POTANSİYOMETRE
POTENTIOMETER
Bu yazıda
öğreniyoruz.POTANSİYOMETRE NEDİR?
Potansiyometre, değeri elle ayarlanabilir dirençlerden biridir. Kısaca pot da denir. Direnç ile ayar yapılan bir çok devrede kullanılır. Örneğin,
- Voltaj bölücü,
- LM317 ile ayarlanabilir voltaj regülatörü,
- Ses kısma/açma devresi,
- Fan hızını değiştirme devresi,
- Hareket algılama ve
- Açı ölçüm devresi
Farklı Değerlerde Potansiyometreler
Potansiyometre gözünüze biraz kaba görünebilir, fakat ayar çubuğuna uygun plastik başlıklar satılmaktadır. 50 kuruş-1TL civarında olan bu başlıklardan kullanarak, güzel görünümlü projeler yapabilirsiniz.
Potansiyometre Başlığı
Potansiyometrelerin üç adet bacağı ve bir ayar çubuğu vardır.
Potansiyometre Bacakları
Potansiyometrenin bacaklarına sırasıyla A, B ve C diyelim. A ve C bacakları arasındaki direnç sabittir. Ayar çubuğu ile oynamanız bu durumu değiştirmez. A ve C arasındaki sabit direnç değeri genellikle potansiyometrenin ön veya arka yüzünde yazar. Örneğin, yukarıdaki fotoğraf için bu değer 1 MΩ’dur. 10, 20, 22, 25, 47 veya 50’nin katları standart değerlerdir.
İki çeşit devre sembolü vardır. Bu sembollerde gerçeğinde olduğu gibi, 3 bağlantı yeri (bacağı) bulunmaktadır.
|
|
A ve B bacakları arasındaki dirence RAB; B ve C bacakları arasındaki dirence RBC; ve son olarak A ve C bacakları arasındaki dirence RAC diyelim.
Bu üç direnç arasında aşağıdaki gibi bir ilişki vardır.
RAC = RAB + RBC
RAC daha önce belirttiğimiz gibi sabit bir dirençtir. Potansiyometrenin ayar çubuğunu döndürmemiz RAB direncini ve dolayısıyla RBC direncini değiştirir. Ama bu iki direncin toplamları gene hep sabit kalır.
Örneğin, 10 kΩ değerinde bir potansiyometre için, eğer RAB = 1 kΩ’a ayarlanmışsa RBC = 9 kΩ olur. Potansiyometrenin ayar çubuğunu döndürüp RAB’yi 3 kΩ yaparsak, RBC otomatik olarak 7 kΩ olur. Böyle bir potansiyometre için, hem RAB hem de RBC, 0 ile 10 kΩ arasında herhangi bir değere getirilebilir.
Yazının ilerleyen kısımlarında, önce potansiyometrenin iç yapısını inceleyerek, ayar çubuğu ile RAB ve RBC’yi nasıl değiştirebildiğimize bakacağız. Daha sonra ise, potansiyometreyi elektronik devrelerimizde nasıl kullanılabileceğimizi öğreneceğiz.
Potansiyometrenin iç Yapısı
Potansiyometrenin içini açıp bakacak olursak, C harfine benzer siyah, karbon bir şerit görebiliriz. Potansiyometredeki direncini oluşturan, işte bu şerittir. Şeridin iki ucu yukarıda A ve C dediğimiz bacaklara bağlıdır.
Potansiyometrenin İç Yapısı
Ayar çubuğunu döndürmemiz, A ve C arasındaki direnci etkilemez. RAC bu nedenle her zaman sabittir. Ayar çubuğunun altında, çubuk döndürüldükçe şeridin üzerinde kayarak hareket edebilen bir metal aksam göreceksiniz. Bu metal aksam potansiyometrenin B bacağına bağlıdır. RAB direnci, A bacağı ile metal aksam arasındaki dirence eşittir. RBC ise metal aksamdan C bacağına kadar olan dirence eşittir. Çubuğu döndürdükçe metal aksamın yeri değişeceğinden hem RAB hem de RBC dirençleri değişmektedir.
Potansiyometrenin Kullanım Alanları
Potansiyometrenin bir çok kullanım alanı vardır. Bunlardan bir kaçını aşağıda bulabilirsiniz.
Ayarlı direnç
Potansiyometreler ayarlanabilir direnç olarak kullanılabilirler. Bu durumda sadece iki bacağı kullanmamız yeterli olabilir. Eğer potansiyometreyi ayarlı direnç olarak kullanacaksak, devreye bağlayacağımız bacaklardan biri kesinlikle B (orta bacak) olmalıdır. Diğer bağlantı için A veya C’yi seçebiliriz. Hangisini seçtiğimiz farketmez.
Örneğin aşağıdaki devre parçasında A ve B noktaları arasındaki direnç 0 ile 10 kΩ arasında değişkendir.
Yalnız iki bacağı kullandığımızda, eğer bağlantılardan biri koparsa, potansiyometre açık devre haline gelir. Bu durum ise, bazı devrelere zarar verebilir. Bu ihtimali düşürmek için, genellikle boşta kalan üçüncü bacak orta bacağa kısa devre olacak şekilde devreye bağlanır.
Eğer orta bacağın bağlantısı koparsa, potansiyometre sabit bir direnç gibi hareket eder ama açık devre olmaz.
