «тон» можно контролировать с помощью одного комплекса регуляторов.
Как и прежде, возможности практически безграничны, ограничиваются только фантазией и бюджетом.Существует несколько механических ограничений, которые не позволят реализовать особую конструкцию, хотя ожидание точного отслеживания на 20-тандемном банке может потребовать слишком многого. Но можно ли это сделать? Но, конечно, «Заходите и оставьте мне свой большой мешок с деньгами, сэр». На самом деле я ожидаю, что немногие производители будут заинтересованы, если вы не размещаете очень большой заказ.
Ах да, чуть не забыл. Моторизованные горшки. Стандартные (или высококачественные) вращающиеся или выдвижные горшки, которые приводятся в движение небольшими двигателями постоянного тока, что позволяет дистанционно управлять ими.Даже дешевый горшок обычно превосходит дорогой «цифровой» регулятор громкости, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что им можно управлять вручную или с помощью пульта дистанционного управления. Они довольно распространены, и даже в некоторых (относительно дешевых) сабвуферных усилителях китайского производства они используются для дистанционного управления. Конечно, не все моторизованные горшки одинаковы, и если вы потратите больше, вы получите лучший горшок, мотор, сцепление и коробку передач.
А! Еще один … Большинство горшков имеют 3 типа клемм, но есть некоторые с отводом на части элемента сопротивления.Это использовалось в старые добрые времена для создания контроля «громкости», когда низкие и высокие частоты увеличиваются на низких уровнях, чтобы компенсировать реакцию нашего слуха на разные уровни. Поскольку попытки подобрать уровень акустической мощности были редкими (если вообще предпринимались), регулировка громкости всегда была неправильной. Чтобы сделать это правильно, требуется, чтобы источник, предусилитель, усилитель мощности и громкоговорители имели известное усиление / чувствительность, и в идеале должен быть включен предустановленный элемент управления, чтобы гарантировать, что система может быть откалибрована.Подавляющее большинство производителей никогда не делали этого — Yamaha, похоже, только производитель , который даже попытался (я не знаю, насколько это было хорошо, никогда не видел системы, которая использовала бы это).
Горшки с центральным краном также использовались с регуляторами тембра. Ответвитель заземлен, поэтому, когда горшок находится в центре, не может быть никакого эффекта от фильтров формирования частоты. У некоторых горшков есть «фиксаторы», либо с одним центральным фиксатором, либо по периметру. Они немного похожи на многопозиционные переключатели, и некоторым людям нравится ощущение щелчка, а другим это не нравится.
Как использовать горшок
Ну, эта часть проста, не так ли? Судя по количеству писем, которые я получаю с вопросом о том, как подключать банки, ответ, очевидно, отрицательный. Поскольку это 3 оконечных устройства (для одной группы), их можно подключить разными способами. Подключение к одному терминалу бессмысленно, так что, по крайней мере, это исключает три «возможности». Тут нужна диаграмма …

Рисунок 6 — Клеммы и соединения потенциометра
Как показано на рисунке 6, потенциометр обычно подключается с использованием всех трех клемм, и я использовал ту же схему нумерации, что и на рисунке 5.Одна клемма (1) заземлена (заземлена) для использования в качестве регулятора громкости — наиболее распространенное использование. Это позволяет полностью повернуть стеклоочиститель до нулевого сигнала для максимального ослабления. Обратите внимание, что если оставить клемму заземления отключенной, все, что у нас есть, — это переменное последовательное сопротивление, эффективность которого будет минимальной в типичной схеме. Однако это все еще обычное использование, но по другим причинам (см. Ниже).
Вращение вала по часовой стрелке (по часовой стрелке — по соглашению, чтобы переместить стеклоочиститель (подключенный к контакту 2) физически ближе к контакту 3 и увеличить (например) объем), выберет другую точку вдоль элемента сопротивления и образует напряжение делитель, поэтому затухание сигнала пропорционально вращению вала.В крайнем положении по часовой стрелке сопротивление последовательно с сигналом близко к нулю, а полное сопротивление потенциометра относительно земли. Затухание при этой настройке равно нулю (при условии нулевого или низкого импеданса источника — это часто упускается из виду!), И это полная громкость (максимальный уровень сигнала).
