Potansiyometre Nedir ?

Güncelleme 16/08/2024

Potansiyometre

*Dışardan fiziksel müdehalelerle değeri değiştirilen dirençlere Potansiyometre denir .

Potansiyometre ne işe yarar ?

*Potansiyometre devrede akımı sınırlamak ya da gerilimi bölmek için kullanılır.

*Ana direnç üzerinde gezen, döner bir mil veya doğrusal bir sürgü vasıtasıyla direnç değeri değiştirilebilir/ayarlanabilir .

*Potansiyometrelerin daha güçlü daha yüksek akım değerine sahip olana ise reosta denir.
*Potansiyometre en basit anlamı ile bir tür sürgülü dirençtir. Diğer direnç çeşitlerinden farkı direnç değeri değiştirilebilir olmasıdır.
*Sürgülü potansiyometre direnç değeri oldukça yüksektir.
*Potansiyometreler daha çok karbon veya karbon içerikli direnç elemanlarından yapılır. Reosta ise krom-nikel direnç tellerinden yapılır.
*Potansiyometre (Pot olarak da adlandırılır). Ayarlama işlemi potansiyometre üzerindeki ayar kolu (şaft) aracılığıyla yapılır. Böylece elektronik cihazlarda elektrik seviyesinin kullanıcı aracılığıyla ayarlanması istenen her durumda potansiyometre kullanılır.
*Potansiyometre; belli bir emk sayesinde, belli olmayan bir pilin emk’sını tayin etmekte, direnç ve akımların ölçülmesinde kullanılır. Potansiyometre çok duyarlıdır. Bu duyarlılıktan dolayı ampermetre, voltmetre ve ohm metre gibi ölçü aletlerinin taksimatlandırılmasında ve taksimatlı aletlerin, hatalarının tayininde de kullanılır.

Potansiyometre nasıl çalışır?

Potansiyometrenin 3 terminali vardır.
En dıştaki terminaller potansiyometre içindeki direnç elemanının uç noktalarını gösterir. Ortadaki terminal ise içerideki hareketli kontağı ifade eder.  Çoğu potansiyometrede ortada dönen bir düzenek vardır. Bazılarında ise kayan kızak şeklinde bir hareketli düzenek bulunur.
Potansiyometrenin dıştaki terminallerine DC gerilim uygulanır. Ortadaki uç- ve negatif uçtan ise çıkış alınır. Aşağıdaki resimden bu durumu görebilirsiniz:


Üç bağlantı terminali A, B, C diye adlandırılırsa,
A-C potansiyometrenin toplam direncidir .
B ucu gezer sürgünün bağlı olduğu uçtur.
A-B ve B-C direnç değerleri B sürgüsünün bulunduğu konuma göre değer alır.
A-B ve B-C direnç değerlerinin toplamı A-C direncine eşittir.
B hareketli sürgüsü A noktasına en yakın iken A-B direnci 0 ( Sıfır ),B-C direnci de A-C direncine eşit olur.
B sürgüsü C noktasına en yakınken B – C direnci 0 ( Sıfır ), A-B direnci de A-C direncine eşit olur.

Sonuç

A-C arası direnç sabittir, A-B ve C-B arası direnç ayarlanabilir.
RAC = RAB + RCB

Potansiyometrenin Elektronik Sembolü

Sol tarafta Amerikan , sağ taraftaki semboller ise Avrupa standardını gösteriyor. (4k7 = 4700 ohm)

Potansiyometre Devreye Nasıl Bağlanır ?

Kullanım amacına göre potansiyometre bağlantısı iki farklı yöntemle yapılır.
1-) Orta ayak kontrol edilecek noktaya ve yan ayaklar iki ayrı noktaya bağlanır. Böylece iki ayrı noktanın elektrik seviyesi kontrol edilebilir. Şekilde kullanım örneği   gösterilmektedir.

İki ayrı noktanın gerilim seviyesini değiştirmeyi sağlayan bağlantı yöntemi
2-) Yan ayaklardan biri ile orta ayak birleştirilirek iki ayaklı ayarlanabilir bir direnç elde edilir. Bu durumda potansiyometre seri bağlı sabit değerli bir direnç kullanılmalıdır. Aksi durumda potansiyometre direnci 0 ohm’a çekildiği zaman bağlı olduğu noktadan çok yüksek akım geçebilir.

