نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر در الکترونیک
در جلسه قبل بصورت کامل به معرفی انواع مقاومت های متغیر در الکترونیک پرداختیم و آشنایی خوبی برای شما عزیزان ایجاد کردیم.
در این جلسه از قطعه شناسی الکترونیک به تشریح کامل این قطعات و بررسی نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر پرداختیم.
بخش اول: تعریف مقاومت‌های متغیر در بررسی نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر
مقاومت‌های متغیر، دسته‌ای از مقاومت‌ها هستند که مقدار مقاومتشان با تغییر عوامل خارجی مثل دما، نور یا تنظیمات مکانیکی تغییر می‌کند. این مقاومت‌ها عبارتند از:
- NTC (Negative Temperature Coefficient): مقاومت وابسته به دما که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می‌یابد.
- PTC (Positive Temperature Coefficient): مقاومت وابسته به دما که با افزایش دما مقدار مقاومتش افزایش می‌یابد.
- LDR (Light Dependent Resistor): مقاومت وابسته به نور که مقدار مقاومتش با شدت نور محیط تغییر می‌کند.
بخش دوم: اصول عملکرد در مدارهای تقسیم ولتاژ در بررسی نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر
مدار تقسیم ولتاژ یکی از کاربردهای رایج مقاومت‌های متغیر است که در آن مقاومت‌ها برای کاهش یا تنظیم ولتاژ خروجی استفاده می‌شوند. در این بخش، نحوه عملکرد هر نوع مقاومت متغیر در مدار تقسیم ولتاژ بررسی شده است:
آزمایش اول: استفاده از مقاومت NTC و PTC
برای بررسی تأثیر دما روی مقاومت NTC در بررسی نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر:
- در مدار تقسیم ولتاژ، یک مقاومت NTC و یک مقاومت ثابت قرار دادیم.
- با نزدیک کردن منبع گرما به مقاومت NTC، مشاهده کردیم:
- افزایش دما باعث کاهش مقاومت و تغییر ولتاژ خروجی شد.
برای بررسی تأثیر دما روی مقاومت PTC در بررسی نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر:
- در مدار تقسیم ولتاژ، یک مقاومت PTC و یک مقاومت ثابت قرار دادیم.
- با نزدیک کردن منبع گرما به مقاومت‌ها، مشاهده کردیم:
- افزایش دما باعث افزایش مقاومت و تغییر ولتاژ خروجی شد.
این ویژگی‌ها، مقاومت‌های NTC را مناسب حسگرهای دما و PTC را مناسب مدارهای محافظتی می‌کند.
آزمایش دوم: تأثیر نور روی مقاومت LDR
برای بررسی عملکرد LDR:
- در مدار تقسیم ولتاژ، یک LDR قرار دادیم.
- با تاباندن نور شدید به مقاومت:
- مقدار مقاومت کاهش یافت و ولتاژ خروجی مدار تغییر کرد.
- با کاهش شدت نور، مقاومت افزایش پیدا کرد و ولتاژ خروجی کاهش یافت.
این مقاومت‌ها کاربردهایی مانند حسگرهای تشخیص نور در چراغ‌های روشنایی هوشمند دارند.
بخش سوم: نحوه عملکرد پتانسیومتر به عنوان مقاومت متغیر
پتانسیومتر یک مقاومت متغیر مکانیکی است که به کاربر اجازه می‌دهد مقدار مقاومت را به صورت دستی تغییر دهد. در آزمایش سوم:
- به پایه‌های کناری پتانسیومتر ولتاژ دادیم.
- ولتاژ پایه وسط که نسبت به محل قرارگیری محور تنظیم تغییر می‌کند با مولتی‌متر اندازه گرفته شد.
- مشاهده شد که با تغییر وضعیت محور، مقدار مقاومت تغییر کرده و ولتاژ خروجی تنظیم می‌شود.
پتانسیومترها در کنترل ولتاژ خروجی مدارها، تنظیم حساسیت حسگرها و کنترل حجم صدا در دستگاه‌های صوتی استفاده می‌شوند.
بخش چهارم: معرفی وریستور و نحوه عملکرد آن
وریستور‌ها نوع خاصی از مقاومت‌های وابسته به ولتاژ هستند که در برابر نوسانات ولتاژ واکنش نشان می‌دهند.
وریستور چگونه کار می‌کند؟
وریستور‌ها مقاومت وابسته به ولتاژ هستند، به این معنی که مقدار مقاومتشان با افزایش یا کاهش ولتاژ تغییر می‌کند. در شرایط عادی، وریستور دارای مقدار مقاومت بسیار زیاد است، اما در مواجهه با ولتاژ بیش از حد، مقاومت به سرعت کاهش می‌یابد و جریان را از خود عبور می‌دهد تا از مدار در برابر آسیب محافظت کند.
وریستور ها دارای یک ولتاژ نامی هستند که روی آنها نوشته شده، چنانچه ولتاژ ورودی به وریستور بیش از ولتاژ نوشته شده روی آن شود، مقدار اهم آن به شدت کاهش می‌یابد.
برای درک بهتر نحوه‌ی کارکرد وریستور را در نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر میتوانیم بگوییم؛ وریستور را در بردهای الکترونیکی معمولاً در ورودی ولتاژ بین فاز و نول وصل می‌کنند، بصورتی که فاز به یکی از پایه‌ها و نول هم به پایه‌های دیگر وصل می‌شود.
فرض میکنیم مقدار نامی نوشته شده روی وریستور مقدار 220 ولت است؛ چنانچه اختلاف ولتاژ بین پایه های وریستور بیشتر از 220 ولت شود، وریستور مقاومتش صفر (اتصال کوتاه) می‌شود و دیگر اجازه‌ی عبور ولتاژ را به مدار نمی‌دهد و تمامی جریان حاصل از ولتاژ، از وریستور عبور می‌کند.
پس بدین صورت نحوه‌ی کارکرد وریستور را در نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر میتوانیم تشریح کنیم.
کاربردهای وریستور:
- محافظت از مدارهای حساس در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ (مانند صاعقه).
- استفاده به عنوان عنصر کلیدی در محافظ‌های ولتاژ (Surge Protectors).
نتیجه‌گیری:
مقاومت‌های متغیر یکی از اجزای حیاتی در مدارهای الکترونیکی هستند که امکان تنظیم یا تغییر مقاومت بر اساس شرایط محیطی یا نیازهای کاربر را فراهم می‌کنند. نحوه کارکرد مقاومت‌های متغیر مانند NTC، PTC، LDR، پتانسیومتر و همچنین وریستور نقش مهمی در افزایش عملکرد و ایمنی مدارها دارد. از مدارهای تقسیم ولتاژ گرفته تا محافظ‌های ولتاژ، این مقاومت‌ها تأثیر زیادی در توسعه کاربردهای هوشمند بردهای الکترونیکی دارند.
برای یادگیری انواع حالت های تست مقاومت ها(روی برد و خارج از برد) میتوانید به مقاله نحوه تست مقاومت در سایتمان مراجعه کنید.