Импеданс источника обычно не должен превышать 1/10 (0,1) от заявленного сопротивления электролизера. Кроме того, сопротивление нагрузки или импеданс должны быть в 10 раз больше сопротивления электролизера, чтобы не допустить неблагоприятного воздействия на конус.Вы можете (конечно) намеренно нагружать горшок, как описано ниже, но следующий этап все равно должен иметь высокий импеданс, если его импеданс не был включен в ваши расчеты.
Вторая форма подключения — переменный резистор. Не используется в качестве регулятора громкости, но все еще широко используется для других приложений. Обычно (и предпочтительно) соединяют два вывода вместе — стеклоочиститель и один или другой конец. Зачем присоединять дворник к одному концу? Это гарантирует, что горшок не станет разомкнутым, если (когда) он изнашивается или загрязняется пылью.При присоединении дворника к одному концу в цепи всегда будет полное сопротивление потенциометра, и это может предотвратить неисправность цепи в некоторых приложениях.
Фактическое соединение зависит от того, чего вы пытаетесь достичь, и, поскольку существует так много возможностей, я даже не буду пытаться их все объяснять. При использовании в этом режиме его чаще всего называют переменным сопротивлением или переменным резистором — слово «реостат» несколько устарело (мягко говоря) и не является термином, который я использую ни в одной из своих статей.
Чтобы получить представление о различных конфигурациях, которые обычно используются, взгляните на страницы проектов ESP и на других веб-сайтах. Количество возможностей на самом деле не так велико, но люди также используют разные соглашения. Например, в Австралии мы используем термин «против часовой стрелки» или ACW. В США это «против часовой стрелки» или против часовой стрелки. По крайней мере, термин «по часовой стрелке» кажется общим для обеих стран . Естественно, это только два соглашения, и я не уверен в терминологии в других странах, особенно если они не используют английский (и зачем им это, если у них уже есть собственный язык).
Как совершенно неуместная побочная проблема, Интернет меняет это довольно быстро, поскольку большинство веб-сайтов на английском языке.

Рисунок 7 — Регуляторы громкости и баланса
Рисунок 7 предполагает использование бревна для объема. Управление балансом может быть выполнено разными способами, и только один из показанных. Довольно много японского снаряжения используют двойной бандаж для баланса, но элемент сопротивления работает только на половину пути. При установке в центральное положение потерь нет вообще, а вращение в любом направлении ослабляет соответствующий канал, но не влияет на другой.Это еще один вид кастрюли, изготовленной на заказ для определенной цели. Я не знаю ни одного производителя, который бы продавал такой товар через обычные каналы сбыта, поэтому строители домов должны придумывать разные способы достижения тех же (или похожих) вещей. Управление балансом, как показано выше (с показанными значениями), даст ответ, очень похожий на более сложную версию, описанную в следующем разделе.
Изменение закона горшка
Использовать горшки можно обычным способом, а можно отважиться на приключения и добиться большего.Хорошим примером является «Улучшенный регулятор громкости», показанный в Project 01. Другие представленные идеи также показывают, как можно изменить поведение горшка, просто добавив резистор (R). «Идеальное» значение по расчетам составляет 22k для банка 100k, и это дает максимальное отклонение +1,58 и -1,7 дБ от реальной логарифмической кривой. Это контрастирует с исходной статьей, где было предложено 15k, и, хотя ошибка больше (+ 2,89 дБ и -1,12 дБ), общее поведение почти идеальное в тестах прослушивания.

Рисунок 8 — Улучшенный регулятор громкости
Взгляните на регулятор баланса (ниже) в качестве примера. Обычный регулятор баланса требует либо потенциометра (практически невозможно получить), либо одного из специальных типов, обычно используемых в японской бытовой Hi-Fi аппаратуре. Единственный способ получить один из них — это снять его с оборудования — опять же, это практически невозможно. получить от обычных поставщиков-любителей.
Добавьте пару резисторов в двойной линейный потенциометр, и проблема решена.Мало того, что горшок сильно «взвешен по центру», он также будет поддерживать относительно постоянный уровень звука, поскольку баланс изменяется с полного левого на полностью правый. Центральное взвешивание означает, что на протяжении большей части хода горшка баланс слегка смещается, поэтому он обеспечивает очень высокое разрешение вокруг центрального положения — мало требуется только для одного канала (кроме тестирования), но он все еще доступен. Короче говоря, много преимуществ и мало недостатков.