Potansiyometre nasıl kullanılır?

Potansiyometreler çoğunlukla lambaların parlaklık ayarlarında-dimmer devrelerinde, elektrikli ocaklarda, ses devrelerinde volum kontrolünde, bass kontrolünde, sensörlü devrelerde hassasiyet ayarında, güç kaynağı devrelerinde gerilim-akım ayarlaması uygulamalarında kullanılır.
Örneğin aşağıdaki devrede potansiyometre ile triyak üzerinden lambanın veya ısıtıcının kontrolü yapılıyor. Bu devreyi sadece reosta ile de yapabilirsiniz. Ama güç kayıpları çok daha fazla olacaktır.

Genellikle potansiyometrelerin orta uçlarında bir sabit direnç kullanılır. Bu sayede lineer potansiyometreyi logaritmik potansiyometre gibi de kullanabilirsiniz.Aşağıdaki resimde nasıl yapıldığı görülüyor:

Potansiyometreler ADC (anolog digital çeviren devreler)de de giriş elemanı olarak kullanılabilir. Sıcaklık, hareket gibi bilgileri için kullanılabilir.

Örnek Devre

Başlıca potansiyometre çeşitleri

• Lineer Potansiyometre
• Logaritmik Potansiyometre
• Çok Turlu Potansiyometre
• Dijital Potansiyometre
• İpli Encoder ve Potansiyometre
• Anahtarlamalı Potansiyometre
• Slider Potansiyometre (Kızaklı Potansiyometre)
• Trimmer Potansiyometre (Trimpot)
• Vidalı Potansiyometre
• Telli Potansiyometre

Lineer Potansiyometre

Doğrusal bir düzlem üzerine montajı yapılan direnç çeşididir. Lineer potansiyometreler de direnç değeri doğrusal olarak değişir. Potansiyometre milinin çevrilme açısına göre aşağıdaki şekildeki gibi direnç değeri 0′dan itibaren doğrusal bir şekilde artar. Bu artış ile elektronik bir devrede doğrusal bir şekilde voltaj kontrolü sağlanabilir. Doğrusal potansiyometre de şaft dönüşü ile direnç değişim yüzdesi eşit aralıklarla artıp azalır.   Resimde lineer sistemli bir potansiyometre iç yapısı görülmektedir. Altta ise potansiyometrenin hareketli milinin pozisyonuna göre verdiği çıkışı sembolize eden bir grafik yer almaktadır.

Logaritmik (Dairesel) Potansiyometreler

Dairesel bir düzlem üzerine montajı yapılmış bir direnç çeşididir. Lineer potansiyometre çeşidinden farkı direnç değeri logaritmik bir düzen de artmaktadır.
Logaritmik potansiyometreler de direnç değişimi şaftın dönme açısıyla doğru orantılı değildir. Anti-logaritmik ve logaritmik olarak iki çeşittir.

Logaritmik potansiyometreler de şekilde görülüğü gibi mili çevirirken 180°’ye kadar şaft değişimine oranla direnç değişimi düşük, 180°’den sonra büyüktür. Anti-logaritmik potansiyometrelerde ise önce direnç değişim büyük, sonra direnç değişimi düşüktür.

Çok Turlu Potansiyometre

Belli bir dönüş mesafesi olmayan potansiyometredir. Bunun dışında direnç ayarının kademeli olarak yapıldığı potansiyometreler vardır. Çok turlu potansiyometrelerde, her 360° bir turdur. Hassas ayar yapılan ortamlarda kullanılır. Tur sayısı artarsa hassasiyette artar.

Dijital Potansiyometre

Dijital potansiyometre mikrodenetleyci tasarımlı olarak gelişmiş cihazlardır. Endüstride 0-10V veya 0/4-20mA gibi analog sinyal kaynaklarına ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılır. Dijital potansiyometrenin analog çıkışı ön panelde bulunan tuşlar ile ayarlanır. Analog çıkış değeri dijital olarak ayarlanabilir.Çıkış değerini ayarlanan seviyede sabit tutar. Alt ve üst sınır değerleri verilerek belli aralıkta çalışması sağlanır. Enerjikesilip geri geldikten sonra  kaldığı değerden devam ettiği gibi ayarlanan bir değerden başlayabilir. Kullanılması son derece kolay ve basittir.

