I potenziometri offrono diversi vantaggi, tra cui un design semplice, un basso costo, un’ampia gamma di resistenza, facilità di funzionamento e tecnologia consolidata. In quanto dispositivi affidabili, controllano, misurano e rilevano con precisione la tensione nei sistemi elettronici ed elettrici attraverso il movimento lineare o rotazionale. Nelle applicazioni pratiche, è essenziale comprendere i parametri tecnici dei potenziometri per selezionarli e utilizzarli correttamente, garantendo il corretto funzionamento del circuito.
Cos'è un potenziometro?
Un potenziometro è tipicamente costituito da un elemento resistivo e un cursore mobile. Man mano che il cursore si muove lungo l’elemento resistivo, produce un valore di resistenza o una tensione all’uscita proporzionale allo spostamento. I potenziometri possono funzionare come dispositivi a tre terminali o a due terminali. Quest’ultimo può essere visto come una resistenza variabile, poiché il suo ruolo in un circuito è ottenere una tensione di uscita correlata alla tensione di ingresso (tensione applicata), da cui il nome “potenziometro”.
Simbolo del potenziometro
Il simbolo del circuito per un potenziometro è “RP“, dove “r” sta per resistore e “p” indica che ha una funzione di regolazione.
Principio di funzionamento del potenziometro
Un potenziometro è un componente elettronico regolabile. Quando una tensione viene applicata ai due contatti fissi dell’elemento resistivo, ruotare o far scorrere il cursore ne cambia la posizione lungo l’elemento resistivo, con conseguente tensione correlata alla posizione del cursore. È principalmente utilizzato come partitore di tensione, rendendolo un componente a quattro terminali. Essenzialmente, un potenziometro è un tipo di reostato scorrevole, comunemente utilizzato per il controllo del volume negli altoparlanti e le regolazioni di potenza nei dispositivi laser.
Come collegare un potenziometro?
Un potenziometro standard ha tre terminali; la resistenza tra i terminali esterni è fissa, mentre la resistenza tra il terminale centrale e uno dei terminali esterni è variabile. In altre parole, il potenziometro si divide in due resistori in serie dal terminale centrale, con una resistenza totale fissa. Quando utilizzato come partitore di tensione variabile, un terminale esterno si collega alla tensione di ingresso, il terminale centrale si collega all’uscita e l’altro terminale esterno si collega a massa. Come resistenza variabile, un terminale esterno si collega alla tensione di ingresso, il terminale centrale si collega all’uscita e il terminale rimanente può essere lasciato scollegato o collegato al terminale centrale.
Esempio di utilizzo del potenziometro
Lettura dei valori del potenziometro
Obiettivo:
Visualizza i valori di input del potenziometro utilizzando il monitor seriale. Il potenziometro funge da dispositivo di input analogico, corrispondente alle porte A0–A5. In questo esperimento, ho utilizzato l’interfaccia A0.
Configurazione del circuito:
Codice:
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);
}
Risultati:
Ruotando la manopola del potenziometro, il monitor seriale visualizza valori compresi tra 0 e 1024.
Spiegazione del codice:
(1) Monitor seriale: Questo strumento ci consente di osservare le modifiche dei dati durante gli esperimenti. Ad esempio, in questo esperimento, monitoriamo le modifiche sul pin analogico A0.
(2) Comandi del monitor seriale:
- Serial.begin(baudRate): Imposta la velocità di trasmissione per la comunicazione dei dati seriali. La velocità di trasmissione predefinita per Arduino è 9600 bps, anche se è possibile specificare altre velocità in base ai requisiti del dispositivo.
- Serial.print vs. Serial.println: La differenza è che ln indica una nuova riga.
- Serial.println(b) emette il codice ASCII di b in decimale, seguito da un ritorno a capo e un avanzamento riga.
Altri formati includono binario, ottale, decimale ed esadecimale.
(3) analogRead(): Legge i valori analogici. In questo esperimento, legge il valore dal pin analogico A0.
Controllo della luminosità del LED con un potenziometro
Obiettivo:
Modificare la luminosità del LED ruotando il potenziometro.
Configurazione del circuito:
- Potenziometro: OUT si collega ad A0, VCC a 5V della scheda di sviluppo, GND a GND.
- LED: il terminale positivo si collega al pin digitale 10, il terminale negativo si collega a GND.
Codice:
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);
}
Spiegazione del codice:
(1) Funzione map: Questa funzione trasforma proporzionalmente una variabile da un intervallo all’altro. Ad esempio, per convertire i valori di resistenza del potenziometro (0-1023) in uscite di segnale PWM (0-255), possiamo utilizzare efficacemente questa funzione.
(2) analogRead(): Legge il valore analogico dall’interfaccia collegata.
Applicazioni dei potenziometri
I potenziometri sono utilizzati principalmente in due forme all’interno della tecnologia elettronica: per regolare la corrente e per regolare la tensione.
Come controllore di corrente: Utilizzato nei generatori per produrre energia CA, quindi trasformato da bassa a alta tensione e fornito a trasformatori per la distribuzione ai consumatori.
Come divisore di tensione: Utilizzato in modo simile per regolare la tensione di carico.
Precauzioni quando si utilizzano i potenziometri
Scegliere diversi tipi di potenziometri in base agli scenari di utilizzo. Per circuiti ad alta potenza, utilizzare potenziometri avvolti in filo di tipo potenza; per circuiti di potenza che richiedono regolazioni precise della tensione, utilizzare potenziometri di regolazione. È fondamentale selezionare materiali, strutture, tipi, specifiche e metodi di regolazione in base ai requisiti specifici del circuito.
- Durante l’installazione, non serrare eccessivamente il dado di fissaggio, poiché una forza eccessiva può impedire la rotazione dell’albero del potenziometro.
- Evitare umidità, condensa e detriti sulla superficie del potenziometro per prevenire danni interni.
- Evitare regolazioni non necessarie del potenziometro quando non è in uso, poiché ogni rotazione può usurare l’albero interno, portando infine al guasto.