Рисунок 9 — Центрально-взвешенный регулятор баланса
Излишне говорить, что существует множество других конфигураций, которые можно использовать, и это только одна.Значение резистора (RL и RR) довольно важно — оно действительно должно быть 35 кОм для 100 кОм, но ошибка при использовании 33 кОм минимальна (около 0,16 дБ в центральном положении).
Одна из целей схемотехники — использовать доступные компоненты. В этом нет необходимости, если вы производите 10 000 единиц чего-либо, поскольку при таком количестве специальные заказы будут стоить немного или не дороже, чем обычно доступные компоненты. Когда вы делаете один для себя (или, возможно, два — например, один для друга), специально разработанные компоненты не подходят из-за затрат на установку (это могут легко быть тысячи долларов / евро / фунтов и т. Д.). Даже в количестве нескольких сотен доступные компоненты все равно (обычно) дешевле.
Приведенный выше регулятор баланса является примером двойного логарифмического / обратного логарифмического потенциометра, созданного со стандартным двойным бандажным потенциометром и парой резисторов … и он работает лучше, чем коммерческое предложение, даже если вам это удалось. найди один.
Для получения дополнительной информации об этой конфигурации см. Проект 01. Обратите внимание, что, как показано, здесь регулятор баланса не оптимизирован для какого-либо значительного импеданса на выходе, поэтому его производительность изменится, если вы подключите регулятор громкости к выходу.

Рисунок 10 — Создание S-образной кривой для освещения
Другой пример модификации горшка, чтобы заставить его делать то, что вы хотите, показан в проекте LX-800 Lighting Controller. Фейдерам нужна S-образная кривая, чтобы компенсировать нелинейное поведение ламп накаливания и чувствительность нашего глаза к уровням света. Это также достигается с помощью пары резисторов через обычный линейный потенциометр.
Если вам не нравится форма по какой-либо причине, вы можете просто изменить номиналы резисторов и изменить кривую в соответствии с вашими потребностями.Поскольку даже обычные бревенчатые горшки на самом деле не являются логарифмическими, можете ли вы представить себе горшок, который даст вам S-образную кривую? Хуже того, если вы обнаружите, что он не подходит для определенных ламп, вам будет трудно изменить закон, чтобы получить то, что вам нужно. В некоторых случаях это было бы невозможно.
Заключение
Как видно из вышесказанного, горшки не так просты, как вы могли подумать. Добавление резисторов для изменения амплитудной характеристики — только одна из многих вещей, которые вы можете сделать, что не сразу очевидно.Теперь вы также знаете о номинальной мощности и различных используемых материалах сопротивления, поэтому вы сможете использовать кастрюли с большей уверенностью.
Важно помнить, что поскольку горшки в любом случае являются переменными, обычно нет необходимости использовать конкретное значение. Если для схемы требуется банк размером 22k (или 25k), вы почти всегда можете использовать банк 20k, потому что 22k и 25k больше не являются легко доступными значениями от многих поставщиков. Верно и обратное, поэтому, если вы думаете, что они вам понадобятся и можете получить их дешево, 25 тысяч горшков (например) обычно можно использовать везде, где указано 20 тысяч горшков.Хотя некоторые параметры схемы могут незначительно изменяться, это редко становится серьезной проблемой.
Всегда будут исключения из вышеперечисленного, и это также необходимо учитывать в некоторых схемах. Горшки могут быть утомительными при использовании в качестве простых «реостатов», и трудно изменить закон любого горшка, используемого таким образом, без включения активной схемы (например, транзисторов или операционного усилителя). Некоторые схемы могут быть более важными, чем другие, поэтому важно точно понимать, что делает горшок в схеме, которую вы строите.Есть несколько мест, где значение является критическим, но в таких случаях вы можете часто использовать резистор параллельно или последовательно с потенциометром, чтобы получить необходимый диапазон регулировки.
Полезно взглянуть на ассортимент, предлагаемый вашим предпочтительным поставщиком, и, когда это возможно, использовать достаточно распространенные детали. Это значительно упрощает поиск альтернативы у другого поставщика при необходимости. Чем более специализированная деталь, тем дороже она будет, и шанс получить замену через 10 лет невысок.