İpli Encoder ve Potansiyometre

Paslanmaz çelik bir halat ve bu halatın sarılı olduğu bir makaraya bağlanan potansiyometre halatın açılma miktarına göre elektriksel sinyal verir. Böylece mesafe ölçümü yapar. Potansiyometre, 4-20mA, 0-10V, SSI, Encoder, Can bus, Profibus gibi çıkışları olan modelleri mevcuttur.
İpli enkoder ‘ler özellikle adetli kullanımlarda uygun fiyatlı ve kaliteli çözüm olmaktadır. Çok telli, sarmallı ve ince paslanmaz çelik ipi sayesinde bükülmeden ve kırılmadan uzun süre kullanım olanağına sahiptir. İpli enkoderlerin montajı çok kolaydır. Potansiyometre çıkış ve encoder çıkışı opsiyonu birçok farklı uygulama da çözüm sunabilir.

Anahtarlamalı Potansiyometre

Bazı potansiyometreler saat yönünün tersine çevrildiğinde belli bir yerden sonra iletimi tamamen keser. Genellikle ısıtıcılarda bu sistem kullanılır. Bazı potansiyometre modellerinde ise şaftı itmek veya çekmek şeklinde kullanılır.

Slider Potansiyometre (Kızaklı Potansiyometre)

Kızaklı potansiyometreler çoğunlukla radyolarda karşımıza çıkar. Düz bir direnç malzemesi üzerinde kayan bir kızak bulunur.

Trimmer Potansiyometre (Trimpot)

Trimmer potansiyometreler çoğunlukla Trimpot olarak da adlandırılır. Trimpotlar genellikle elektronik malzemelerin içinde üretici tarafından test edilerek ayarlanmış ve bir daha ayarlanmaya gerek duymayan işlerde kullanılır. Kullanıcılar tarafından ayarlarının değiştirilmesi istenmez.

Vidalı Potansiyometre 

Vidalı potansiyometrede, sonsuz vida ile oluşturulan direnci taramaktadır. Üzerinde hareket eden bir fırça, kalın film (Cermet) yöntemiyle oluşturulan direnci taramaktadır. Fırça potansiyometrenin orta ayağına bağlıdır. Böylece orta ayak üzerinden istenilen değerde ve çok hassas ayarlanabilen bir çıkış alınabilmektedir.

Telli Potansiyometre 

Telli potansiyometreler, bir yalıtkan çember üzerine sarılan teller ile bağlantı kuran fırça düzeninden oluşmaktadır. Bu tür potansiyometrelerin üzeri genellikle açıktır. Tel olarak Nikel-Krom veya başka rezistans telleri kullanılır.

Potansiyometrelerin kıyaslama tablosu
Tipi	Türü	Değeri	Toleransı	Gücü (W)	Sıcaklık sabiti	Kararlılık (Stablite)	Ömrü
Karbon pot. (Trimmer)	Lineer veya logaritmik	100-10M	±%20	0.5 – 2	± 700 ppm/°C 100 K altında ± 1000 ppm/°C 100 K üstünde	±%20	20000        dönüş
Telli pot.	Lineer	10-100K	±%5 ±%3	3	100 ppm/°C 50 ppm/°C	±%5 ±%2	20000 – 100000 arası dönüş
Vidalı pot.	Lineer	10-500K	±%10	1	±200 ppm/°C	±%5	500 kademe

Potansiyometrenin Avantajları

Bu kısmımda maddeler halinde potansiyometreyi ona benzer özellik taşıyan diğer elektronik parçalardan ayıran önemli özellikleri hakkında bilgi vermeye çalışacağım.
Düşük Maliyet: Diğer voltaj ayarlama için kullanılabilecek elemanlara kıyasla daha ucuza bulunabilmektedir.
Düşük Teknoloji: Kullanılan teknolojinin basitliğinden dolayı kolayca nasıl kullanılabileceği anlaşılabilmektedir.
Kolay Kullanım: Kullanımı kolay ve çabuk öğrenilebilir.