Yukarıdaki her iki bağlantı şeklinde de, direnç değeri 0 ile potansiyometre üzerinde yazan maksimum değer arasında olacak şekilde ayarlanabilir. Örneğin, 100 kΩ’luk bir potansiyometre kullanıyorsak, ayar çubuğunu döndürerek 0 ile 100 kΩ arası bir direnç elde ederiz. Eğer, direncin minimum değerinin 0 olmasını istemiyorsak, potansiyometreye seri olarak sabit bir direnç bağlayabiliriz. Örneğin 100 kΩ’luk potansiyometreye 10 kΩ’luk sabit direnç bağlarsak, toplam direnç 10 kΩ ile 110 kΩ arasında olacaktır.
Örneğin, bu tarz bir devre LED'in parlaklık ayarını yaparken kullanılabilir. Eğer LED'in parlaklık ayarını sabit direnç kullanmadan sadece potansiyometre ile yapmaya kalkarsak, LED üzerinden fazla akım geçip bozulmasına yol açabilir. Böyle bir devrede ilk olarak sabit direnç değerini hesaplamalıyız. Örneğin, 5V kaynağımız ile kırmızı bir LED yakacaksak ve en fazla 30 mA akım geçsin istiyorsak, sabit direnç için ... değerini buluruz. Burada, potansiyometrenin 0 olduğunu kabul ettik, çünkü en fazla akım bu durumda geçer. Böyle bir devrede, potansiyometre minimum akımı belirleyecektir. Örneğin, 1 kΩ'luk bir potansiyometre kullanırsak, LED üzerindeki akım 30 mA ile ... arasında değişir. 500 Ω'luk potansiyometre kullandığımız durumda ise, ... minimum akım elde ederiz.
Voltaj Bölücü
Potansiyometreler ayarlı voltaj bölücü olarak kullanılabilir. Örneğin, devremizde 5V kaynağımız varsa 10 kΩ’luk potansiyometreyi aşağıdaki gibi bağlayarak 0V ile 5V arasındaki değerleri elde edebiliriz.
Yukarıdaki devrede potansiyometreden geçen toplam akım ...’dir. Bu nedenle çıkıştan 0.5 mA × RBC kadar bir voltaj alırız. RBC’nin minimum değeri 0 olduğundan, en küçük çıkış voltajı 0V’tur. En yüksek değeri ise 10 kΩ olduğundan, en yüksek voltaj değeri olarak 0.5 mA × 10 kΩ = 5 V alırız.
Hem bu devre için, hem de sabit dirençlerle yapılan voltaj bölücü devreler için dikkat etmemiz gereken çok önemli bir nokta var, o da voltaj bölücüyü bağladığımız devrenin giriş direnci. Normalde, voltaj bölücü devremiz yukarıdaki gibi kurulsa da, sonuçta, bu devrenin çıkış voltajını başka bir devreye bağlıyoruz. Bağlantı yapmıyorsak, voltaj bölücünün tek başına bir anlamı yok. Voltaj bölücüyü hangi devreye bağlarsak bağlayalım, sonuçta bir giriş direnci olacaktır. Eğer bu giriş direncine RL dersek, voltaj bölücüyü bağladığımız devre ile birlikte düşündüğümüzde, aşağıdaki gibi bir devre elde ederiz.
RL’yi işin içine katmazsak çıkış voltajımız
...
olurken, RL’yi de düşündüğümüzde
...
voltajını elde ederiz. Eğer RL yüksekse, yukarıdaki iki formül arasında pek bir fark olmayacaktır. Ama eğer RL düşükse, RBC||RL de düşük çıkar. Böylece umduğumuzdan çok daha düşük bir voltaj değeri almış oluruz. Örneğin, 5 V güç kaynağından 2.5 V voltaj almak için 10 kΩ’luk potansiyometre kullanalım. Bu durumda potansiyometreyi tam orta noktaya getirmemiz gerekir. Yani, RBC = RAB = 5 kΩ olmalı. Voltaj bölücüyü devreye bağlamadan önce, orta bacak bize 2.5 V verecektir. Eğer voltaj bölücüyü bağladığımız devrenin iç direnci 100 Ω ise altta kalan direnç RBC||RL = 5 kΩ || 100 Ω = 98.04 Ω olur. Eğer formülde yerine koyarsak çıkıştan 2.5 V beklerken, 96.1 mV alırız. RBC değerini değiştirerek bu devre için de 2.5 V değerini sağlayabiliriz. Yalnız bu durumda, RAB’nin küçük değerleri için voltaj çok oynayacağından, bu defa da istediğimiz voltajı ayarlamamız çok zor olur. Ayar çubuğundaki küçük oynamalar büyük voltaj değişimlerine neden olur. Bu durumu engellemek için 10 kΩ yerine çok daha küçük değerli bir potansiyometre kullanmamız ise potansiyometreden çok akım çekmesine, belki de yanmasına neden olabilir. Bu nedenle, voltaj bölücüyü bağlayacağımız devrenin giriş voltajına dikkat etmemiz gerekir.
LM317 ile Ayarlı Voltaj Regülatörü
LM317 ile aşağıdaki devreyi kullanarak basit bir ayarlı güç kaynağı yapabiliriz. Bu devrede, Giriş’e DC voltaj kaynağı bağlıyoruz. Çıkıştan ise 1.25 V ile yaklaşık giriş voltajının 1.5 V eksiği kadar voltaj alıyoruz. Örneğin, girişe 12 V akü bağlarsak, çıkıştan 1.25 V ile yaklaşık 10.5 V’a kadar ayarlanabilir DC voltaj elde ederiz. Bu devredeki voltaj ayarı, 5 kΩ’luk potansiyometre ile sağlanıyor. Potansiyometrenin C bacağı toprağa, A ve B bacakları LM317’nin 1 numaralı bacağına bağlanıyor.