Указатель статей
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2002. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.
Страница создана и авторские права © 22 января 2002 г. / Обновлено января 2003 г. / 20 апреля 10 — Незначительные обновления, переформатирование изображения. / 15 июня — незначительные обновления, добавлено заключение.

.Потенциометр логарифмического конуса
— Купить потенциометр логарифмического конуса, потенциометр логарифмического конуса, потенциометр логарифмического конуса Продукт на Alibaba.com
0 долларов США.11 — 0,17 доллара США / Кусок | 100.0 шт. / Шт. (Минимальный заказ)
Перевозка:
Служба поддержки Морские перевозки
Время выполнения:
Кол-во (шт.) 1–1000 > 1000
Приблиз.Срок (дни) 7 Торг
.
Лучшие потенциометры и где их использовать
Независимо от того, работаете ли вы с электроникой или играете, в какой-то момент вам захочется отрегулировать поведение вашей схемы с помощью ручки или встретить символ, который выглядит так на схематической диаграмме.
Оба этих символа обозначают потенциометр — первый символ более распространен в Европе, второй — в Соединенных Штатах, — и потенциометр является наиболее распространенным способом регулировки поведения цепи. Но что именно представляет собой этот компонент, как он работает и как часто он используется?

Что такое потенциометр?
Потенциометр (часто называемый неформально «горшок» ) представляет собой трехконтактный резистор с двумя фиксированными соединениями на каждом конце резистивного элемента и третьим соединением «дворник» , которое скользит по поверхности резистивный элемент между двумя фиксированными соединениями.
Это означает, что общее сопротивление между двумя фиксированными соединениями остается неизменным (10 кОм будет обычным значением), а сопротивление между дворником и каждым концом зависит от его положения.
* Изображения предоставлены: ITP Physical Computing, Tom Igoe

Это положение обычно можно изменить, вращая вал, соединенный со скребком, или сдвигая вал, который может двигаться линейно по длине резистивного элемента. Установка «Rotary Pot» обычно используется для регуляторов громкости или баланса на аудиоусилителях — «linear pot» чаще встречается в фейдерах на микшерном пульте.
Также можно найти «многооборотные» поворотные потенциометры , в которых используется либо спиральный резистивный элемент, либо зубчатая передача для обеспечения более точной регулировки — они обычно используются в точном научном оборудовании.

Потенциометры также могут иметь множество других тонких вариаций — потенциометры с «логарифмическими» функциями позиционного сопротивления часто используются в регуляторах громкости звука, «многогнездные» потенциометры управляются несколькими изолированными потенциометрами. одним валом.Они полезны в управлении стереозвуком, когда вы хотите, чтобы каждый сигнал проходил отдельно через потенциометр, но чтобы обеспечить хорошее согласование громкости между каждым каналом.
Одним из существенных вариантов потенциометра является подстроечный резистор или подстроечный резистор . Это, как правило, устройства меньшего размера, которые часто регулируются с помощью отвертки или шестигранного ключа и, как правило, не имеют вала. Они обычно скрыты внутри оборудования и используются для установки точек калибровки или регулировок на заводе и не предназначены для частой регулировки.

Для чего нужны потенциометры?
Как мы уже говорили, потенциометры используются для управления параметрами схемы, но какие общие параметры схемы контролируются таким образом и как? Вот несколько (очень простых) примеров схем, которые могут вдохновить вас! Ни одна из этих схем не идеальна и не предназначена для создания как они есть — они просто показывают, как потенциометр можно использовать в реальной схеме.
1. Регулятор громкости звука
Это очень простой регулятор громкости звука, который подходит для регулировки уровня входящего звука от линейного источника с низким импедансом перед его передачей на дополнительные каскады усиления.Здесь вы можете видеть, что полное входное напряжение подается на клеммы 1 и 3 регулятора громкости, и мы отводим его через стеклоочиститель.
Если мы полностью намотаем дворник на вывод 1, мы получим полное входное напряжение на дворнике. Если мы намотаем его до конца к выводу 3, мы заземлим дворник и ничего не услышим. В промежуточных положениях мы увидим уменьшенную версию исходного сигнала в зависимости от точного положения дворника (и вала, к которому он подключен).
