Ứng dụng của biến trở trong thực tế và thiết bị điện tử

Biến trở được sử dụng trong nhiều thiết bị để thay đổi một thông số theo nhu cầu của người dùng. Tùy theo thiết kế, linh kiện có thể điều chỉnh mức tín hiệu, đặt giá trị tham chiếu hoặc phản hồi vị trí cho mạch điều khiển. Cùng tìm hiểu ứng dụng của biến trở trong bài này!

Điều chỉnh âm lượng và tín hiệu âm thanh

Núm âm lượng trên loa, ampli, radio hoặc bàn trộn là một trong những ứng dụng quen thuộc nhất của biến trở.

Trong mạch âm thanh, biến trở thường không điều khiển trực tiếp công suất cấp cho loa. Linh kiện được dùng để thay đổi mức tín hiệu đưa vào tầng khuếch đại.
Khi điện áp tín hiệu đầu vào giảm, âm lượng đầu ra giảm. Khi mức tín hiệu tăng, âm lượng cũng tăng theo.
Ngoài điều chỉnh âm lượng, biến trở còn có thể được sử dụng để:

• Điều chỉnh âm sắc.
• Cân bằng kênh trái và phải.
• Thay đổi mức tín hiệu trên bàn trộn.
• Điều chỉnh độ lớn tín hiệu đầu vào.
• Kiểm soát một số hiệu ứng âm thanh.

Biến trở âm lượng thường có đặc tuyến logarithmic để mức thay đổi phù hợp hơn với cảm nhận của tai người.
Bourns liệt kê điều khiển âm lượng thiết bị âm thanh là một trong những ứng dụng của potentiometer chuyển động tuyến tính. chỉnh độ sáng của đèn và màn hình
Biến trở có thể xuất hiện trong mạch điều chỉnh độ sáng của đèn LED, đèn trang trí, bảng điều khiển hoặc màn hình.
Trong một số mạch công suất nhỏ, việc thay đổi điện trở có thể làm thay đổi dòng điện qua tải. Tuy nhiên, ở các thiết bị hiện đại, biến trở thường tạo tín hiệu điều khiển cho:

• IC điều khiển.
• Transistor công suất.
• Bộ điều khiển LED.
• Mạch PWM.
• Vi điều khiển.

Bộ phận công suất mới là thành phần trực tiếp điều chỉnh năng lượng cấp cho đèn.
Cách thiết kế này giúp giảm nhiệt phát sinh trên biến trở, hạn chế tổn hao và cho phép điều chỉnh độ sáng hiệu quả hơn.
Vishay cũng nêu các ứng dụng của potentiometer dạng bảng điều khiển gồm đặt độ sáng màn hình, điều chỉnh âm lượng và tốc độ thiết bị. lập tốc độ động cơ và quạt
Trong quạt điện tử, máy khoan mini, mô hình robot hoặc bộ điều tốc động cơ DC, biến trở thường đóng vai trò là núm đặt tốc độ.
Khi người dùng xoay núm, biến trở tạo ra một mức điện áp tương ứng. Bộ điều khiển đọc tín hiệu này rồi thay đổi điện áp, tần số hoặc độ rộng xung cấp cho động cơ.
Ứng dụng này có thể bắt gặp trong:

• Quạt điện tử.
• Động cơ DC.
• Máy khoan mini.
• Robot.
• Băng tải mô hình.
• Bộ điều tốc.
• Thiết bị thực hành điện tử.

Với động cơ công suất lớn, biến trở không nên được mắc trực tiếp nối tiếp với tải vì có thể gây tổn hao và sinh nhiệt.
Trong trường hợp này, linh kiện chỉ đặt giá trị tốc độ cho biến tần, bộ điều khiển PWM hoặc mạch công suất. Dòng điện chính cấp cho động cơ không đi qua biến trở.

Cài đặt nhiệt độ trên thiết bị

Mỏ hàn điều chỉnh nhiệt, lò sấy, bộ gia nhiệt và bộ điều khiển nhiệt độ thường có núm xoay để người dùng đặt mức mong muốn.
Biến trở tạo ra một điện áp tham chiếu đại diện cho nhiệt độ cài đặt. Mạch điều khiển so sánh giá trị này với tín hiệu từ cảm biến nhiệt, sau đó bật, tắt hoặc điều chỉnh công suất của bộ phận gia nhiệt.
Biến trở có thể xuất hiện trong:

• Mỏ hàn điều chỉnh nhiệt độ.
• Lò sấy.
• Máy ấp.
• Bộ điều khiển nhiệt.
• Thiết bị gia nhiệt.
• Hệ thống điều khiển quạt theo nhiệt độ.

Cần phân biệt biến trở với nhiệt điện trở.
Biến trở thay đổi theo thao tác điều chỉnh của người dùng. Trong khi đó, nhiệt điện trở NTC hoặc PTC tự thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ của môi trường.

Điều chỉnh độ nhạy của module cảm biến

Trên nhiều module cảm biến thường có một biến trở tinh chỉnh nhỏ được lắp trực tiếp trên bo mạch.
Linh kiện này có thể được sử dụng để đặt:

• Ngưỡng ánh sáng.
• Mức âm thanh kích hoạt.
• Khoảng cách phát hiện.
• Độ nhạy của cảm biến.
• Thời điểm đóng hoặc ngắt relay.
• Mức điện áp cảnh báo.

Ví dụ, trong module cảm biến ánh sáng, biến trở được dùng để đặt mức sáng giới hạn. Khi tín hiệu từ cảm biến vượt qua mức đã chọn, mạch sẽ thay đổi trạng thái đầu ra.
Trên module cảm biến âm thanh, người dùng có thể xoay biến trở để lựa chọn mức âm thanh đủ lớn nhằm kích hoạt mạch.
Nhờ đó, cùng một module có thể được điều chỉnh cho nhiều môi trường khác nhau mà không cần thay linh kiện trên bo mạch.

