Les potentiomètres offrent plusieurs avantages, notamment une conception simple, un faible coût, une large plage de résistance, une facilité d'utilisation et une technologie éprouvée. Dispositifs fiables, ils contrôlent, mesurent et détectent avec précision la tension dans les systèmes électroniques et électriques grâce à un mouvement linéaire ou rotatif. Dans les applications pratiques, il est essentiel de comprendre les paramètres techniques des potentiomètres afin de les sélectionner et de les utiliser correctement, garantissant ainsi le bon fonctionnement du circuit.
Qu'est-ce qu'un potentiomètre ?
Un potentiomètre se compose généralement d'un élément résistif et d'un curseur mobile. Lorsque le curseur se déplace le long de l'élément résistif, il produit une valeur de résistance ou une tension à la sortie qui est proportionnelle au déplacement. Les potentiomètres peuvent fonctionner comme des dispositifs à trois ou deux bornes. Ces derniers peuvent être considérés comme des résistances variables, car leur rôle dans un circuit est d'obtenir une tension de sortie liée à la tension d'entrée (tension appliquée), d'où leur nom de « potentiomètre ».
Symbole du potentiomètre
Le symbole de circuit d'un potentiomètre est « RP », où « r » signifie résistance et « p » indique qu'il a une fonction de réglage.
Principe de fonctionnement du potentiomètre
Un potentiomètre est un composant électronique réglable. Lorsqu'une tension est appliquée entre les deux contacts fixes de l'élément résistif, le fait de tourner ou de faire glisser le curseur modifie sa position le long de l'élément résistif, ce qui entraîne une tension qui dépend de la position du curseur. Il est principalement utilisé comme diviseur de tension, ce qui en fait un composant à quatre bornes. Essentiellement, un potentiomètre est un type de rhéostat coulissant, couramment utilisé pour le contrôle du volume dans les haut-parleurs et les réglages de puissance dans les appareils laser.
Comment connecter un potentiomètre ?
Un potentiomètre standard possède trois bornes ; la résistance entre les bornes extérieures est fixe, tandis que la résistance entre la borne centrale et l'une des bornes extérieures est variable. En d'autres termes, le potentiomètre se divise en deux résistances en série à partir de la borne centrale, avec une résistance totale fixe. Lorsqu'il est utilisé comme diviseur de tension variable, une borne extérieure est connectée à la tension d'entrée, la borne centrale est connectée à la sortie et l'autre borne extérieure est connectée à la terre. En tant que résistance variable, une borne extérieure est connectée à la tension d'entrée, la borne centrale est connectée à la sortie et la borne restante peut être laissée non connectée ou connectée à la borne centrale.
Exemple d'utilisation d'un potentiomètre
Lecture des valeurs du potentiomètre
Objectif :
Affichez les valeurs d'entrée du potentiomètre à l'aide du moniteur série. Le potentiomètre agit comme un dispositif d'entrée analogique, correspondant aux ports A0 à A5. Dans cette expérience, j'ai utilisé l'interface A0.
Configuration du circuit :
Code:
int sensorValue = 0; // Potentiometer voltage value
void setup() {
Serial.begin(9600); // Open the serial port and set baud rate
}
void loop() {
sensorValue = analogRead(A0); // Read analog value from A0
Serial.print("Value= ");
Serial.println(sensorValue); // Output value to the serial monitor
Serial.println(sensorValue, HEX); // Output value in hexadecimal to the serial monitor
delay(100);
}
Résultats :
Lorsque vous tournez le bouton du potentiomètre, le moniteur série affiche des valeurs comprises entre 0 et 1024.
Explication du code :
(1) Moniteur série : cet outil nous permet d'observer les changements de données pendant les expériences. Par exemple, dans cette expérience, nous surveillons les changements sur la broche analogique A0.
(2) Commandes du moniteur série :
- Serial.begin(baudRate) : définit la vitesse de transmission pour la communication de données série. La vitesse de transmission par défaut pour Arduino est de 9600 bps, mais d'autres vitesses peuvent être spécifiées en fonction des exigences de l'appareil.
- Serial.print vs. Serial.println : la différence est que ln indique une nouvelle ligne.
- Serial.println(b) affiche le code ASCII de b en décimal, suivi d'un retour chariot et d'un saut de ligne.
D'autres formats sont disponibles, notamment binaire, octal, décimal et hexadécimal.
(3) analogRead() : lit les valeurs analogiques. Dans cette expérience, il lit la valeur de la broche analogique A0.
Contrôle de la luminosité des LED à l'aide d'un potentiomètre
Objectif :
Modifiez la luminosité de la LED en tournant le potentiomètre.
Configuration du circuit :
- Potentiomètre : OUT se connecte à A0, VCC au 5V de la carte de développement, GND au GND.
- LED : la borne positive se connecte à la broche numérique 10, la borne négative se connecte à GND.
Code:
int sensorValue = 0; // Potentiometer voltage value
int outputValue = 0; // Analog output (PWM) value
void setup() {
pinMode(10, OUTPUT);
Serial.begin(9600); // Initialize serial port at 9600 baud
}
void loop() {
sensorValue = analogRead(A0); // Read analog value
outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 255); // Map value range
analogWrite(9, outputValue); // Output PWM value to control LED brightness
Serial.print("sensor = ");
Serial.print(sensorValue);
Serial.print("\t output = ");
Serial.println(outputValue);
delay(10);
}
Explication du code :
(1) Fonction map : cette fonction transforme proportionnellement une variable d'une plage à une autre. Par exemple, pour convertir les valeurs de résistance du potentiomètre (0-1023) en sorties de signal PWM (0-255), nous pouvons utiliser cette fonction de manière efficace.
(2) analogRead() : lit la valeur analogique à partir de l'interface connectée.
Applications des potentiomètres
Les potentiomètres sont principalement utilisés sous deux formes dans le domaine de l'électronique : pour régler le courant et pour régler la tension.
En tant que régulateur de courant : utilisé dans les générateurs pour produire du courant alternatif, puis transformé de basse à haute tension et acheminé vers des transformateurs pour être distribué aux consommateurs.
En tant que diviseur de tension : utilisé de manière similaire pour régler la tension de charge.
Précautions à prendre lors de l'utilisation de potentiomètres
Choisissez différents types de potentiomètres en fonction des scénarios d'utilisation. Pour les circuits à haute puissance, utilisez des potentiomètres bobinés de type puissance ; pour les circuits de puissance nécessitant des réglages de tension précis, utilisez des potentiomètres trimmers. Il est essentiel de sélectionner les matériaux, les structures, les types, les spécifications et les méthodes de réglage en fonction des exigences spécifiques du circuit.
- Lors de l'installation, ne serrez pas trop l'écrou fixe, car une force excessive peut empêcher l'arbre du potentiomètre de tourner.
- Évitez l'humidité, la condensation et les débris sur la surface du potentiomètre afin de prévenir tout dommage interne.
- Évitez les réglages inutiles du potentiomètre lorsqu'il n'est pas utilisé, car chaque rotation peut user l'arbre interne, ce qui peut entraîner une défaillance.