Обратите внимание, что для этой схемы, из-за того, как работает человеческий слух, логарифмический потенциометр придаст наиболее естественное ощущение регулятору громкости и обеспечит лучший контроль при низкой громкости.

2. Генератор с регулируемой частотой
В этой схеме мы используем потенциометр немного иначе. Подключив один из концевых выводов к дворнику, мы эффективно закорачиваем вторую половину резистивного элемента. Это означает, что мы фактически создали переменный резистор из потенциометра.
Эта универсальность является основной причиной того, что вы очень редко видите специальные переменные резисторы (поскольку изготовление потенциометра той же спецификации требует примерно таких же усилий). По мере того, как вы настраиваете потенциометр в этой схеме, частота прямоугольной волны на выходе будет изменяться — вы можете использовать это, чтобы сделать основу синтезатора!
Полезно отметить добавление дополнительного резистора над потенциометром (или переменного резистора, как в этой схеме).Это помогает избежать странного поведения схемы, когда горшок установлен на минимальное значение, путем установки минимального сопротивления между контактами 6 и 7 на 555. Без этого сопротивление между этими двумя контактами может быть очень близко к 0, что не является желательно.

3. Вход в Arduino
Иногда мы хотим сделать что-то более сложное, используя потенциометр. Возможно, вы хотите использовать потенциометр в качестве входных данных для игры, которую вы разрабатываете на Arduino (или аналогичной платформе микроконтроллера).Здесь мы хотим преобразовать положение потенциометра во что-то, что может использовать наш код — возможно, в число, представляющее положение.
Один из способов сделать это — установить потенциометр в качестве делителя потенциала и считывать выходное напряжение в Arduino через один из его аналоговых входных портов. На схеме ниже показано, как это сделать, а ссылка на учебное пособие после перенаправит вас на страницу обучения Arduino с дополнительной информацией и некоторым кодом для начала.

Можно ли использовать электрическую краску для изготовления потенциометра?
Если вы хотите больше узнать об основах потенциометров, одна интересная идея — попробовать сделать один из них.Поскольку нашу Electric Paint легко рисовать и подключать, это полезный инструмент для такого рода исследований.
На самом деле, у нас есть четыре руководства, которые мы раскрашиваем как потенциометр или переменный резистор — посмотрите их ниже!
Создание слайдера RGB Led Color
Создание генератора шума 555
Шумовая книга Джеймса Уокера
Изготовление потенциометра с помощью электрокрасочной краски
Автор: Стефан-Дзисевски-Смит, руководитель отдела технологий
.
Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия
Открытая оболочка наутилуса. Его камеры образуют логарифмическую спираль
Логарифмы или журнала — это часть математики. Они связаны с экспоненциальными функциями. Логарифм указывает, какая степень (или степень) необходима для получения определенного числа, поэтому логарифм является обратной (противоположной) степенью возведения в степень. Исторически они использовались для умножения или деления больших чисел.
Пример логарифма: log2⁡ (8) = 3 {\ displaystyle \ log _ {2} (8) = 3 \}.В этом логарифме основание 2, аргумент 8 и ответ 3.
Наиболее распространенными типами логарифмов являются десятичных логарифмов , где основание равно 10, двоичных логарифмов, , где основание равно 2, и натуральных логарифмов , где основание равно e ≈ 2,71828. ^[1] ^[2]
Логарифмы были впервые использованы в Индии во 2 веке до нашей эры. Первым, кто использовал логарифмы в наше время, был немецкий математик Майкл Штифель (около 1487–1567 гг.).{m-n}}. Это основа для понимания логарифмов. Для Стифеля m {\ displaystyle m} и n {\ displaystyle n} должны были быть целыми числами. Джон Нэпьер (1550–1617) не хотел этого ограничения и хотел диапазон для экспонентов.
Джон Напье работал над логарифмами
Согласно Напье, логарифмы выражают отношения: a {\ displaystyle a} имеет такое же отношение к b {\ displaystyle b}, как c {\ displaystyle c} к d {\ displaystyle d}, если разница их логарифмов совпадает. Математически: log⁡ (a) −log⁡ (b) = log⁡ (c) −log⁡ (d) {\ displaystyle \ log (a) — \ log (b) = \ log (c) — \ log (d )}.Сначала использовалась база e (хотя номер еще не был назван). Генри Бриггс предложил использовать 10 в качестве основы для логарифмов, такие логарифмы очень полезны в астрономии. ^[2]
Связь с экспоненциальными функциями [изменить | изменить источник]
Логарифм указывает, какая степень (или степень) необходима для получения определенного числа, поэтому логарифмы являются обратной (противоположной) степенью возведения в степень.
