'Sileceksiz' potansiyometreler var mı?

Potansiyometreler yıpranma ünleriyle ünlüdür (en azından benim deneyimime göre); Küçük silecek sonunda temasını keser ve nolonger'ın sağlam bir elektrik bağlantısı vardır. Bir ses cihazı için, bu ses seviyesini değiştirirken bir çatırtı olarak ortaya çıkabilir. Aşınma mutlaka gerekmez ve diğerlerinden daha kötü teması olan pozisyonlar olabilir. Genellikle üst sınırın yakınında (tam hacim; tam parlaklık, vb.) Daha kötü olduğunu fark ettim, ancak aşınma dağılımı muhtemelen cihazın nasıl kullanıldığına bağlanabilir.
    Bu kadar sürtünmeli bir bileşene sahip olmak bana çok kötü bir fikir gibi geliyor (ve açıkça öyle) ve sık sık kaygan bir teması olmayan ticari olarak temin edilebilecek tasarımlar olup olmadığını merak ediyorum (dijital potansiyometreler hariç [1]) ve ekonomiktir. Böyle bir sileceksiz tasarımın, bilyalı yataklara veya episiklik dişlilere dayanacağını, bilyaların veya gezegen dişlilerinden en az birinin iletken, geri kalanının yalıtkan olduğu ve yuvarlandıkları izler veya halka veya yıldız / dirençli gradyan eleman (lar) a sahip güneş dişlisi. Ancak şu anda böyle bir şey mevcut mu?

Not 1: Sıradan bir pasif potansiyometreye benzer şekilde davranmalıdır. Dijital potansiyometreler bir güç kaynağına ihtiyaç duyuyor ve güç çekiyorlar, böylece benim anladığım gibi, mutlaka yerine takma değiştirmeleri gerekmiyor (3 pinli bir dijital potansiyometre, uç pimlerin her zaman durumda olmayan güç kaynağı olarak iki katına çıkmasını gerektiriyor. ). Özellikle , en basit hallerinde, pimler 1 ve 2 arasındaki ve pimler 2 ve 3 arasındaki dirençlerin toplamının sabit olması amaçlandığı 3 pime sahip olan sileceksiz pasif potansiyometre gibi bileşenlerin var olup olmadığını bilmekle özellikle ilgileniyorum. pin değişken direnç tek başına bir potansiyometre değildir).

Bir potansiyometreden en iyi şekilde nasıl yararlanılır?

Çok hassas, düşük gürültülü tasarımlarda, sinyali ön panelden yönlendirmek için başlamak kötü bir fikirdir. Bu yüzden, en azından kontrol elemanı sadece voltaj kontrollü bir yükselticiyi / zayıflatıcıyı yöneten bir voltaj sinyali üretmelidir. Potansiyometrik bir kaynakla, kontrol sinyalini tamponlayabilir ve düşük geçişli filtre uygulayabilirsiniz, böylece sileceklerin bırakma etkileri en aza indirilir.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Burada bir voltaj referansı potansiyometreyi besler. Değişken silecek direnci, 9 büyüklük sırasına göre değişebilen, ancak çoğunlukla "düşük" olan ve bir Ohm sırasına göre değişebilen Rw tarafından modellenmiştir. R2, zamanı 50ms'nin üzerinde sabit tutar. R2 >> R1'den beri, R1'in etkisi azdır. C2, R1 + R2 ile düşük geçişli bir filtre oluşturur, ancak aynı zamanda bir tutma kapasitörü olarak da işlev görür. U2, ters çevirme modunda ayarlanan bir op-amp'tir, böylece girişi çok yüksek bir empedansa sahiptir. U2'nin çıkışı voltaj kontrollü bir amplifikatöre gider.

C2, NP0 veya plastik dielektrikli düşük kaçak tipi olmalı ve U2, FET veya CMOS giriş aşamasına sahip olmalıdır. Bu yüzden, U2 için 741'i, bu kadar harika çalışacağını umarak kullanmayın - yine de çıplak potansiyometreden daha iyi çalışmasına rağmen.