Potansiyometrenin Dezavantajları

Kullanımdan dolayı iç parçalarında zamanla aşınmalar oluşmaktadır.
Potansiyometrenin hassasiyeti düşüktür.
Düşük Hassasiyetlik: Yüksek hassasiyetliği yakalamak zordur.
Düşük Yenilenebilirlik: Yenilenebilirlik özelliği düşüktür
Sınırlı Frekans Cevabı: Bir devrenin herhangi bir frekans spektrumundaki kazancının grafiğe dökülebilmesi, hangi frekansta ne kadar kazanç olduğunun bilinmesidir.

Potansiyometrenin Kullanım Alanları

Potansiyometre elektrik ve elektronik devrelerde voltaj kontrolü amacı ile kullanılmakla beraber gerilim bölücü olarakta kullanılmaktadır. Dimmer devreleri ve basit motor kontrol devreleri buna örnek gösterilebilir. Bazende akım kontrolü amacıyla da kullanılmaktadır. Potansiyometre pozisyon algılama sensörü olarak ta kullanılabilir. Ama bu halde hassas bir ölçüm için başka bir elektronik devre ile kontrol edilmelidir. Potansiyometre imalatı üretici firmalar tarafından ihtiyaca göre imal edilmektedir.

Elektronikte potansiyometre şu amaçlar için kullanılırlar;

• Ön ayar için
• Genel amaçlı kontrol için
• İnce ayarlı kontrol için

Potansiyometrelerin Kullanılma yerlerine göre özellikleri
Tipi	Uygulama örneği	Seçim Töleransı	Doğrusallık (Lineerite)	Kararlılık (Stabilite)	Ömrü boyunca ayar gereksinimi
Ön ayar	Darbe jenaratorun de darbe genişliği ayarı	±%20	Önemli değil	Yüksek ±%2	50 ‘den az
Genel amaçlı kontrol	Yükselteçte ses ve ton ayarı	±%20	±%10	Orta ±%10	10000
İnce ayarlı kontrol	Skoptaki genlik ayarı, haberleşmede frekans ayarı	±%20	±%0.5	Yüksek ±%0.5	50000

Voltaj Kontrolü: Potansiyometre genel anlamda voltaj kontrolü amacı ile kullanılmaktadır. Çoğunlukla ise gerilim bölücü olarak kullanılmaktadır. Bu alana örnek olarak dimmer devreleri ve basit motor kontrol devreleri örnek gösterilebilir.
Akım Kontrolü: Çok sık olarak kullanılmasalar da akım kontrolü amacı ile de kullanılabilmektedirler. Şimdilik bu konu hakkında çok fazla bir bilgiye sahip olmadığım için atlıyorum.
Pozisyon Algılama: Pozisyon algılama sensörü olarak ta kullanılmaktadırlar. Fakat bu durumda hassas bir ölçüm için ayrıca bir elektronik devre ile kontrol edilmesi gerekir. Bu konuya aşağıda ayrıntılı bir şekilde değinelim.

Potansiyometre bozulabilir mi?

Potansiyometreler elektro mekanik elemanlardır. Kirlenebilir, yağlanabilir, paslanabilir. Potansiyometrenin ömrünü uzatmak için kontak temizleyici kullanılır. Potansiyometrenin çıkış ucunu boş bırakmak iyi değildir. Boş kalmasındansa orta terminale birleştirmek daha iyidir.

Potansiyometreler için plastik problar satılır. Bunlardan kullanmak güvenlik açısından daha uygundur.
Potansiyometrelerin de tüm dirençler gibi watt- güç seçimi önemlidir. Düşük güçteki bir potansiyometre ile yüksek güçteki bir uygulama yaparsanız, potansiyometrede aşırı ısınma problemi yaşanacaktır.  Potansiyometre üzerinde oluşacak gerilim düşümü diyelim ki 4 V; geçecek akım ise 0,4A olsa;
P= IxU gereğince potansiyometre en az 4×0.4= 1,6 Wattlık olmalıdır. Trimpotlar genellikle 100mA e kadar kullanılır.