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3.2 电位器

3.2.1 实物外形与电路符号

电位器是一种阻值可以通过调节而变化的电阻器,又称可变电阻器。 常见电位器的实物外形及电路符号如图3-13所示。

图3-13 电位器

3.2.2 结构与工作原理

电位器的种类很多,但基本结构与原理是相同的,电位器的结构与工作原理如图3-14所示。

图3-14 电位器的结构与工作原理

电位器有A、C、B三个引出极。在A、B极之间连接着一段电阻体,该电阻体的阻值用 R AB 表示,对于一个电位器, R AB 的值是固定不变的,该值为电位器的标称阻值。C极连接一个导体滑动片,该滑动片与电阻体接触,A、C极之间电阻体的阻值用 R AC 表示,B、C极之间电阻体的阻值用 R BC 表示, R AC + R BC = R AB

当转轴逆时针旋转时,滑动片往B极滑动, R BC 减小, R AC 增大;当转轴顺时针旋转时,滑动片往A极滑动, R BC 增大, R AC 减小;当滑动片移到A极时, R AC =0,而 R BC = R AB

3.2.3 应用电路

电位器与固定电阻器一样,具有降压、限流和分流的功能,不过由于电位器具有阻值可调性,故它可随时调节阻值来改变降压、限流和分流的程度。电位器的典型应用电路如图3-15所示。

图3-15 电位器的典型应用电路

电位器RP的滑动端与灯泡与连接,当滑动端向下移动时,灯泡会变暗。灯泡变暗的原因如下:

① 当滑动端下移时,AC段的电阻体变长, R AC 增大,对电流阻碍大,流经AC段电阻体的电流减小,从C端流向灯泡的电流也随之减少,同时由于 R AC 增大使AC段电阻体降压增大,加到灯泡两端的电压 U 降低。

② 当滑动端下移时,在AC段电阻体变长的同时,BC段电阻体变短, R BC 减小,流经AC段的电流除一路从C端流向灯泡外,还有一路经BC段电阻体直接流回电源负极,由于BC段电阻体变短,分流增大,使C端流向灯泡的电流减小。

电位器AC段的电阻起降压、限流作用,而BC段的电阻起分流作用。

图3-15 电位器的典型应用电路(续)

电位器RP的滑动端C与固定端A连接在一起,AC段电阻体被A、C端直接连接的导线短路,电流不会流过AC段电阻体,而是直接由A端经导线流到C端,再经BC段电阻体流向灯泡。当滑动端下移时,BC段的电阻体变短,R BC 变小,对电流阻碍变小,流过的电流增大,灯泡变亮。

电位器RP在该电路中起降压、限流作用。

3.2.4 种类

电位器的种类较多,通常可分为普通电位器、微调电位器和多联电位器等。

1. 普通电位器

普通电位器一般是指带有调节手柄的电位器, 常见的有旋转式电位器和直滑式电位器,如图3-16所示。

图3-16 普通电位器

2. 微调电位器

微调电位器又称微调电阻器,通常是指没有调节手柄的电位器,且不经常调节, 如图3-17所示。

图3-17 微调电位器

3. 多联电位器

多联电位器是将多个电位器结合在一起同时调节的电位器。 常见的多联电位器实物外形如图3-18(a)所示,从左至右依次是双联电位器、三联电位器和四联电位器;图3-18(b)所示为双联电位器的电路符号。

图3-18 多联电位器

3.2.5 主要参数

电位器的主要参数有标称阻值、额定功率和阻值变化特性。

1. 标称阻值

标称阻值是指电位器上标注的阻值,该值就是电位器两个固定端之间的阻值。 与固定电阻器一样,电位器也有标称阻值系列,采用E-12和E-6系列。电位器有线绕和非线绕两种类型,对于线绕电位器,允许误差有±1%、±2%、±5%和±10%;对于非线绕电位器,允许误差有±5%、±10%和±20%。

2. 额定功率

额定功率是指在一定的条件下电位器长期使用时允许承受的最大功率。电位器功率越大,允许流过的电流也越大。

3. 阻值变化特性

阻值变化特性是指电位器阻值与转轴旋转角度(或触点滑动长度)的关系。根据阻值变化特性不同,电位器可分为直线式(X)、指数式(Z)和对数式(D), 三种类型电位器的转角与阻值变化规律如图3-19所示。

