2 – Potenziometri e reostati,trimmer… comunque resistori variabili …

assieme

Il resistore variabile, è un resistore in cui è possibile variare il suo valore di resistenza. Esso è costituito da tre reofori, due (A,B) dei quali fanno capo alla resistenza ed il terzo (C ) noto con il nome di “cursore” è quello attraverso il quale si varia il valore di resistenza. Agendo attraverso il cursore sull’elemento resistivo si andrà a variare una delle tre grandezze fisiche che determinano il valore in ohm della resistenza, in questo caso si tratta della lunghezza “l” dell’elemento resistivo.
Ricordando la legge di Ohm per i conduttori elettrici, dall’espressione:

[math]R= \rho \cdot \frac{l}{S}[/math]

Si può comprendere come avendo costante il valore di resistività del materiale “ ϱ “ ed il valore della sezione “S” variando la lunghezza dell’elemento resistivo si ottiene appunto una variazione di resistenza “R”, questo concetto può restare più chiaro se si pensa ad un resistore variabile a filo, in cui l’elemento resistivo è realizzato da un conduttore di lega resistiva (es costantana) isolato ed avvolto su di un supporto cilindrico isolante, e sulla lunghezza del supporto è fatto scorrere un cursore a contatto con le spire nella parte superiore non isolata dell’elemento resistivo. Il cursore cosi portandosi a contatto con un numero di spire variabile, varierà altresì la lunghezza dell’elemento resistivo, variando così la resistenza fra i punti A e C del reostato. Di seguito una rappresentazione del reostato, e del simbolo elettrico

simbolo resistore variabilereostato

reostato by direct industryOra nell’esempio citato, il tipo di resistore variabile noto come reostato trova applicazioni per utilizzi di precisione, o in circuiti di potenza, mentre nei circuiti elettronici in genere, dove si ha la necessità di variare la resistenza da valori di 0 ohm a determinati valori di ohm, si utilizzano dei resistori variabili di diverse dimensioni e tipologie sia per la loro realizzazione strutturale che per l’elemento resistivo utilizzato, pur restando valido il concetto sopra esposto di variazione del valore di resistenza, come nel caso del trimmer e del potenziometro in cui l’elemento resistivo è uno strato di materiale depositato su un supporto di bachelite in una forma circolare…

componenti potenziometro

Due categorie di resistori variabili

I resistori variabili si possono pensare in due categorie, quelli in cui la variazione di resistenza è di tipo manuale (reostati, trimmer, potenziometri) variando come già visto la posizione di un cursore (lineare o rotativo) e quelli in cui la variazione avviene in virtù di un altro parametro fisico che può essere l’intensità luminosa di una luce (fotoresistori) o la temperatura di una fonte di calore (termistori) che incidono sull’elemento resistivo sensibile alle variazioni di luce o temperatura.
Trimmer e potenziometri
Nei circuiti elettronici e quindi nei dispositivi elettronici in genere, si incontrano come resistori variabili i “trimmer “ ed i potenziometri i primi necessari per tarature ed i secondi per regolazioni di segnali, questi ultimi possono essere di tipo rotativo (come ad esempio l’immagine precedente) noti con il nome di “potenziometri” o di tipo lineare noti con il nome di “slider”, questi ultimi ad esempio molto utilizzati nei dispositivi mixer audio, di seguito in foto

slider by wikipedia

Potenziometri

Se si considera l’aspetto costruttivo, possono essere realizzati con elemento resistivo di diverso tipo: a strato, a filo; possono essere del tipo doppi; e con interruttore o senza; e la loro regolazione resistiva può essere di tipo lineare (A) o di tipo logaritmica (B), la loro installazione è prevista sempre a pannello per una regolazione del segnale o grandezza fisica attraverso una manopola fissata sul cursore del potenziometro. Un altro tipo di potenziometro utilizzato per regolazioni “fine” è il tipo multigiro, che offre una regolazione sempre di tipo rotativa ma con una variazione più accurata ed agendo sempre su un cursore, di seguito in foto

multigiroIl valore resistivo dei potenziometri è solitamente stampigliato sulla scocca o sul corpo dello stesso potenziometro , ed è indicato per esteso tipo: 4700 , o seguendo il noto codice letterale per i resistori, con l’aggiunta di due lettere A o B a seconda che la regolazione sia di tipo lineare o logaritmica. Questa indicazione si trova maggiormente impiegata nei potenziometri per applicazioni audio, tipo gli slider …

