基本介紹
- 中文名：電位器
- 外文名：Potentiometer
- 引出端：三個
- 套用：二端元件
定義,識別,符合度,分辨力,滑動噪聲,機械壽命,分類,作用,注意事項,主要參數,解析度,電位器的命名及標註方法,測試及好壞判別,
定義
六腳電位器電位器的結構特點——電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調節轉軸或滑柄，改變動觸點在電阻體上的位置，則改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。
電位器是一種可調的電子元件。它是由一個電阻體和一個轉動或滑動系統組成。當電阻體的兩個固定觸點之間外加一個電壓時，通過轉動或滑動系統改變觸點在電阻體上的位置，在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一定關係的電壓。它大多是用作分壓器，這時電位器是一個四端元件。電位器基本上就是滑動變阻器，有幾種樣式，一般用在音箱音量開關和雷射頭功率大小調節，電位器是一種可調的電子元件。
用於分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至兩個可移金屬觸點。觸點位置確定電阻體任一端與觸點間的阻值。按材料分線繞、碳膜、實芯式電位器；按輸出與輸入電壓比與旋轉角度的關係分直線式電位器（呈線性關係）、函式電位器（呈曲線關係）。主要參數為阻值、容差、額定功率。廣泛用於電子設備，在音響和接收機中作音量控制用。
識別
進一步分析右的波形並按時間軸展開可以看出，雖然脈衝電位器左旋和右旋的波形都相同。但左旋時，在第1狀態，腳1先比腳2變為低電平；在第2狀態，腳2也變為低電平；在第3狀態，腳1先比腳2變為高電平；在第4狀態，腳2也變為高電平；脈衝電位器右旋時，腳1和腳2輸出波形的變化規律正好與左旋相反。故可根據時間識別法（比較P1.0與P1.1低電平出現和結束的時差）來識別脈衝電位器是左旋還是右旋。在動態掃描中，因採樣頻率操作速度等因素的影響，實際上很難測出P1.0和P1.1的波形；也很難測準P1.0與P1.1低電平出現和結束的時差，只能快速地對P1.0和P1.1電平採樣。對應圖1所示波形按時間軸展開，每當P1.0和P1.1的組合電平依次為01 00 10 11四種狀態碼組成一個位元組即4BH 時，就表示左旋一位音量減1。而每當P1.0和P1.1的組合電平依次為10 00 01 11四種狀態碼組成一個位元組即87H時；就表示右旋一位音量加1。這裡將“4BH”稱為左旋一位的特徵碼，“87H”稱為右旋一位的特徵碼。編程的任務就是要在脈衝電位器旋轉過程中識別出這兩種特徵碼，並以此為依據，對音量進行增減控制。實際編程時可以用不同的方法識別出這兩種特徵碼。但我們在實踐中經過比較，用狀態（位置）採樣法實現編程是較為理想的一種方法。這種方法對採樣頻率和操作速度沒有特別要求，也可不用定時器和中斷資源，只需在主程式裡面就能完成，而且具有編程簡單抗干擾能力強工作可靠的優點。
電位器
電位器符合度
分辨力
分辨力決定於電位器的理論精度。對於線繞電位器和線性電位器來說，分辨力是用動觸點在繞組上每移動一匝所引起的電阻變化量與總電阻的百分比表示。對於具有函式特性的電位器來說，由於繞組上每一匝的電阻不同，故分辨力是個變數。此時，電位器的分辨力一般是指函式特性曲線上斜率最大一段的平均分辨力。
滑動噪聲
對於線繞電位器來說，除了上述的動觸點與繞組之間的接觸噪聲外，還有分辨力噪聲和短接噪聲。分辨力噪聲是由電阻變化的階梯性所引起的，而短接噪聲則是當動觸點在繞組上移動而短接相鄰線匝時產生的，它與流過繞組的電流、線匝的電阻以及動觸點與繞組間的接觸電阻成正比。
機械壽命
電位器的機械壽命也稱磨損壽命，常用機械耐久性表示。機械耐久性是指電位器在規定的試驗條件下，動觸點可靠運動的總次數，常用 "周"表示。機械壽命與電位器的種類、結構、材料及製作工藝有關，差異相當大。
分類
組成電位器的關鍵零件是電阻體和電刷。根據二者間的結構形式和是否帶有開關，電位器可分為幾種類型。電位器還可按電阻體的材料分類，如線繞、合成碳膜、金屬玻璃釉、有機實芯和導電塑膠等類型，電性能主要決定於所用的材料。此外還有用金屬箔、金屬膜和金屬氧化膜製成電阻體的電位器，具有特殊用途。電位器按使用特點區分，有通用、高精度、高分辨力、高阻、高溫、高頻、大功率等電位器；按阻值調節方式分則有可調型、半可調型和微調型，後二者又稱半固定電位器。 為克服電刷在電阻體上移動接觸對電位器性能和壽命帶來的不利影響，又有無觸點非接觸式電位器，如光敏和磁敏電位器等，供少量特殊套用。