R1'den devreye giden tel uzunsa, önyükleme korumasına gerek duyabilirsiniz. Ekranın sinyal kapasitansı sisteme pozitif geri besleme eklediğinden, devrenin kararlılığını sağlamak için bazı deneyler gereklidir.

Bu zaten size doğrudan sinyal üzerinde bir potansiyometre kullanmaktan çok daha iyi bir performans devresi veriyor. Oldukça kısa bir 50ms zaman sabiti ile bile, en saçma kirli potansiyometrelerde bile çatırtıdan kurtulabilirsiniz. Çatırtılara karşı duyarsızlık için her zaman müdahale süresinden faydalanabilirsiniz.

Sesi ön panellere yönlendirmek genellikle bir EMI kabusu ve düzgün bir şekilde yapması çoğu zaman ucuz değil.

Gerilim Kontrollü Kazanç

LED ile aydınlatılan bir foto direnç kullanarak iyi bir darbe-çarpma voltajı kontrollü kazanç elemanı elde edilebilir. Fotorezistörler, onları seçerseniz, çok düşük voltaj direnç katsayısına ve böylece çok düşük bozulmaya sahip olabilir, bu da en basit çarpan devrelerini büyüklük veya daha fazla bir dereceye kadar yener. Excelitas'tan Vactrols olarak bilinen bağımsız birimler olarak temin edilebilirler . Fotorezistörde yaklaşık 100mV'yi aşmak istemediğiniz için biraz dikkatle uygulanmaları gerekir, ancak aksi halde her biri yaklaşık 5 dolar için harika bir cihazdır.

Son satın alma (ne yazık ki) SSM2018 veya daha yeni AD8338, THAT2181, vb. Gibi iyi entegre voltaj kontrollü amplifikatörler vardır.

Yuvarlanma temasına ne dersiniz?

Hala mekanik bir fareniz varsa, açın. Topu çıkarın ve silindirlere bakın. Her zaman sertleşmiş bir kireç izi ile örtülecekler. Çevreyi çok iyi kontrol edemiyorsanız, yuvarlanma teması bu kadar kolay olmaz. Sürgülü temasların kendi kendini temizleme özelliği vardır. Potansiyometrede temas eden temaslar tam tersi bir davranış sergiler - kendi kendini kirletirdi . Bu çok kötü bir fikir olurdu.

Mekanik olarak unutacağınız başka bir şey daha var: yuvarlanma teması gerilmelerin yoğunlaştırılmasında harikadır ve aşınmayı önlemek için yeterince sert yüzeyler gerektirir. Herhangi bir faydalı kullanım ömrünü beklerken, yüzeyin metal bir bilye / merdane ile etkileşime girmesi gereken düşük güçlü dirençli bir sensör yapmak biraz zor.

Devrenin gücünü gerçekten umursamıyorsanız, dirençli yolu C şeklinde sertleştirilmiş çelikten yapmakta ücret alırsınız. Darbelerde birkaç amper besleyin, darbelerde, darbe genliğini elde etmek için bir örnek tutun ve tutma devresi kullanın; Toz geçirmez bir muhafaza içinde tuttuğunuz sürece çalışacaktır. Toz geçirmezliğin genellikle su geçirmezden (!) Daha zor olduğunu unutmayın.

TL; DR: Yuvarlanma kontağı muhtemelen bir potansiyometre silicisinde isteyebileceğiniz en kötü şey olabilir.

Peki başka hangi seçenekler var?

Sinyali diğer kaynaklardan alabilirsiniz. Hepsi çeşitli teknikler kullanarak mil açısını bir voltaja dönüştürerek çalışır. Onları belirli bir düzende sunmuyorum.