Так же, как экспоненциальная функция состоит из трех частей, у логарифма также есть три части: основание, аргумент и ответ (также называемый степенью).{3} = 8 \}
В этой функции основание — 2, аргумент — 3, а ответ — 8.
Это экспоненциальное уравнение имеет обратную логарифмическую формулу:
log2⁡ (8) = 3 {\ displaystyle \ log _ {2} (8) = 3 \}
В этом уравнении основание 2, аргумент 8 и ответ 3.
У сложения есть одна обратная операция: вычитание. Кроме того, у умножения есть одна обратная операция: деление. Однако на самом деле возведение в степень имеет две обратные операции : корень и логарифм.Причина, по которой это так, связана с тем фактом, что возведение в степень не коммутативно.
Это иллюстрирует следующий пример:
Если x + 2 = 3, то можно использовать вычитание, чтобы узнать, что x = 3−2. То же самое, если 2+ x = 3: также получается x = 3−2. Это потому, что x +2 совпадает с 2+ x .
Если x · 2 = 3, то можно использовать деление, чтобы определить, что x = 32 {\ textstyle {\ frac {3} {2}}}.То же самое, если 2 · x = 3: также получается x = 32 {\ textstyle {\ frac {3} {2}}}. Это потому, что x · 2 совпадает с 2 · x .
Если x ² = 3, то можно использовать (квадратный) корень, чтобы определить, что x = 3 {\ textstyle {\ sqrt {3}}}. Однако, если 2 ^x = 3, то один не может использовать корень, чтобы найти x . Скорее, нужно использовать (двоичный) логарифм, чтобы определить, что x = log ₂ (3).
Это потому, что 2 ^x обычно не то же самое, что x ² (например, 2 ⁵ = 32, но 5² = 25).
Логарифмы могут упростить умножение и деление больших чисел, потому что сложение логарифмов — то же самое, что умножение, а вычитание логарифмов — то же самое, что деление.
До того, как калькуляторы стали популярными и распространенными, люди использовали таблицы логарифмов в книгах для умножения и деления. ^[2] Та же самая информация в таблице логарифмов была доступна на логарифмической линейке, инструменте с записанными на ней логарифмами.
Помимо вычислений, логарифм также имеет множество других реальных приложений:
Логарифмические спирали обычны в природе. Примеры включают раковину наутилуса или расположение семян на подсолнечнике.
В химии отрицательное значение десятичного логарифма активности ионов гидроксония (H ₃ O ⁺, форма H ⁺ принимает воду) является мерой, известной как pH. Активность ионов гидроксония в нейтральной воде составляет 10 ^-7 моль / л при 25 ° C, следовательно, pH равен 7.(Это результат константы равновесия, произведение концентрации ионов гидроксония и гидроксильных ионов, в водных растворах составляет 10 ⁻¹⁴ M ².)
Шкала Рихтера измеряет интенсивность землетрясения по десятичной логарифмической шкале. ^[1]
В астрономии кажущаяся величина измеряет яркость звезд логарифмически, поскольку глаз также логарифмически реагирует на яркость.
Музыкальные интервалы измеряются логарифмически в полутонах.Интервал между двумя нотами в полутонах равен логарифму отношения частот по основанию 2 ^1/12 (или, что эквивалентно, 12 логарифму по основанию 2). Дробные полутоны используются для неравных темпераментов. Интервалы также выражаются в центах (сотых долях полутона с одинаковым темпом), особенно для измерения отклонений от шкалы равного темперирования. Интервал между двумя нотами в центах — это логарифм отношения частот по основанию 2 ^1/1200 (или в 1200 раз больше логарифма по основанию 2).В MIDI ноты нумеруются по шкале полутонов (логарифмическая абсолютная номинальная высота звука со средней до 60). Для микроподстройки к другим системам настройки логарифмическая шкала определяется, заполняя диапазоны между полутонами равной темперированной шкалы совместимым образом. Эта шкала соответствует номерам нот для целых полутонов. (см. микронастройку в MIDI).