La lettera A indica una variazione del valore ohmico di tipo lineare, mentre la lettera B la variazione è di tipo logaritmica, per quest’ultima pensate al nostro udito che ha una sensibilità nei confronti della potenza sonora di tipo logaritmico, questo significa che per percepire un raddoppio della potenza sonora questa dovrà essere quadruplicata, ecco per cui si utilizza la variazione logaritmica nei potenziometri per applicazioni audio.

La struttura di un potenziometro di tipo rotativo, può esser chiara dall’immagine di una sua “dissezione” in cui vengono messi a nudo i suoi elementi costitutivi…

Dissezione potenziometro

Nel caso di un potenziometro a filo la struttura risulta essere molto chiara, in quanto si nota chiaramente l’elemento resistivo realizzato dal filo conduttore di lega avvolto sul supporto isolante ed il cursore strisciante sulla parte non isolata che andrà a variare la lunghezza dell’elemento resistivo…
L’elemento resistivo in un potenziometro può essere realizzato a strato del tipo a base di carbone depositato, o a base di carbone stampato, può essere realizzato a filo con filo metallico avvolto , sottile o spesso,o con strato tipo cermet. Mentre i supporti possono essere di tipo plastico per piccole potenze, e di tipo ceramico per potenze elevate.

pot a filo2

L’elemento resistivo è avvolto su di un supporto di materiale isolante e di forma toroidale per un arco di circa 300°, il filo viene isolato mediante verniciatura a smalto e la parte superiore in contatto con il cursore strisciante viene scoperta per consentire il contatto elettrico.

Trimmer

A differenza dei potenziometri questi resistori variabili, sono di dimensioni ridotte, sono sempre installati su pcb, e possono essere del tipo verticale od orizzontale, per il tipo di installazione, e la loro regolazione avviene per mezzo di un ulteriore cacciavite o asta dedicata, in quanto la loro regolazione avviene per taratura del dispositivo, quindi una volta impostato il valore di resistenza necessario non è previsto un successivo o comunque a breve tempo intervento di regolazione o taratura. Anche in questo caso è possibile avere il tipo multigiro che consente attraverso una vite senza fine di eseguire più giri e quindi offrire una regolazione più precisa.
Nei trimmer il morsetto centrale rappresenta quello collegato al cursore.

trimmer

La codifica del valore ohmico indicata sui trimmer è differente da quella vista per i potenziometri, è composta da una cifra che non indica il valore reale di resistenza, ma esso è composto da tre cifre, l’ultima cifra indica il numero di zeri da aggiungere al valore composto con le cifre precedenti per ottenere il valore ohmico reale del trimmer. Esempio la cifra stampigliata 102 il valore di 10 a cui aggiungere due zeri, quindi il valore di resistenza massimo del trimmer sarà di 1000 ohm, e non di 102 ohm !

Un po’ di teoria sui collegamenti ….

Un potenziometro è tale quando è collegato per ottenere un partitore di tensione. Seguendo lo schema riportato, la tensione V2 di uscita dipende dalla tensione di ingresso V1 secondo la posizione del cursore in riferimento al terminale comune C, quindi in questa applicazione si è ottenuto una variazione di tensione.

connessione potenziometro

Il reostato invece è tale quando è collegato per ottenere una variazione di corrente. Seguendo lo schema (a) riportato i punti di collegamento sono due, ed a volte si utilizza anche collegare al cursore il terminale inutilizzato dell’altro lato resistivo (b)

connessione reostato

Nella pratica questi resistori variabili trovano molteplici applicazioni, in genere si può affermare che i trimmer trovano utilizzo nei dispositivi elettronici per correzioni e/o tarature, quindi una volta impostati non vengono ritoccati a meno di successive tarature e la loro variazione di resistenza viene eseguita per mezzo di opportuni cacciaviti isolati, fanno poi la differenza i trimmer multigiro che come già detto offrono un range di regolazione più ampio quindi una regolazione fine o più precisa.