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可調繞線電位器
碳膜電位器金屬玻璃釉電位器 它既具有有機實芯電位器的優點，又具有較小的電阻溫度係數（與線繞電位器相近），但動態接觸電阻大、等效噪聲電阻大，因此多用於半固定的阻值調節。這類電位器發展很快，耐溫、耐濕、耐負荷衝擊的能力已得到改善，可在較苛刻的環境條件下可靠地工作。
導電塑膠電位器：阻值範圍寬、線性精度高、分辨力強，而且耐磨壽命特別長。雖然它的溫度係數和接觸電阻較大，但仍能用於自動控制儀表中的模擬和伺服系統。
數字電位器：採用積體電路技術製作的電位器；把一串電阻集成到一個晶片內部，採用MOS管控制電阻串聯
網路與公共端連線；控制精度由控制的bit位數決定，一般為8位、10位、12位等；可以使用到模擬電路中做阻抗匹配、放大迴路的放大倍數控制等；避免了抖動調節操作麻煩；為設備的自動增益、電壓變化、阻抗匹配等提供了便捷方式。
多圈精密可調電位器：在一些工控及儀表電路中，通常要求可調精度高。為了適應生產需要。這類電路採用一種多圈可調電位器。這類電位器具有步進範圍大！精度高等優點。
多圈精密可調電位器
多圈精密可調電位器電阻材質分類
碳膜式（Carbon Film）：使用碳膜作為電阻膜。
瓷金膜（Metal Film）：使用以陶瓷（ceramic）與金屬（metal）材質混合製成的特殊瓷金（cermet）膜作為電阻膜。
線繞式（Wirewound）：使用金屬線繞製作為電阻。比起碳膜或瓷金膜而言，可承受較大功率。
構造分類
旋轉式：常見的形式。通常的旋轉角度約 270～300 度。
單圈式：常見的形式。
多圈式：用於須精密調整的場合。
直線滑動式：通常用於混音器，便於立即看出音量的位置與做淡入淡出控制。
數量分類
單聯式：一轉軸只控制單一電位器。
雙聯式：兩個電位器使用同一轉軸控制，主要用於雙聲道中，可同時控制兩個聲道。
電阻值變化尺度分類
線性尺度式：電阻值的變化與旋轉角度或移動距離呈線性關係，此種電位器稱為 B 型電位器。
對數尺度式：電阻值的變化與旋轉角度或移動距離呈對數關係，此種電位器主要用途是音量控制，其中常用的是 A 型電位器，適合順時針方向為大音量、逆時針方向為小音量的場合；此外，另有對數尺度的變化方向相反的 C 型電位器。
按電阻體的材料分類
電位器按電阻體的材料可分為線繞電位器和非線繞電位器兩大類。線繞電位器又可分為通用線繞電位器、精密線繞電位器、大功率線繞電位器和預調式線繞電位器等多類。非線繞電位器可分為實心電位器和膜式電位器兩種類型。其中實心電位器又分為有機合成實心電位器、無機合成實心電位器和導電塑膠電位器。膜式電位器又分為碳膜電位器和金屬膜電位器等多種。
按調節方式分類
電位器按調節方式可分為旋轉式電位器、推拉式電位器、直滑式電位器等多種。
按電阻值的變化規律分類
電位器按電阻值的變化規律可分為直線式電位器、指數式電位器和對數式電位器。
按結構特點分類
電位器按其結構特點可分為單圈電位器、多圈電位器、單聯電位器、雙聯電位器、多聯電位器、抽頭式電位器、帶開關電位器、鎖緊型電位器、非鎖緊型電位器和貼片式電位器等多種。
按驅動方式分類
電位器按驅動方式可分為手動調節電位器和電動調節電位器。
其他特別型式
附開關電位器：通常用於將音量開關與電源開關合一，即逆時針旋轉至底使開關切斷而關閉電源。
作用
電位器在電路中的主要作用有以下幾個方面
1.用作分壓器
電位器是一個連續可調的電阻器，當調節電位器的轉柄或滑柄時，動觸點在電阻體上滑動。此時在電位器的輸出端可獲得與電位器外加電壓和可動臂轉角或行程成一定關係的輸出電壓。
2.用作變阻器
電位器用作變阻器時，應把它接成兩端器件，這樣花電位器的行程範圍內，便可獲得一個平滑連續變化的電阻值。
3.用作電流控制器
當電位器作為電流控制器使用時，其中一個選定的電流輸出端必須是滑動觸點引出端。
注意事項
1. 電位器之電阻體大多採用多碳酸類的合成樹脂製成，應避免與以下物品接觸：氨水，其它胺類，鹼水溶液，芳香族碳氫化合物，酮類，脂類的碳氫化合物，強烈化學品（酸鹼值過高）等，否則會影響其性能。
