Potenciómetros

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Los potenciómetros son componentes electrónicos que varian su resistencia en función de un desplazamiento longitudinal o angular.

¿Qué es un potenciómetro?

Un potenciómetro es un componente electromecánico que se utiliza para controlar el flujo de corriente eléctrica en un circuito. Consiste en una resistencia ajustable que puede variar su valor resistivo mediante un contacto móvil. Este contacto móvil, a menudo llamado cursor, se desplaza a lo largo de la resistencia, permitiendo que la resistencia total entre su extremo móvil y sus extremos varíe. Los potenciómetros se utilizan comúnmente en circuitos electrónicos para controlar el nivel de voltaje, el volumen de un dispositivo de audio, la intensidad de la luz, controlar o detectar una posición, entre otros usos. Hay diferentes tipos de potenciómetros, incluyendo potenciómetros deslizantes y potenciómetros rotativos, que se eligen según las necesidades específicas del circuito en el que se van a utilizar.

Ley de variación de un potenciómetro

La función que nos relaciona la resistencia entre el cursor y las bornas fijas del potenciómetro, con las consiguientes posiciones que puede ocupar el cursor en su desplazamiento a lo largo de todo el cuerpo resistivo del potenciómetro, es lo que se conoce como ley de variación del potenciómetro.

Podemos pues, intuir que se pueden sonseguir, un gran número de leyes. De todas ellas las más importantes son:

Ley lineal: Si la función es lineal, R(B) = K * B (Ω)

Donde K es una constante de ajuste y B el recorrido

La gráfica que sigue es la ecuación de una recta. En un potenciómetro lineal, la resistencia varía de manera uniforme a lo largo de su longitud. Esto significa que si se divide el potenciómetro en partes iguales y se mide la resistencia entre el cursor y un extremo en cada punto, se encontrará que la resistencia aumenta o disminuye de manera constante.

Ley logartimica:

Si la relación es de la forma B= K * log (R(B) + 1) (Ω)

En la que K, es una constante de ajuste y B el recorrido

Un potenciómetro logarítmico, la resistencia cambia de acuerdo con una escala logarítmica. Esto significa que el cambio en la resistencia no es lineal en relación con el movimiento del cursor. Los potenciómetros logarítmicos son comúnmente utilizados en aplicaciones de audio, como control de volumen, ya que coinciden mejor con la percepción humana del sonido.

Ley logaritmica invertida o negativa: Cuando la función sea de la forma R(B) = K * log (B+1) (Ω)

ley de variación de un potenciómetro

En la actualidad sólo se encuentran potenciómetros que siguen leyes o bien lineales o bien logaritmicos, según su varación siga una u otra ley de variación.

¿Qué es la conformidad de un potenciómetro?

Sea un resistor variable, con una ley de variación ideal cualquiera y sobre el que hacemos una medida en laboratorio para obtener la ley real de variación del resistor variable. Diremos que la ley real es tanto más conforme (tendrá más conformidad), cuanto más se aproxime a la ideal.

Cuantitativamente, la conformidad se mide por el error de conformidad, el cual se puede definir como la desviación relativa máxima (en resistencia) que podemos tener entre la key ideal y la real. En el caso particular, de que la ley de variación sea lineal, se utiliza el término de linealidad en vez del de conformidad, y por tanto el error lo llamaremos error de linealidad.

Resolución de desplazamiento y rugosidad

Resolución de desplazamieno de un potenciómetro: Es el minimo desplazamiento, en un cierto sentido, para experimentar un incremento de valor. En resistores variables bobinados tiene bastante sentido ya que está limitado por las espiras. De tal manera que la resolución será igual a

Rt=(1/N)*100 (%); siendo N el número de espiras del resistor.

Rugosidad de un potenciómetro: Teniendo en cuenta el concepto de resolución de desplazamiento anterior, en resistores de capa continua, como son todos los que no son bobinados, no tiene sentido hablar de resolución de desplazamiento, ya que nos podríamos preguntar: ¿dónde encontraremos el mínimo, ya que al ser la ley de variación una función continua, siempre se puede enconctrar un valor más pequeño dentro de ese mismo valor?

Teniendo en cuenta que, la superficie de la capa resistiva sobre la que se realiza el contacto eléctrico no es absolutamente plana, sino que tiene una cierta rugosidad, el término de resolución se sustituye por el más apropiado de rugosidad. Esta se define como la variación instantánea máxima respecto de la ideal.

Reostatos o potenciómetros

Aunque los dos son resistores variables, reciben un nombre u otro en función de como se conecten a la carga.

Asi, si se conectan en serie conseguiremos variaciones de corriente, y les llamaremos reostatos y si los conectamos en derivación, obtendremos variaciones de tensión y llos llamaremos potenciómetros.

No obstante, conviene decir que en el momento de construirlos, se piensa en la aplicación más idónea y por tanto ya se les llama o bien potenciómetros o bien reostatos.