I potenziometri invece si trovano installati su pannellature, e sono a disposizione di operatori del dispositivo che li ospita e si prestano a continue regolazione di un segnale elettrico, attraverso la rotazione di una manopola nel caso di quelli rotativi, ed in alcuni casi offrendo anche la possibilità di comandare un interruttore, mentre nel caso di quelli lineari ovvero gli slider la regolazione avviene spostando una levetta lungo la corsa dello slider. Anche per il potenziometro esiste la versione multigiro quindi anche in questo caso la possibilità di una regolazione fine dell’ampiezza della grandezza.

Altra differenza sostanziale fra il trimmer ed il potenziometro sta nell’ampiezza del segnale che si può controllare, ovvero i potenziometri seppur limitati all’ordine di centinaia di milliampere (per quelli a filo) possono regolare segnali con ampiezze maggiori rispetto ai trimmer.

Si potrebbe ancora proseguire trattando nello specifico i materiali utilizzati per la realizzazione degli elementi resistivi, ma credo interessi relativamente ai fini pratici per la valautazione di funzionamento e utilizzo di potenziometri  e trimmer , fermo restando la necessità di conoscenze tecniche che non ho sugli aspetti costruttivi del materiale resistivo…

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2 commenti su “2 – Potenziometri e reostati,trimmer… comunque resistori variabili …

  1. Salve Paolo.
    La costruzione di un box di resistenze, da utilizzare in circuiti di simulazione e/o prova, è una buona idea, mi ricorda il box del “prova circuiti a sostituzione” della mitica Scuola Radio Elettra di molti anni fa.
    In quel box era possibile selezionare valori di resistenza, ai capi di dedicate boccole, agendo su dei selettori rotativi o commutatori, e si aveva a disposizione il valore utile di resistenza, o diversamente ottenuto dalla combinazione di diverse boccole … si uno strumento utile per eseguire prove e/o misure di reistenza, ovvio che il box veniva utilizzato in “bassissima tensione” ovvero nei circuiti interessati da piccole tensione e piccole intensità di correnti.
    Esco dalla mia divagazione e vengo alla tua domanda.
    L’utilizzo di potenziometri e/o trimmer per ottenere valori variabili di resistenza, da utilizzare come “box di prova/sostituzione” non è consigliabile, in quanto una grandezza che occorre considerare nell’utilizzo dei resistori non è solamente quella della resistenza ohmmica espressa in Ohm, ma anche la loro potenza espressa in Watt.
    Infatti i resistori sono disponibili per diversi tagli di resistenza, dai piccoli di 1/4 di watti … fino agli oltre 15 watt e oltre per applicazioni specifiche.
    Mentre per quanto riguarda i trimmer, l’ordine di potenza è piccolissimo in quanto il loro lavoro è quello di variare si la resistenza ma con ai loro capi una piccola tensione o differenza di potenziale ed un altresì piccola intensità di corrente dell’ordine dei milliampere.
    Volendo considerare qualche intensità di corrente maggiore, ma siamo sempre nell’ordine delle decine di milliampere si può considerare l’utilizzo di potenziometri a filo.

    In definitiva, utilizzare un potenziometro o trimmer in un tratto di circuito in cui l’intensità di corrente in gioco è considerevole , non è consigliabile e ne fattibile, pena il danneggiamento del potenziometro o trimmer, nel caso di dover regolare intensità di correnti considerevoli i circuiti assumono una diversa realizzazione.

    L’utilizzo di potenziometri o trimmer in un box di resistori variabili, è fattibile se utilizzati per misure e/o circuiti in bassissima tensione e con piccolissime intensità di correnti in gioco.

    Ti metto di seguito un link di riferimento dove poter vedere il “provacircuiti a sostituzione della Scuola Radio Elettra” di cui ti parlavo.
    http://www.roetta.it/ik3hia/pages/Instruments/provacircuiti_SRE.htm

    Ciao. Buone Feste.

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  2. AvatarPaolo Rebecchi Guerra il said:

    L’argomento è interessantissimo.
    Bene, io sono un neofilo in materia e mi piacerebbe sapere se, volendo costruire un box di resistenze, a partire da 1 ohm a 3 M ohm il tutto a 5 watt, è possibile la costruzione usando vari potenziometri invece di usare i resistori.
    Grazie

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