2. 電位器之端子在焊接時應避免使用水容性助焊劑，否則將助長金屬氧化與材料發霉；避免使用劣質焊劑，焊錫不良可能造成上錫困難，導致接觸不良或者斷路。
3. 電位器之端子在焊接時若焊接溫度過高或時間過長可能導致對電位器的損壞。插腳式端子焊接時應在235℃±5℃，3秒鐘內完成，焊接應離電位器本體1.5MM以上，焊接時勿使用焊錫流穿線路板；焊線式端子焊接時應在350℃±10℃，3秒鐘內完成。且端子應避免重壓，否則易造成接觸不良。
5． 電位器最好套用於電壓調整結構，且接線方式宜選擇“1”腳接地；應避免使用電流調整式結構，因為電阻與接觸片間的接觸電阻不利於大電流的通過。
6． 電位器表面應避免結露或有水滴存在，避免在潮濕地方使用，以防止絕緣劣化或造成短路。
7． 安裝“旋轉型”電位器在固定螺母時，強度不宜過緊,以避免破壞螺牙或轉動不良等; 安裝“鐵殼直滑式”電位器時,避免使用過長螺釘,否則有可能妨礙滑柄的運動,甚至直接損壞電位器本身。
8． 在電位器套上旋鈕的過程中，所用推力不能過大（不能超過《規格書》中軸的推拉力的參數指標），否則將可能造成對電位器的損壞。
9． 電位器迴轉操作力（旋轉或滑動）會隨溫度的升高而變輕，隨溫度降低而變緊。若電位器在低溫環境下使用時需說明，以便採用特製的耐低溫油脂。
10 電位器的軸或滑柄使用設計時應儘量越短越好。軸或滑柄長度越短手感越好且穩定。反之越長晃動越大，手感易發生變化。
11 電位器碳膜的功率能承受周圍的溫度為70℃，當使用溫度高於70℃時可能會喪失其功能。
主要參數
電位器的主要參數有標稱阻值、額定功率、解析度、滑動噪聲、阻值變化特性、耐磨性、零位電阻及溫度係數等。
1）額定功率
電位器的兩個固定端上允許耗散的最大功率為電位器的額定功率。使用中應注意額定功率不等於中心抽頭與固定端的功率。電位器的額定功率是指在直流或交流電路中，當大氣壓為87~107kPa，在規定的額定溫度下長期連續負荷所允許消耗的最大功率。線繞和非線繞電位器的額定功率系列入表2所示。
2）標稱阻值
標在產品上的名義阻值，其系列與電阻的系列類似。
3）允許誤差等級
實測阻值與標稱阻值誤差範圍根據不同精度等級可允許20%、10%、5%、2%、1%的誤差。精密電位器的精度可達0.1%。
4）阻值變化規律
指阻值隨滑動片觸點旋轉角度（或滑動行程）之間的變化關係，這種變化關係可以是任何函式形式，常用的有直線式、對數式和反轉對數式（指數式）。在使用中，直線式電位器適合於作分壓器；反轉對數式（指數式）電位器適合於作收音機、錄音機、電唱機、電視機中的音量控制器。維修時若找不到同類品，可用直線式代替，但不宜用對數式代替。對數式電位器只適合於作音調控制等。
解析度
電位器的解析度也稱為分辨力，對線繞電位器來講，當動接點每移動一圈時，輸出電壓不連續的發生變化，這個變化量與輸出電壓的比值為解析度。直線式線繞電位器的理論解析度為繞線總匝數N的倒數，並以百分數表示。電位器的總匝數越多，解析度越高。
電位器的命名及標註方法
1）電位器的命名規則同電阻的命名方法一樣，只是以W字母開頭。
2）電位器標註方法：電位器一般均採用直標法，在電位器外殼上用字母和數字標誌著它們的型號、標稱功率、阻值、阻值與轉角間的關係等。例如：WT-Ⅱ-1-1k-X電位器表示為單聯碳膜電位器Ⅱ型，功率為1W，阻值為1kΩ，曲線為直線性。
測試及好壞判別
對電位器的主要要求是：①阻值符合要求。②中心滑動端與電阻體之間接觸良好，轉動平滑。對帶開關的電位器，開關部分應動作準確可靠、靈活。因此在使用前必須檢查電位器性能的好壞。
1）阻值的測量：首先根據被測電位器阻值的大小，選擇好萬用表的合適電阻檔位，測量一下阻值，即AC兩端片之間的電阻值，與標稱阻值比較，看二者是否一致。同時旋動滑動觸頭，其值應固定不變。如果阻值無窮大，則此電位器已損壞。
2）然後再測量其中心端與電阻體的接觸情況，即BC兩端之間電阻值。方法是萬用表歐姆檔在適當量程，測量過程中，慢慢旋轉轉軸，注意觀察萬用表的讀數，正常情況，讀數平穩地朝一個方向變化，若出現跳動、跌落或不通等現象，說明活動觸點有接觸不良的故障。
3）當中心端滑到首端或末端，理想狀態下中心端與重合端的電阻值為0，在實際測量中，會有一定的殘留值（一般視標稱而定，一般小於5Ω），屬正常現象。