Логарифмы с основанием 10 называются десятичными логарифмами. Обычно они пишутся без базы. Например:
log⁡ (100) = 2 {\ displaystyle \ log (100) = 2 \}
Это верно, потому что:
102 = 100 {\ displaystyle 10 ^ {2} = 100 \}
Логарифмы по основанию e называются натуральными логарифмами.Число e составляет почти 2,71828, и его также называют постоянной Эйлера в честь математика Леонарда Эйлера.
Натуральный логарифм может принимать символы loge⁡ (x) {\ displaystyle \ log _ {e} (x) \,} или ln⁡ (x) {\ displaystyle \ ln (x) \,}. ^[3] Некоторые авторы предпочитают использовать натуральные логарифмы как log⁡ (x) {\ displaystyle \ log (x)}, ^[4], но обычно упоминают это на страницах предисловия.
Логарифмы обладают множеством свойств. Например:
Свойства из определения логарифма [изменить | изменить источник]
Это свойство прямо из определения логарифма:
logn⁡ (na) = a {\ displaystyle \ log _ {n} (n ^ {a}) = a} Например,
log2⁡ (23) = 3 {\ displaystyle \ log _ {2} (2 ^ {3}) = 3} и
log2⁡ (12) = — 1 {\ displaystyle \ log _ {2} {\ bigg (} {\ frac {1} {2}} {\ bigg)} = — 1}, потому что 12 = 2−1 { \ displaystyle {\ frac {1} {2}} = 2 ^ {- 1}}.
Логарифм по основанию b числа a совпадает с логарифмом a , деленным на логарифм b . То есть,
logb⁡ (a) = log⁡ (a) log⁡ (b) {\ displaystyle \ log _ {b} (a) = {\ frac {\ log (a)} {\ log (b)}}}
Например, пусть a будет 6, а b будет 2. С помощью калькуляторов мы можем показать, что это правда (или, по крайней мере, очень близко):
log2⁡ (6) = log⁡ (6) log⁡ (2) {\ displaystyle \ log _ {2} (6) = {\ frac {\ log (6)} {\ log (2)}}}
log2⁡ (6) ≈2.584962 {\ displaystyle \ log _ {2} (6) \ приблизительно 2,584962}
2,584962≈0,7781510,301029≈2,584970 {\ displaystyle 2.584962 \ приблизительно {\ frac {0.778151} {0.301029}} \ приблизительно 2.584970}
В приведенных выше результатах была небольшая ошибка, но это произошло из-за округления чисел.
Поскольку трудно представить себе натуральный логарифм, мы находим, что в терминах десятичного логарифма:
ln⁡ (x) знак равно log⁡ (x) log⁡ (e) ≈log⁡ (x) 0,434294 {\ displaystyle \ ln (x) = {\ frac {\ log (x)} {\ log (e) }} \ приблизительно {\ frac {\ log (x)} {0.434294}}}, где 0,434294 — это аппроксимация логарифма e .
Операции с логарифмическими аргументами [изменение | изменить источник]
Логарифмы, которые умножаются внутри своего аргумента, можно изменить следующим образом:
log⁡ (ab) = log⁡ (a) + log⁡ (b) {\ displaystyle \ log (ab) = \ log (a) + \ log (b)}
Например,
журнал⁡ (1000) = журнал⁡ (10⋅10⋅10) = журнал⁡ (10) + журнал⁡ (10) + журнал⁡ (10) = 1 + 1 + 1 = 3 {\ displaystyle \ log (1000 ) = \ log (10 \ cdot 10 \ cdot 10) = \ log (10) + \ log (10) + \ log (10) = 1 + 1 + 1 = 3}
Аналогично, логарифм, который делится внутри аргумент можно превратить в разность логарифма (потому что это обратная операция умножения):
log⁡ (ab) = log⁡ (a) −log⁡ (b) {\ displaystyle \ log {\ bigg (} {\ frac {a} {b}} {\ bigg)} = \ log (a) — \ log (b)}
Таблицы логарифмов, правила слайдов и исторические приложения [изменить | изменить источник]
До появления электронных компьютеров логарифмы использовались учеными каждый день.Логарифмы помогли ученым и инженерам во многих областях, таких как астрономия.
