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Resolución de potenciómetro

Estoy un poco confundido sobre la resolución de un potenciómetro como un divisor de voltaje.

¿Cuál es la relación entre el voltaje y el número de vueltas en un potenciómetro?

Por ejemplo, en el siguiente circuito:

  • ¿Cuál sería la resolución del potenciómetro de multi-vuelta si aumentamos/disminuimos los 5V?
  • Suponiendo que es un potenciómetro de 10 vueltas, ¿para calcular cada vuelta deberíamos dividir esos 5V entre 10,000?
  • ¿Agregar ganancia al amplificador operacional reducirá aún más la resolución del potenciómetro? ¿Hay alguna forma de compensar eso?

esquemático

simula este circuito – Esquemático creado usando CircuitLab

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Spehro Pefhany Puntos 90994

La resolución o ajustabilidad es un resultado de la geometría de la perilla, el material y la construcción del elemento de dimensiones y diseño de la escobilla, el número de vueltas no está directamente relacionado, por ejemplo un trimpot con 20+ vueltas puede tener una resolución o ajustabilidad no mejor que un trimpot de una sola vuelta con una longitud de elemento eléctrico similar.

Las perillas enrolladas en alambre tienen una resolución debido a los enrollamientos de alambre de resistencia. Los tipos Cermet, plástico conductor, carbono e híbridos (como plástico conductor sobre enrollado de alambre) tienen "resolución infinita", por lo que sustituyen la especificación de "ajustabilidad" en la hoja de datos. Por ejemplo, la serie 3296 de trimpots de 25 vueltas afirma un 0,01% de ajustabilidad como un divisor de voltaje, un número bastante optimista.

En el caso de las perillas enrolladas en alambre, la resolución también depende del valor de resistencia del elemento. Tomemos un potenciómetro típico de 10 vueltas, el económico de la serie 3590 de Bourns:

entrar descripción de la imagen aquí

La resolución (como divisor de voltaje) se da como un porcentaje. Por lo tanto, un pot de 10K tendrá una resolución del 0,02%, independientemente del voltaje a través de él (dentro de ciertos límites, a muy bajos o altos voltajes se manifestarán otros efectos).

De manera similar, con la ganancia, el porcentaje será el mismo, pero representará más o menos voltaje dependiendo del valor de la ganancia empleada.

La resolución del pot de 10 vueltas de este diseño es particularmente buena porque el elemento es físicamente muy largo, es de geometría helicoidal. Los trimpots pueden tener un engranaje de reducción mecánica y una longitud de elemento corta, por lo que son fáciles de ajustar pero no ofrecen mucho, si es que hay alguna, mejora en la resolución/ajustabilidad en comparación con un pot de una sola vuelta con la misma longitud del elemento.


Si deseas mejorar la resolución con un pot dado, puedes reducir el rango de ajuste con resistencias externas (los efectos de temperatura deben considerarse con más cuidado). Si restringes el rango de ajuste, por ejemplo, de 9.5V a 10.5V, entonces tendrás una resolución de +/-0,02% de 1V en lugar de 10V, por lo que deberías poder ajustarlo dentro de +/-200uV en 10V. Qué tan tiempo se mantenga allí es otra pregunta..

Como regla general personal, si se requiere una estabilidad mejor que ~0.1% en la configuración de un potenciómetro de precisión o ~1% de estabilidad en un potenciómetro no preciso (estos números no son fijos pero también se relacionan con los intervalos de recalibración esperados (si los hay), cuán extremas son las condiciones, etc.), es mejor repensar el diseño y agregar rangos o de lo contrario reducir la sensibilidad a la configuración del potenciómetro. Hoy en día, a menudo podemos reemplazar los potenciómetros de calibración y ajuste con métodos digitales.

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Huisman Puntos 417

Además de la respuesta de Spehro Pefhany:

Creo que es mejor no hablar sobre la resolución de un potenciómetro.

La resolución es el cambio más pequeño que un sensor puede detectar en la cantidad que está midiendo.
Para los potenciómetros de cermet y plástico conductor, la resolución es esencialmente infinita. Por lo tanto, las dimensiones del potenciómetro no importan.
Tal vez los potenciómetros de hilo tengan una resolución muy pequeña (ver serie 3590 de Bourns en la respuesta de Spehro Pefhany), pero 0.029% es solo 290 ppm, donde las resistencias típicas tienen 100 o 50 ppm, por lo que es muy pequeño.

Creo que es mejor hablar sobre la ajustabilidad del potenciómetro.
Entonces, las dimensiones sí juegan un papel importante.

  • Es más fácil girar un botón 1° cuando el botón tiene un diámetro de 10 mm que cuando tiene un diámetro de 1 mm.

  • Para un potenciómetro de 36k, es más fácil ajustar un potenciómetro de 10 vueltas que uno de una vuelta, porque para el potenciómetro de 10 vueltas, la resistencia cambia 10 Ω por 1° mientras que el de una vuelta cambia 100 Ω por 1°.
    Ten en cuenta que este ejemplo, nuevamente, no es sobre resolución, porque el cambio más pequeño en ambos potenciómetros no está limitado a 1°.

  • Es más fácil ajustar un potenciómetro de 1 kΩ a 500 Ω que un potenciómetro de 10 kΩ con las mismas dimensiones y vueltas.

El último ejemplo muestra por qué algunos diseñadores utilizan 2 potenciómetros: uno de valor grande para ajustes gruesos y uno de valor pequeño para ajustes finos.
Entonces, si quieres un ajuste fácil, te sugiero revisar esta respuesta Circuito para un potenciómetro de ajuste grueso y fino?.

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ozmank Puntos 127

Suponiendo que esta es una pregunta XY.

Dudo que necesites un potenciómetro de 10 vueltas o alta resolución cuando todo lo que necesitas es un potenciómetro de ajuste para compensar alguna incertidumbre del 10%.

Así es como obtener 10 veces más resolución después de que estimes la relación del divisor de apuesta.

esquemático

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