Công dụng của biến trở là gì? Vai trò trong mạch điện

Biến trở là linh kiện có khả năng thay đổi giá trị điện trở trong một phạm vi nhất định. Nhờ đặc điểm này, biến trở được dùng để điều chỉnh dòng điện, phân chia điện áp, tạo tín hiệu điều khiển hoặc cân chỉnh thông số hoạt động của mạch.

Có thể bắt gặp biến trở trong núm chỉnh âm lượng, bộ điều khiển tốc độ, mạch cảm biến, nguồn điện và nhiều thiết bị điện tử. Tuy nhiên, công dụng của biến trở không chỉ là “tăng hoặc giảm dòng điện”. Tác dụng thực tế còn phụ thuộc vào cách đấu nối và vị trí của linh kiện trong mạch.

Tìm hiểu biến trở là gì?

Biến trở là một dạng điện trở có giá trị thay đổi được. Trong khi điện trở cố định chỉ có một trị số xác định, biến trở cho phép thay đổi mức cản trở dòng điện bằng núm xoay, con trượt hoặc cơ cấu điều khiển khác.

Theo Hioki, điện trở biến đổi có giá trị điện trở có thể thay đổi; potentiometer là một dạng điện trở biến đổi được sử dụng để tinh chỉnh điện áp và dòng điện. thông dụng gồm phần tử điện trở và con chạy. Khi con chạy dịch chuyển, chiều dài phần vật liệu điện trở tham gia vào mạch thay đổi, làm điện trở giữa các chân tăng hoặc giảm. Đây là nguyên lý tạo nên những chức năng khác nhau của biến trở.

Xem thêm: Biến trở là gì? Các loại biến trở thông dụng trong ngành kỹ thuật

Công dụng của biến trở trong mạch điện

Thay đổi giá trị điện trở

Đây là công dụng cơ bản nhất của biến trở. Khi người dùng xoay núm hoặc di chuyển con trượt, vị trí tiếp xúc trên phần tử điện trở thay đổi. Nhờ đó, mạch có thể đạt nhiều mức điện trở khác nhau mà không phải thay linh kiện.

Chức năng này phù hợp với các mạch cần cân chỉnh điểm làm việc, bù sai số linh kiện hoặc thay đổi độ nhạy.

Điều chỉnh cường độ dòng điện

Khi biến trở được mắc như một điện trở thay đổi, việc tăng hoặc giảm điện trở sẽ làm dòng điện trong mạch thay đổi.

Theo định luật Ôm:

I = U/R

Trong đó:

• I là cường độ dòng điện.
• U là điện áp đặt vào mạch.
• R là tổng điện trở của mạch.

Nếu điện áp không đổi, điện trở tăng thì dòng điện giảm; điện trở giảm thì dòng điện tăng. Vì vậy, trong kiến thức vật lý cơ bản, công dụng của biến trở thường được mô tả là điều chỉnh cường độ dòng điện.

Biến trở chỉ nên trực tiếp điều chỉnh dòng điện khi dòng tải và công suất nằm trong giới hạn của linh kiện. Trong thiết bị công suất lớn, biến trở thường chỉ tạo tín hiệu cho transistor, IC công suất, mạch PWM hoặc biến tần.

Khi đó, dòng điện cấp cho tải không chạy trực tiếp qua biến trở. Cách thiết kế này giúp hạn chế tổn hao năng lượng, giảm sinh nhiệt và bảo vệ linh kiện.

Phân chia và điều chỉnh điện áp

Khi sử dụng đủ ba chân, biến trở có thể hoạt động như một bộ chia điện áp điều chỉnh được.

Hai chân ngoài được nối với điện áp đầu vào, chân giữa là con chạy để lấy điện áp đầu ra. Khi con chạy thay đổi vị trí, tỷ lệ điện trở ở hai phía cũng thay đổi, khiến điện áp đầu ra tăng hoặc giảm.