До компьютеров таблица логарифмов была важным инструментом. ^[5] В 1617 году Генри Бриггс напечатал первую таблицу логарифмов. Это было вскоре после изобретения Нэпьера. Позже люди стали делать таблицы с большим объемом и точностью. В этих таблицах перечислены значения log _b ( x ) и b ^x для любого числа x в определенном диапазоне, с определенной точностью, для определенного основания b ( обычно б = 10).Например, первая таблица Бриггса содержала десятичные логарифмы всех целых чисел в диапазоне 1–1000 с точностью до 8 цифр.
Поскольку функция f ( x ) = b ^x является обратной функцией log _b ( x ), она получила название антилогарифма. ^[6] Люди использовали эти таблицы для умножения и деления чисел. Например, пользователь нашел в таблице логарифм для каждого из двух положительных чисел.Добавление чисел из таблицы даст логарифм продукта. Функция антилогарифма таблицы затем найдет произведение на основе его логарифма.
Для ручных вычислений, требующих точности, выполнение поиска двух логарифмов, вычисление их суммы или разности и поиск антилогарифма намного быстрее, чем выполнение умножения более ранними способами.
Многие таблицы логарифмов дают логарифмы, отдельно предоставляя характеристику и мантиссу x , то есть целую часть и дробную часть журнала ₁₀ ( x ).^[7] Характеристика 10 · x равна единице плюс характеристика x , и их значения совпадают. Это расширяет сферу применения таблиц логарифмов: учитывая таблицу, в которой перечислены log ₁₀ ( x ) для всех целых чисел x в диапазоне от 1 до 1000, логарифм 3542 аппроксимируется следующим образом:
log10⁡ (3542) = log10⁡ (10⋅354,2) = 1 + log10⁡ (354,2) ≈1 + log10⁡ (354). {\ Displaystyle \ log _ {10} (3542) = \ log _ {10 } (10 \ cdot 354.2) = 1 + \ log _ {10} (354.2) \ приблизительно 1+ \ log _ {10} (354). \,}
Другим важным приложением была логарифмическая линейка, используемая для вычислений, как показано здесь:
Схематическое изображение логарифмической линейки. Начиная с 2 на нижней шкале, прибавьте расстояние к 3 на верхней шкале, чтобы добраться до продукта 6. Логарифмическая линейка работает, потому что она отмечена так, что расстояние от 1 до x пропорционально логарифму x .
Числа нанесены на скользящих шкалах на расстояниях, пропорциональных разнице между их логарифмами.Правильное перемещение верхней шкалы означает механическое сложение логарифмов. Например, добавление расстояния от 1 до 2 на нижней шкале к расстоянию от 1 до 3 на верхней шкале дает произведение 6, которое считывается в нижней части. Многие инженеры и ученые использовали логарифмические линейки до 1970-х годов. Ученые могут работать быстрее, используя логарифмическую линейку, чем таблицу логарифмов. ^[8]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с Логарифм .
↑ ^1.0 ^1.1 «Полное руководство по логарифму — теория и приложения». Математическое хранилище . 2016-05-08. Проверено 29 августа 2020.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 «логарифм | Правила, примеры и формулы». Британская энциклопедия . Проверено 29 августа 2020.
↑ Вайсштейн, Эрик В. «Натуральный логарифм». mathworld.wolfram.com .Проверено 29 августа 2020.
↑ «Сборник математических символов». Математическое хранилище . 2020-03-01. Проверено 29 августа 2020.
↑ Кэмпбелл-Келли, Мартин (2003), История математических таблиц: от Шумера до электронных таблиц , Оксфордская стипендия онлайн, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-850841-0 , раздел 2
↑ Абрамовиц, Милтон; Стегун, Ирен А., ред. (1972), Справочник по математическим функциям с формулами, графиками и математическими таблицами (10-е изд.), Нью-Йорк: Dover Publications, ISBN 978-0-486-61272-0 , раздел 4.7., Стр. 89
↑ Spiegel, Murray R .; Мойер, Р. (2006), Схема Шаума алгебры колледжа , серия набросков Шаума, Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, ISBN 978-0-07-145227-4 , стр. 264
↑ Маор, Эли (2009), E: История числа , Princeton University Press, ISBN 978-0-691-14134-3, разделы 1, 13
.