Potenciómetro
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Control de Volumen o potenciómetro. Elemento de un circuito eléctrico que permite variar la magnitud de su resistencia mediante el giro de un eje o el deslizamiento de un cursor.
Sumario
Características
Un potenciómetro está compuesto por una resistencia de valor total constante a lo largo de la cual se mueve un cursor, que es un contacto móvil que divide la resistencia total en dos resistencias de valor variable y cuya suma es la resistencia total, por lo que al mover el cursor una aumenta y la otra disminuye.
Construcción
Existen dos tipos de Controles de Volumen: Controles de Volumen impresos, realizados con una pista de carbón o de cermet sobre un soporte duro como papel baquelizado, fibra, alúmina, etc. La pista tiene sendos contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se desliza por la pista resistiva.
Potenciómetros petados. Consiste en un arrollamiento toroidal de un hilo resistivo (por ejemplo, constantán) con un cursor que mueve un patín sobre el mismo.
Tipos de aplicación
Según su aplicación se distinguen varios tipos:
- Control de Volumen de mando: Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de una radio.
- Controles de ajuste. Controlan parámetros preajustados, normalmente en fábrica, que el usuario no suele tener que retocar, por lo que no suelen ser accesibles desde el exterior. Existen tanto encapsulados en plástico como sin cápsula, y se suelen distinguir potenciómetros de ajuste vertical, cuyo eje de giro es vertical, y potenciómetros de ajuste horizontal, con el eje de giro paralelo al circuito impreso.
Según la ley de variación de la resistencia R = ρ(θ):
- Controles de Volumen lineales: La resistencia es proporcional al ángulo de giro.
- Logarítmicos: La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro.
- Senoidales: La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no.
- Antilogarítmico: En los potenciómetros impresos la ley de resistencia se consigue variando la anchura de la pista resistiva, mientras que en los bobinados se ajusta la curva a tramos, con hilos de distinto grosor.
- Multivuelta: Para un ajuste fino de la resistencia existen potenciómetros multivuelta, en los que el cursor va unido a un tornillo desmultiplicador, de modo que para completar el recorrido necesita varias vueltas del órgano de mando.
Tipos de potenciómetros de mando
- Controles de Volumen o potenciómetros rotatorios. Se controlan girando su eje. Son los más habituales pues son de larga duración y ocupan poco espacio.
- Controles de Volumen deslizantes. La pista resistiva es recta, de modo que el recorrido del cursor también lo es. Han estado de moda hace unos años y se usa, sobre todo, en ecualizadores gráficos, pues la posición de sus cursores representa la respuesta del ecualizador. Son más frágiles que los rotatorios y ocupan más espacio. Además suelen ser más sensibles al polvo.
- Controles de Volumen múltiples. Son varios potenciómetros con sus ejes coaxiales, de modo que ocupan muy poco espacio. Se utilizaban en instrumentación, autorradios.
Clasificación de resistencias variables
Los materiales usados para la fabricación de estas resistencias suelen ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir, mezclas de carbón y grafito, metales y aleaciones metálicas. La diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, está en los aspectos constructivos. Tomando este criterio podemos hacer la siguiente clasificación:
De capa:
Carbón. Metálica. Cermet.
Bobinadas:
Pequeña disipación. Potencia. Precision.
Resistencias variables de capa
Capa de carbón
Están constituidas por carbón coloidal (negro de humo), mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes.
Bajo estas características podemos encontrarnos con:
Control de Volumen o potenciómetros de carbón:
- Valores de resistencias entre 50 y 10M óhmios.
- Tolerancias del +/- 10% y +/- 20%.
- Potencias de hasta 2W.
- Formatos de desplazamiento giratorio y longitudinal, con encapsulado simple, doble resistencia o con interruptor incorporado.
Trimmers de carbón:
- Valores usuales entre 100 y 2M óhmios.
- Potencia de 0,25W.
- Pequeñas dimensiones y bajo coste.
Capa metálica
Las capas de estos tipos de resistencias están formadas en base a mezclas de óxidos de estaño y antimonio depositadas sobre un soporte de vidrio generalmente. El cursor, como en las de capa de carbón, suele ser de aleaciones de cobre y oro o plata, tomando los terminales de salida en contactos metalizados practicados sobre la capa. Básicamente nos encontraremos con potenciómetros.
Como características importantes:
- Bajas tolerancias: +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%.
- Potencias desde 0,25W a 4W.
- Muy bajo ruido de fondo.
- Buena linealidad: 0,05%.
Capa tipo cermet
La capa está constituida por mezcla aglomerada de materiales vítreos y metales nobles, depositada sobre un substrato de cerámica. Las principales aplicaciones son para ajustes con lo que nos vamos a encontrar fundamentalmente con trimmers.
Sus características principales:
- Valores desde 10 a 2M óhmios.
- Potencias entre 0,5 y 2W.
- Elevada precisión en modelos multivuelta.
- Muy buena linealidad y resolución.
Resistencias variables bobinadas
Pequeña disipación
La constitución de este tipo de resistencias es muy parecida a la de las resistencias bobinadas fijas. Suelen usar los mismos materiales, aleaciones Ni-Cu para pequeños valores de resistencia, y Ni-Cr para valores altos. Su principal aplicación es la limitación de corriente en circuitos serie, por lo que se pueden denominar reóstatos, aunque la potencia que pueden aguantar no es muy elevada, por lo que también los encontraremos en aplicaciones como potenciómetros.
Características:
- Valores desde 50 hasta 50K óhmios.
- Tolerancias entre +/-10% y +/-5%.
- Potencia nominal entre 0,5 y 8W.
- Ruido de fondo despreciable.
Bobinadas de potencia
Se pueden comparar a los modelos vitrificados de alta precisión de las resistencias fijas. Este tipo de resistencias son las que realmente se denominan reóstatos, capaces de disipar elevadas potencias aplicadas como limitadores de corriente. Entre sus características podemos destacar:
- Valores desde 1 a 2,5K óhmios para potencias de hasta 50W, hasta 5K óhmios para 100W, y hasta 10K óhmios para 250W.
- Tolerancias del +/-10%, y +/-5%.
- Potencias nominales entre 25W y 1KW.
- Máxima temperatura de funcionamiento en torno a los 200ºC.
Bobinadas de precisión
En este tipo se usan aleaciones metálicas de pequeña resistividad (Au-Ag) en lugar de aumentar el diámetro del hilo y así conseguir pequeños valores con reducidas dimensiones. Por sus aplicaciones, a este tipo se les suele denominar trimmers bobinados. Sus características principales:
- Valores resistivos de 5 a 100K óhmios.
- Tolerancias del +/-5% y +/-1%.
- Disipación de potencia de 0,75 a 1,5W.
- Linealidad comprendida entre +/-1% y +/-0,15%.
- Resolución del orden de 0,001.
- Modelos multivuelta y simples.
Ruido
El ruido son todas aquellas señales no deseables de carácter aleatorio, que aparece mezclada con la señal esperada. Este puede provenir de dos focos, el ruido térmico y el ruido de corriente, el primero producido por la propia agitación de los electrones, esta produce pequeñas tensiones inesperadas, también estos electrones se agitan cuanto mayor sea la temperatura del entorno, la segunda fuente es el ruido de corriente, esta surge por el paso de la corriente por el conductor, y es función inversa de la frecuencia, esto es el ruido decrece según aumenta la frecuencia.
Fuentes
- ABC del Joven Radiotécnico
- Electrónicacompleta
- www.etsist.upm.es
