Os potenciômetros oferecem várias vantagens, incluindo design simples, baixo custo, ampla faixa de resistência, facilidade de operação e tecnologia madura. Como dispositivos confiáveis, eles controlam, medem e detectam com precisão a tensão em sistemas eletrônicos e elétricos por meio de movimento linear ou rotacional. Em aplicações práticas, é essencial compreender os parâmetros técnicos dos potenciômetros para selecioná-los e usá-los corretamente, garantindo o bom funcionamento do circuito.
O que é um potenciômetro?
Um potenciômetro consiste tipicamente em um elemento resistivo e um cursor móvel. À medida que o cursor se move ao longo do elemento resistivo, ele produz um valor de resistência ou tensão na saída que é proporcional ao deslocamento. Os potenciômetros podem funcionar como dispositivos de três terminais ou dois terminais. Os últimos podem ser vistos como um resistor variável, pois sua função em um circuito é obter uma tensão de saída relacionada à tensão de entrada (tensão aplicada), daí o nome "potenciômetro".
Símbolo do potenciômetro
O símbolo do circuito para um potenciômetro é "RP", onde o "r" significa resistor e o "p" indica que ele tem uma função de ajuste.
Princípio de funcionamento do potenciômetro
Um potenciômetro é um componente eletrônico ajustável. Quando uma tensão é aplicada nos dois contatos fixos do elemento resistivo, girar ou deslizar o cursor altera sua posição ao longo do elemento resistivo, resultando em uma tensão relacionada à posição do cursor. Ele é usado principalmente como um divisor de tensão, tornando-o um componente de quatro terminais. Essencialmente, um potenciômetro é um tipo de reostato deslizante, comumente usado para controle de volume em alto-falantes e ajustes de potência em dispositivos a laser.
Como conectar um potenciômetro?
Um potenciômetro padrão tem três terminais; a resistência entre os terminais externos é fixa, enquanto a resistência entre o terminal central e qualquer um dos terminais externos é variável. Em outras palavras, o potenciômetro divide-se em dois resistores em série a partir do terminal central, com uma resistência total fixa. Quando usado como um divisor de tensão variável, um terminal externo se conecta à tensão de entrada, o terminal do meio se conecta à saída e o outro terminal externo se conecta ao terra. Como um resistor variável, um terminal externo se conecta à tensão de entrada, o terminal do meio se conecta à saída e o terminal restante pode ser deixado desconectado ou conectado ao terminal do meio.
Exemplo de uso do potenciômetro
Lendo valores do potenciômetro
Objetivo:
Veja os valores de entrada do potenciômetro usando o monitor serial. O potenciômetro funciona como um dispositivo de entrada analógica, correspondendo às portas A0–A5. Nesta experiência, usei a interface A0.
Configuração do circuito:
Código:
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);
}
Resultados:
Ao girar o botão do potenciômetro, o monitor serial exibe valores que variam de 0 a 1024.
Explicação do código:
(1) Monitor serial: esta ferramenta permite observar as alterações nos dados durante as experiências. Por exemplo, nesta experiência, monitorizamos as alterações no pino analógico A0.
(2) Comandos do monitor serial:
- Serial.begin(baudRate): Define a taxa de transmissão para comunicação de dados seriais. A taxa de transmissão padrão para o Arduino é 9600 bps, embora outras taxas possam ser especificadas com base nos requisitos do dispositivo.
- Serial.print vs. Serial.println: A diferença é que ln indica uma nova linha.
- Serial.println(b) gera o código ASCII de b em decimal, seguido por um retorno de carro e avanço de linha.
Outros formatos incluem binário, octal, decimal e hexadecimal.
(3) analogRead(): Lê valores analógicos. Nesta experiência, ele lê o valor do pino analógico A0.
Controlando o brilho do LED com um potenciômetro
Objetivo:
Altere o brilho do LED girando o potenciômetro.
Configuração do circuito:
- Potenciômetro: OUT conecta-se a A0, VCC ao 5V da placa de desenvolvimento, GND ao GND.
- LED: O terminal positivo conecta-se ao pino digital 10, o terminal negativo conecta-se ao GND.
Código:
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);
}
Explicação do código:
(1) Função map: Esta função transforma proporcionalmente uma variável de um intervalo para outro. Por exemplo, para converter valores de resistência do potenciômetro (0-1023) em saídas de sinal PWM (0-255), podemos usar esta função de forma eficaz.
(2) analogRead(): Lê o valor analógico da interface conectada.
Aplicações dos potenciômetros
Os potenciômetros são usados principalmente de duas formas na tecnologia eletrônica: para ajustar a corrente e para ajustar a tensão.
Como controlador de corrente: Utilizado em geradores para produzir energia CA, depois transformada de baixa para alta tensão e entregue a transformadores para distribuição aos consumidores.
Como divisor de tensão: Utilizado de forma semelhante para ajustar a tensão de carga.
Precauções ao usar potenciômetros
Escolha diferentes tipos de potenciômetros com base nos cenários de uso. Para circuitos de alta potência, use potenciômetros enrolados com fio do tipo potência; para circuitos de potência que precisam de ajustes precisos de tensão, use potenciômetros trimmer. É fundamental selecionar materiais, estruturas, tipos, especificações e métodos de ajuste de acordo com os requisitos específicos do circuito.
- Durante a instalação, não aperte demais a porca fixa, pois uma força excessiva pode impedir a rotação do eixo do potenciômetro.
- Evite umidade, condensação e detritos na superfície do potenciômetro para evitar danos internos.
- Evite ajustes desnecessários no potenciômetro quando não estiver em uso, pois cada rotação pode desgastar o eixo interno, levando eventualmente à falha.