Temassız Potansiyometreler

Bir potansiyometrenin C şeklindeki dirençli bir iziyle başladığınızı varsayalım. Üzerinde çalışılması kolay olan büyük bir tane seçin. Onu aç. Sileceği, raydan yukarı kaldırılacak şekilde bükün, ancak çok hafifçe. Parçayı AC sinyali ile besleyin, 1MHz kare dalga diyelim, yolun diğer ucu 0V'da. Silecek, ize kapasitif olarak bağlanmıştır ve genliği iz üzerindeki pozisyonla orantılı olan bir sinyal alacaktır. En kötü parazitik kapasitanslardan kurtulmak için ince ayar yapmanız gerekecek, ancak çalışacaksınız. Silici sinyalinin empedansını düşürmek için bir FET takipçisi veya op-amp kullanabilir, daha sonra genliği tekrar temel banta dönüştürmek için senkron bir demodülatör kullanabilirsiniz. Fantezi gelebilir, ancak böylesine basit bir sensör için birkaç dolar değerinde parça üzerinde yapabilirsiniz;

Değişken Transformatörler

Çok kesin ve belki de üst düzey bir kaynak bir RVDT (bir LVDT'nin döner kuzeni) olacaktır. Bir kerelik "vanity" projesi için, iyi bir seçim olurdu - bunlar neredeyse yok edilemez ve şansla onları fazladan ucuza alabilirsiniz. Bir ses kontrolü için, çok basit bir RVDT saç kremi hazırlayabilirsiniz (devre bir LVDT ile aynıdır).

Değişken Kondansatörler

Başka bir makyaj seçeneği eski, ağır, döner bir kapasitör olabilir. Daha iyi olanlar bir çift bilyalı yatağa sahiptir. Bir RVDT'ye benzer şekilde, aşınacak başka temas parçaları yoktur. Kondansatörü bir multivibratör devresine yerleştirin, bir voltaj-frekans dönüştürücü devresine bağlayın (LT uygulama notlarında bunlardan bol miktarda bulunur) ve siz hazırsınız.

Manyetik Sensörler

Çok daha düşük bir maliyet seçeneği bir Hall sensörü olacaktır. Bir şafta radyal olarak yönlendirilmiş bir mıknatısınız ve yanında bir Hall transdüseri bulunduğunu varsayalım. Şaftı döndürdüğünüzde, düzgün yerleştirilmiş bir sensörden geçen manyetik akı değişecektir. Bu iyi bir kontrol voltajı kaynağıdır - uygulaması da ucuzdur.

Optik sensörler

Ayrıca bir optik sensöre de sahip olabilirsiniz: bir V-boşluğu, XY'nin kutupsal koordinatlara eşlenmiş, saydam bir folyo kağıda basması. Mile takın. Boşluktan "görmesi için" bir LED-fotoelektrik çifti yerleştirin. Fotodetektörü (bir transistör veya diyot) op-amp ile koşullandırın.

V boşluğu gerektirmeyen bir başka optik seçenek, şaftın ucuna monte edilmiş, böylece şaftın eksenine dik olmayan eğimli bir diske sahip olmak olacaktır. Sonra açıyla orantılı sürekli bir sinyal elde etmek için yansıtıcı bir sensör (LED + fotodetektör) kullanın.

Bir başka optik seçenek, şaft üzerinde bir silindirin üzerine basılmış çok fazlı bir desene sahip olmak ve çıkışları toplandığında çıkışı sağlayan çoklu optik sensörler kullanmaktır. Desen aşağıdaki gibi görünebilir:

axial distance
^
|   █████████
|      ██████
|         ███
|0---------360--> angle

Silindir sensörlerin üzerine geldiğinde, çıkışları giderek azalır. Dedektör / şerit sayısını ve algılama mesafesini titizlikle ayarlayarak, basit siyah-beyaz bir desen elde edebilirsiniz. Bazen üretmek, meraklısı bir şeyden daha kolaydır.

Gerinimden Açıya Dönüştürücüler

Gerilim ölçerler ile nasıl başa çıkacağınızı biliyorsanız, oldukça mantıklı olan bir başka seçenek de şaft ara yüzeyinin uzun bir spiral yay ile bulunmasıdır. Yay boyunca 4 eksenli gergi mastarı köprüsünü tokatlayın, yayın uzunluğu boyunca hassas eksene sahip olunca şaft açısına orantılı olarak çok güzel bir sinyal alın. Mekanik devre içine biraz sürtünme eklemeniz gerekecek, böylece düğmeyi bıraktığınızda şaft sabit kalacaktır.