图3-19 三种类型电位器的转角与阻值变化规律

直线式电位器的阻值与旋转角度呈直线关系,当旋转转轴时,电位器的阻值会匀速变化,即电位器的阻值变化与旋转角度大小呈正比。直线式电位器电阻体上的导电物质分布均匀,因此具有这种特性。

指数式电位器的阻值与旋转角度呈指数关系,在刚开始转动转轴时,阻值变化很慢,随着转动角度增大,阻值变化变快。指数式电位器有这种性质是因为电阻体上的导电物质分布不均匀。指数式电位器通常用在音量调节电路中。

对数式电位器的阻值与旋转角度呈对数关系,在刚开始转动转轴时,阻值变化很快,随着转动角度增大,阻值变化变慢。指数式电位器与对数式电位器的性质正好相反,因此常用在与指数式电位器要求相反的电路中,如电视机的音调控制电路和对比度控制电路。

3.2.6 用指针万用表检测电位器

电位器检测使用万用表的欧姆挡。 在检测时,先测量电位器两个固定端之间的阻值,正常时测量值应与标称阻值一致;然后测量一个固定端与滑动端之间的阻值,同时旋转转轴,正常时测量值应在“0~标称阻值”的范围内变化。若是带开关电位器,则还要检测开关是否正常。电位器的检测如图3-20所示。

图3-20 电位器的检测

① 测量电位器两个固定端之间的阻值。将万用表拨至R×1kΩ挡(该电位器标称阻值为20kΩ),红、黑表笔分别接电位器两个固定端,然后在刻度盘上读出阻值大小。

若电位器正常,则测得的阻值应与电位器的标称阻值相同或相近(在误差允许范围内)。

若测得的阻值为无穷大,则说明电位器两个固定端之间开路。

若测得的阻值为0,则说明电位器两个固定端之间短路。

若测得的阻值大于或小于标称阻值,则说明电位器两个固定端之间的电阻体变值。

② 测量电位器一个固定端与滑动端之间的阻值。万用表仍置于R×1kΩ挡,红、黑表笔分别接电位器任意一个固定端和滑动端,然后旋转电位器转轴,同时观察刻度盘表针。

若电位器正常,则表针会发生摆动,指示的阻值应在0~20kΩ范围内连续变化。

若测得的阻值始终为无穷大,则说明电位器该固定端与滑动端之间开路。

若测得的阻值为0,则说明电位器该固定端与滑动端之间短路。

若测得的阻值变化不连续、有跳变,则说明电位器该滑动端与阻体之间接触不良。

电位器检测分两步,只有每步测量均正常才能认为电位器正常。

3.2.7 用数字万用表检测电位器

用数字万用表检测电位器如图3-21所示,图(a)为测量电位器两个固定端之间的电阻,图(b)为测量滑动端与固定端之间的电阻。

图3-21 用数字万用表检测电位器

① 挡位开关选择200kΩ挡。

② 红、黑表笔分别接电位器的两个固定端。

③ 显示屏显示阻值为22.7kΩ,与电位器标称阻值20kΩ接近,在误差允许范围之内。

④ 一根表笔接固定端不动,另一根表笔接滑动端。

⑤ 转动电位器转轴,同时查看显示屏,发现显示值在0~22.7kΩ范围内变化,表明电位器滑动端与该固定端之间正常。

⑥ 用同样的方法检测另一个固定端与滑动端之间的阻值,若正常则也会有同样的变化。

3.2.8 选用

在选用电位器时,主要考虑标称阻值、额定功率和阻值变化特性应与电路要求一致。如果难以找到各方面都符合要求的电位器,则可按下面的原则用其他电位器替代:

① 标称阻值应尽量相同,可以用阻值相近的替代,但标称阻值不能超过要求阻值的±20%。

② 额定功率应尽量相同,可以用功率大的电位器替代,一般不允许用小功率的电位器替代大功率电位器。

③ 阻值变化特性应相同,在要求不高的情况下,可用直线式电位器替代其他类型的电位器。

④ 除满足上面三点要求外,还应尽量选择外形和体积相近的电位器。 qxw1op4w6VRIGh1lxnzQMxDDoc1pucduauQAwY6SrQMsCfu43JRtaz3daBe0EQYa

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