Phản hồi vị trí và góc quay

Biến trở không chỉ được sử dụng làm núm điều chỉnh. Khi con chạy được liên kết với một bộ phận cơ khí, điện áp đầu ra có thể thay đổi theo vị trí hoặc góc quay.
Mạch điều khiển đọc điện áp này để xác định vị trí của cơ cấu.
Ứng dụng thường gặp gồm:

• Joystick và cần điều khiển.
• Tay ga.
• Bàn đạp.
• Cơ cấu servo.
• Robot.
• Van điều khiển.
• Thiết bị đo hành trình.
• Bộ điều khiển máy móc.

Bourns cho biết potentiometer và cảm biến vị trí được ứng dụng trong bộ điều khiển tự động, joystick, robot, định vị van và nhiều hệ thống phát hiện chuyển động. của phương pháp này là cấu tạo tương đối đơn giản, giá trị đầu ra dễ đọc và dễ xử lý bằng mạch analog hoặc vi điều khiển.
Tuy nhiên, với loại sử dụng con chạy tiếp xúc cơ khí, bề mặt tiếp xúc có thể bị mài mòn sau thời gian hoạt động dài. Vì vậy, một số hệ thống yêu cầu độ bền cao sử dụng cảm biến vị trí không tiếp xúc.

Hiệu chỉnh nguồn điện và thiết bị đo

Trên bo mạch nguồn, mạch khuếch đại hoặc thiết bị đo, biến trở tinh chỉnh được dùng để cân chỉnh thông số trong quá trình sản xuất và bảo trì.
Kỹ thuật viên có thể sử dụng biến trở để:

• Đặt điện áp đầu ra.
• Giới hạn dòng điện.
• Điều chỉnh độ lợi.
• Bù điểm không.
• Hiệu chỉnh tín hiệu cảm biến.
• Thiết lập ngưỡng cảnh báo.
• Cân bằng mạch cầu đo.

Trong các mạch cần điều chỉnh chính xác, biến trở nhiều vòng thường được lựa chọn. Người dùng phải xoay núm nhiều vòng mới thay đổi hết dải điện trở nên có thể tinh chỉnh từng mức nhỏ.
Các dòng potentiometer chính xác được ứng dụng trong thiết bị đo, tự động hóa công nghiệp, thiết bị y tế và hàng không. trở trong thiết bị điều khiển công nghiệp
Trên bảng điều khiển máy móc, biến trở có thể được dùng làm núm đặt tốc độ, thời gian, áp suất mục tiêu hoặc mức tín hiệu.
Trong hệ thống này, biến trở thường tạo ra một tín hiệu analog tương ứng với giá trị người vận hành lựa chọn.
PLC, bộ điều khiển hoặc biến tần tiếp nhận tín hiệu rồi điều khiển cơ cấu chấp hành. Nhờ đó, người vận hành có thể thay đổi thông số nhanh mà không phải truy cập sâu vào chương trình điều khiển.
Một số vị trí thường sử dụng biến trở gồm:

• Núm đặt tốc độ biến tần.
• Bộ điều khiển băng tải.
• Bảng điều khiển máy gia công.
• Thiết bị thử nghiệm.
• Bộ đặt thời gian.
• Bộ điều khiển nhiệt độ.
• Máy móc sản xuất quy mô nhỏ.

Với hệ thống yêu cầu độ chính xác, tuổi thọ hoặc khả năng chống bụi cao, encoder và cảm biến không tiếp xúc có thể được sử dụng thay cho biến trở cơ.

Tổng hợp ứng dụng của biến trở

Câu hỏi thường gặp về ứng dụng của biến trở

Biến trở thường được dùng ở đâu?

Biến trở thường được sử dụng trong thiết bị âm thanh, mạch điều chỉnh độ sáng, bộ điều tốc động cơ, mạch cảm biến, nguồn điện, thiết bị đo và hệ thống điều khiển công nghiệp.

Núm điều chỉnh âm lượng có phải là biến trở không?

Trong nhiều thiết bị âm thanh, núm âm lượng được kết nối với potentiometer để thay đổi mức tín hiệu đưa vào mạch khuếch đại. Một số thiết bị hiện đại có thể sử dụng encoder hoặc phím điện tử thay thế.

Vì sao biến trở được dùng trên module cảm biến?

Biến trở giúp người dùng điều chỉnh độ nhạy hoặc ngưỡng kích hoạt của module. Điều này cho phép cùng một module hoạt động phù hợp trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.

Biến trở có được dùng làm cảm biến vị trí không?

Có. Khi con chạy được liên kết với một cơ cấu chuyển động, điện áp đầu ra của biến trở có thể biểu thị góc quay, vị trí hoặc hành trình của cơ cấu đó.

Kết luận

Ứng dụng của biến trở trải rộng từ thiết bị âm thanh, chiếu sáng và điều tốc đến cảm biến, robot, thiết bị đo và hệ thống công nghiệp.
Trong phần lớn thiết bị hiện đại, biến trở đóng vai trò tạo tín hiệu hoặc đặt giá trị tham chiếu thay vì trực tiếp điều khiển toàn bộ công suất tải. Mạch điều khiển tiếp nhận tín hiệu từ biến trở và sử dụng linh kiện công suất để điều khiển thiết bị.
Để hiểu vì sao việc xoay biến trở có thể làm thay đổi dòng điện, điện áp hoặc tín hiệu đầu ra, bạn có thể xem bài Công dụng của biến trở là gì? Vai trò trong mạch điện.