Analog Devices mô tả potentiometer là điện trở biến đổi có con chạy dịch chuyển trên phần tử điện trở, trong đó giá trị điện trở phụ thuộc vào vị trí con chạy. đầu ra của bộ chia áp có thể biểu diễn theo công thức:

Ura = Uvào × R2/(R1 + R2)

Trong đó, R1 và R2 là hai phần điện trở được tạo ra bởi vị trí của con chạy.

Biến trở không tự tạo thêm điện áp. Linh kiện chỉ thay đổi tỷ lệ điện áp lấy ra từ nguồn có sẵn. Chức năng này thường được dùng để đặt điện áp tham chiếu, thay đổi mức tín hiệu hoặc đưa một giá trị analog vào mạch điều khiển.

Tạo tín hiệu điều khiển

Trong nhiều thiết bị điện tử hiện đại, biến trở đóng vai trò là bộ phận nhập lệnh từ người dùng.

Khi người dùng xoay núm, điện áp tại chân con chạy thay đổi. Mạch điện đọc mức điện áp này và chuyển thành một lệnh tương ứng, chẳng hạn:

• Tăng hoặc giảm âm lượng.
• Thay đổi tốc độ động cơ.
• Điều chỉnh độ sáng.
• Cài đặt nhiệt độ.
• Thay đổi thời gian hoạt động.
• Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến.

Ở cách sử dụng này, biến trở không trực tiếp cấp công suất cho tải. Nó chỉ tạo tín hiệu có công suất nhỏ, còn mạch xử lý hoặc mạch công suất thực hiện yêu cầu của người dùng.

Đây là nguyên tắc thường gặp trong các thiết bị sử dụng IC, vi điều khiển, bộ điều khiển PWM hoặc biến tần.

Thiết lập ngưỡng hoạt động

Biến trở còn được dùng để tạo điện áp tham chiếu cho mạch so sánh.

Trong mạch cảm biến, tín hiệu đầu ra của cảm biến được so sánh với mức chuẩn do biến trở thiết lập. Khi tín hiệu vượt qua ngưỡng, mạch có thể đóng relay, bật đèn hoặc phát cảnh báo.

Chẳng hạn, trong mạch cảm biến ánh sáng, biến trở được dùng để đặt mức sáng giới hạn. Người dùng có thể thay đổi thời điểm bật đèn mà không cần thay linh kiện hoặc điều chỉnh lại sơ đồ mạch.

Cơ chế tương tự được áp dụng trong:

• Mạch cảm biến âm thanh.
• Cảm biến độ ẩm.
• Cảm biến vật cản.
• Bộ điều khiển nhiệt độ.
• Mạch giám sát điện áp.
• Mạch báo động.

Nhờ biến trở, người dùng có thể điều chỉnh độ nhạy và ngưỡng hoạt động của mạch theo từng môi trường sử dụng.

Hiệu chỉnh thông số thiết bị

Biến trở giúp kỹ thuật viên bù sai số linh kiện và đưa thiết bị về đúng thông số thiết kế.

Những thông số thường được hiệu chỉnh gồm:

• Điện áp đầu ra của bộ nguồn.
• Dòng điện giới hạn.
• Độ lợi của mạch khuếch đại.
• Điểm không của mạch đo.
• Ngưỡng bảo vệ hoặc cảnh báo.
• Độ nhạy của cảm biến.

Loại dùng cho mục đích này thường là biến trở tinh chỉnh có kích thước nhỏ và được lắp trực tiếp trên bo mạch.

Sau khi thiết bị đạt thông số yêu cầu, vị trí của biến trở thường được giữ nguyên và ít khi được điều chỉnh trong quá trình sử dụng thông thường.

Xem thêm: Các loại điện trở phổ biến trong mạch điện hiện nay

Dùng hai chân và ba chân khác nhau thế nào?

Cùng một biến trở ba chân nhưng cách đấu nối khác nhau sẽ tạo ra chức năng khác nhau.