Oran-ve-uçları

Yine başka bir seçenek, eğer korkak olmak istiyorsanız, değişken bir akustik kapasitöre sahip olmak olacaktır. Şaftı düz bir toroidal kutudan geçirin. Elbette dikdörtgen bir kesite sahip olabilir. Kutunun içinden bir radyal yarık açın ve şafttan radyal bir yarık içinden bir radyal pim uzatın. Kutunun kesitini neredeyse pimin sonuna kadar dolduran bir raket takın. Kutudaki sıfır noktasına, bir bölüm ve bir akustik dönüştürücü ekleyin. Bir osilatöre bağlayın, böylece bir elektro-akustik açısal dönem dönüştürücünüz var.

Yukarıdakiler, hayatımda bir noktada, bir dereceye kadar başarılı bir şekilde denediğim şeylerdir. Biraz transdüksiyon eğlencesi yaşamak istiyorsanız, neredeyse sonsuz sayıda başka fikir var.

Hayır, yoklar. Çünkü yapamazlar.

Bir potansiyometre, yukarı ve aşağı hareket eden bir silecek ile bir karbon yolundan oluşur. Bu silicinin sürtünme olmadan karbon rayında ilerlemesini sağlayamazsınız. Evet, yataklardaki sürtünmeyi ve benzeri şeyleri azaltabilirsiniz, ancak her zaman bu sürtünme olacaktır.

Bu yüzden insanlar bunun yerine bir döner kodlayıcı kullanırlar - çoğunlukla düşük sürtünme istiyorsanız optik bir disk - içinde çok sayıda kızıl ötesi ışın kıran açıklıklı bir disk.

Silecek direncinin silecek pozisyonuyla keyfi olarak değişmesini önlemek çok zordur. Bununla birlikte, iyi bir tasarımda, silecek direnci, devre davranışı üzerinde minimum etkiye sahip olacaktır. Silecek tarafından taşınan akım miktarındaki her on kat azalma, direncinin üst üste bindiği voltaj miktarında on kat azalmaya neden olur. Benzer şekilde, pot tarafından taşınan gerilimdeki her on kat artış, direnç tarafından üst üste getirilen herhangi bir voltajın öneminde on kat azalmaya neden olacaktır.

Bir cihaz, ses seviyesi kontrolü olarak 10 ohm'luk bir pot kullanarak 1/8 watt 8 ohm'luk bir hoparlör (1VRMS) kullanmaya çalışırsa, silecek direncindeki bir ohm'luk bir değişiklik, kendini 1/8-voltluk bir değişiklik olarak gösterecektir. sinyali. Pis. Biri, 500 ohm'luk bir tencereden geçirmeden önce gerilimi 1V 1 / 8A ila 50V 1 / 400A arasında ölçeklendirmek için 50: 1 yükseltici transformatör kullanacak olsaydı, silecek direncindeki bir ohm değişimi kendini gösterecektir. kaptaki sinyalin 1/400 voltluk bir değişimi; Bir hoparlörü sürmek için 1:50 kademeli bir transformatörden geçmek, 20 / 20.000 voltluk bir sinyal olarak görünmesini sağlar (hoparlörün doğrudan kontrol edilmesine karşı 2.500 kat azalma). Büyük bir gelişme.

Daha mühendislik açısından, "sürtünmesiz bir tencerenin" etkisini elde etmek için temassız bir ölçüm aletiyle dijital bir tencereyi (veya benzeri bir şeyi) kontrol edebilirsiniz.

Örneğin, bu sonar modüllerinden birini alabilir ve sonar kullanarak d-pot'ta bir direnç (veya silecek pozisyonu) kullanarak temassız olarak sensörle hareket eden hedef arasındaki mesafeyi çevirerek bir d-potu kontrol edebilirsiniz.