Tipos de potenciómetros según su montaje

Según cual sea la aplicación tenemos dos tipos fundamentales de potenciómetros:

Potenciómetros de ajuste:
Los potenciómetros de ajuste o trimers (Trimmers) permiten un fácil ajuste de los valores de resistencia mediante manipulación física. Se fabrican de una y varias vueltas en una variedad de estilos, tamaños y tecnologías de carcasas. Los potenciómetros de ajuste son resistencias variables que se usan p para todas las aplicaciones en las que el valor óhmico exacto necesario para el diseño no está definido de antemano. Ofrecen fácil ajuste (generalmente realizado con un destornillador) y estabilidad luego de ser ensamblados en la PCB. A los potenciómetros de varias vueltas los conocemos por el nombre de potenciómetro de ajuste de tipo multivuelta.

Parámetros principales:

De una sola vuelta o de varias vueltas (los potenciómetros de una sola vuelta son más baratas, mientras que los dispositivos de varias vueltas ofrecen giros más precisos)
Diseño pasante o SMD (según elección del cliente)
Rango de ajuste: define el valor óhmico máximo necesario
Dimensiones totales: dependiendo del espacio disponible en la PCB
Potenciómetros de panel: Son resistencias variables utilizadas en diversas aplicaciones que requieren ajustes manuales y un número moderado de ciclos. Se montan detrás del panel frontal de equipos y suelen tener botones en sus ejes. Se utilizan en una amplia gama de mercados, como maquinaria industrial, aviónica y equipos médicos. Algunos factores clave que definen estos potenciómetros incluyen el material del elemento resistivo, dimensiones, nivel de sellado, vida útil esperada y potencia admisible. También se mencionan opciones comunes adicionales, como retenes, interruptores y ejes personalizados. A su vez los potenciómetros de panel pueden ser de una única vuelta o multivuelta si la aplicación requiere un control fino de la magnitud a variar.

Aplicaciones: Se utilizan en una amplia gama de mercados, como maquinaria industrial, aviónica y equipos médicos. Algunos factores clave que definen estos potenciómetros incluyen el material del elemento resistivo, dimensiones, nivel de sellado, vida útil esperada y potencia admisible

Tipos de potenciómetro en función del material resistivo

Hay cuatro tipos principales de potenciómetros basados en el material resistivo que utilizan:

Potenciómetros de película de carbón: Utilizan este tipo de película como material resistivo. Son los más comunes y económicos, pero pueden tener una menor precisión y estabilidad en comparación con otros tipos.
Potenciómetros bobinados: Emplean un alambre resistivo enrollado alrededor de un núcleo, y el contacto móvil ajusta la resistencia moviéndose a lo largo del alambre. Ofrecen una alta precisión y estabilidad, pero pueden ser más costosos que los potenciómetros de película de carbón. Suelen fabricarse para potencias más elevadas y con frecuencia se les llama reostatos.
Potenciómetros de Cermet: Utilizan una cerámica metálica (cermet) como material resistivo. Ofrecen una alta estabilidad y precisión, así como una larga vida útil, siendo una opción popular para aplicaciones que requieren una alta precisión y estabilidad en la resistencia variable. Se fabrican en una vuelta y en 10 vueltas o multivuelta, y también selladaos o no. Por regla general los potenciómetros multivuelta que conocemos ya sean de ajuste para circuito impreso o bien de panel, suelen ser de cermet.
Potenciómetros de plástico conductor: Este tipo potenciómetro está pensado para aplicaciones de audio profesional. Los modelos de panel, suelen tener el botón mando integrado y una muy alta inmunidad frente al polvo y el agua (IP67, IP68).

Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas, y la elección del tipo de potenciómetro depende de los requisitos específicos de la aplicación.

Otros tipos de potenciómetros

En algunos casos se un mismo cuerpo de potenciómetro se incorpora más de una resistencia variable:

Potenciómetro con interruptor: Hay un interruptor adicional independiente de la resistencia del potenciómetro, pero que actúa junto con el mismo eje del potenciómetro justo en uno de los dos extremos del recorrido. Se utilizaban en equipos domésticos para dar la función de apagado y normalmente volumen, pero se siguen usando en reguladores de luz o dimmers.
Potenciómetro tandem; Al desplazarse el eje del potenciometro movemos dos cursores que actúan cada uno sobre un elemento resistivo diferente. También lo llamamos potenciómetro doble. Se usa en aplicaciones de audio, con el fin de variar el volumen, el tono, etc de los dos canales del amplificador, mesa de mezclas, etc. Hoy día cada vez está más en desuso ya que con las técnicas digitales no hacen falta.
Potenciómetros multifunción: Algunas veces sobre un mismo eje de potenciómetro se aplican varios potenciómetros cada uno con su control independiente. Antiguamente se usaban en autoradios, y en instrumentos de medida, pero hoy día ya no se emplean.

¿Qué hacer si mi potenciómetro de audio produce ruido?

Que un potenciómetro sea sellado evita que entre el polvo que provoca fallos en los contactos, medidas e incluso ruido en sistemas de sonido. Este tipo de potenciómetros son muy costosos en comparación con un potenciómetro de película de carbón. Y además sólo sólo se fabrican sellados en potenciómetros rotativos y de ajuste, pensados para ambientes o bien hostiles o para dar una larga vida útil.

En el caso de que al mover el cursor de un potenciómetro este provoque ruido, podemos probar a ver si nuestro potenciómetro tiene una ranura por la parte trasera y aplicar un spray limpiacontactos. Si el ruido no desaparece tendremos que cambiar el potenciómetro.

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