Khi sử dụng hai chân

Người dùng nối chân giữa với một chân ngoài. Khi đó, biến trở hoạt động như một điện trở có giá trị thay đổi, còn được gọi là rheostat.

Cấu hình này thường được sử dụng để:

• Thay đổi tổng điện trở của mạch.
• Tác động đến cường độ dòng điện.
• Cân chỉnh điểm làm việc.
• Tạo tải điện trở có thể điều chỉnh.

Khi sử dụng ba chân

Khi dùng cả ba chân, biến trở hoạt động như một bộ chia điện áp.

Cấu hình này phù hợp để:

• Tạo điện áp đầu ra thay đổi.
• Đặt mức tín hiệu analog.
• Tạo điện áp tham chiếu.
• Đưa lệnh điều khiển vào IC.
• Xác định vị trí của con chạy.

Vì vậy, biến trở có thể tác động đến cả dòng điện và điện áp. Chức năng cụ thể phụ thuộc vào cách mắc và vai trò của linh kiện trong sơ đồ.

Những hiểu nhầm thường gặp về biến trở

Biến trở có làm tăng điện áp không?

Không. Biến trở không tự tạo hoặc khuếch đại điện áp.

Nếu điện áp đầu ra của một bộ nguồn tăng khi xoay biến trở, nguyên nhân là biến trở đang thay đổi tín hiệu hồi tiếp. Mạch nguồn tiếp nhận tín hiệu này và chủ động điều chỉnh điện áp đầu ra.

Biến trở và chiết áp có giống nhau không?

Hai tên gọi thường được sử dụng thay thế nhau trong giao tiếp thông thường.

Xét theo chức năng trong mạch:

• Chiết áp thường dùng đủ ba chân để phân chia điện áp.
• Biến trở dạng rheostat thường dùng hai chân để tạo điện trở thay đổi.

Một linh kiện ba chân có thể đảm nhiệm cả hai vai trò, tùy thuộc vào cách đấu nối.

Biến trở có phải là cảm biến không?

Biến trở thông thường là linh kiện điều chỉnh.

Tuy nhiên, khi con chạy được liên kết với một cơ cấu chuyển động, điện áp đầu ra có thể biểu thị vị trí, hành trình hoặc góc quay. Trong trường hợp này, potentiometer hoạt động như một cảm biến vị trí.

Câu hỏi thường gặp

Công dụng chính của biến trở là gì?

Công dụng chính của biến trở là thay đổi giá trị điện trở. Từ đó, linh kiện có thể điều chỉnh dòng điện, phân chia điện áp, tạo tín hiệu điều khiển, đặt ngưỡng hoặc hiệu chỉnh thông số của mạch.

Biến trở điều chỉnh dòng điện hay điện áp?

Biến trở có thể tác động đến cả hai đại lượng.

Khi sử dụng hai chân, linh kiện thường hoạt động như điện trở thay đổi để tác động đến dòng điện. Khi dùng đủ ba chân, biến trở thường hoạt động như bộ chia điện áp.

Tại sao module cảm biến thường có biến trở?

Biến trở trên module cảm biến thường được dùng để đặt ngưỡng kích hoạt hoặc điều chỉnh độ nhạy. Khi xoay biến trở, mức điện áp tham chiếu của mạch thay đổi.

Công dụng của biến trở bắt nguồn từ khả năng thay đổi giá trị điện trở. Tùy theo cách đấu nối, linh kiện có thể điều chỉnh dòng điện, phân chia điện áp, tạo tín hiệu điều khiển, thiết lập ngưỡng hoặc hiệu chỉnh thiết bị.

Khi sử dụng hai chân, biến trở thường hoạt động như điện trở thay đổi. Khi dùng đủ ba chân, linh kiện thường đóng vai trò bộ chia điện áp. Hiểu rõ hai cấu hình này giúp người dùng xác định đúng tác dụng của biến trở trong từng loại mạch.

Xem thêm: Cách đo biến trở bằng đồng hồ vạn năng đúng kỹ thuật