电位器详解：类型、原理与应用

电位器的基本概念

电位器是一个三终端电阻器与滑动或转动接触，其形成一个可调节的电压分压器。称为电位器的测量仪器实质上是用于测量电势(电压)的分压器，该组件是相同原理的实现，因此得名。

电位器的类型

按结构分

旋转电位器：许多便宜的旋转电位器都是用一个电阻元件制成一个圆弧，通常小于一整圈，并且在旋转时在该元件上滑动以产生电接触的抽头。刮水器通常连接到第三端子，位于其他两个端子之间。对于单圈电位计，该抽头通常绕触点旋转一圈以下。还有多圈电位器，可通过旋转轴来操作，但要旋转几圈而不是少于一整圈。一些多圈电位器具有线性电阻元件，该线性电阻元件具有通过丝杠移动的滑动触点，可进行更精细的调节。

线性滑块电位器：具有一个沿线性元件滑动而不旋转的抽头。滑块位置可以直观显示其设置，但污染物可能会沿着滑块进入的槽进入任何地方，从而使有效密封更加困难，并损害长期可靠性。

按功能特性分

普通电位器：用于一般的电路参数调节，如在音频设备上的音量控制等。

精密电位器：在电阻和滑块位置之间具有标准的关系，常用于对精度要求较高的电路中，如在模拟阴极射线示波器上显示器居中的控件调节等。

预设电位器(微调电位器)：通常在物理上比用户可访问的电位计小得多，可能需要用螺丝刀操作而不是使用旋钮。这些电位器封装在设备中，意在在制造或维修期间进行调整以校准设备，一般情况下请勿触摸。

电位器的工作原理

当电阻体的两个固定触点之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。大多用作分压器，这时电位器是一个四端元件。

电位器的应用领域

电子设备：如收音机、电视接收器等设备中用于音量、亮度等参数的调节，在数字电子产品成为标准之前，收音机和电视接收器等设备利用电位器能够以较小的音量打开并发出咔嗒声，然后通过旋转旋钮增加音量。

音频设备：是音频设备上音量控制的常用元件，通过调节电位器来改变电阻，进而改变电路中的电压或电流，实现对音量大小的控制。

测量仪器：可用于测量电势(电压)，本质上是一个分压器，通过调节电位器的抽头位置，可以测量不同比例的电压值。

作为位置传感器：由机械装置操作的电位计可用作位置传感器，例如在操纵杆中，通过电位器的电阻变化来反映操纵杆的位置信息。

电位器的材料

电阻丝：是制作电位器的一种材料，具有一定的电阻特性，可通过改变接触点在电阻丝上的位置来改变电阻值。

塑料中的碳颗粒：利用碳颗粒在塑料中的分布形成电阻，这种材料制作的电位器具有一定的特性，如成本较低等。

金属陶瓷(陶瓷/金属混合物)：将陶瓷和金属混合制成的材料，具有较好的导电性和耐磨性等特点，适用于电位器的制作。

导电聚合物电阻器浆料(导电轨道电位计使用)：除提供导电性能的碳外，还包含耐磨性树脂、聚合物、溶剂和润滑剂。

电位器的相关参数

锥度类型：字母代码可用于识别使用哪个锥度，但字母代码定义未标准化。例如，A可表示线性锥度(线性描述了设备，而不是电阻元件的几何形状的电特性)，C或B可表示对数锥度，或用F表示对数锥度。不同制造商之间使用的代码有所不同。当百分比以非线性锥度为基准时，它与轴旋转中点处的电阻值有关，百分比越高，对数曲线越陡峭。线性锥度电位器具有恒定的横截面的一个电阻元件，产生了装置，其中接触(擦拭器)和一个端终端之间的电阻为与它们之间的距离成正比，适用于电位器的分频比必须与轴的旋转角度(或滑块位置)成比例的情况，如调节模拟阴极射线示波器上显示器居中的控件。

额定功率：电位器其重要的组成部份是电阻膜导带，是发热元件，过高的热点温度，可使电阻体内部老化，造成阻值变化、温度系数变化、绝缘下降等。因此，减少器件功率损耗发热，对保证满足可靠性指标要求是至关重要的。额定功率是随环境温度变化而变化的。

电位器与其他元件的区别

电位器

工作原理：是一种可变电阻器，通过调节电位器上的滑动端的位置来改变电路中的电阻值，从而改变电路的电流、电压和功率等参数。

应用场景：通常用于电路中需要调节电流、电压和功率等参数的场合，常用于电子设备、音响、灯光控制等领域，还可用于测量电路中的电阻值。

优缺点：优点是体积小、价格低廉、可靠性高，并且能够标准调节电路参数。

继电器

工作原理：是一种电磁机械开关，由线圈、铁芯、触点组成。当线圈通电时，产生磁场吸引铁芯，铁芯带动触点闭合或断开电路。

应用场景：通常用于电路中需要控制高电压或大电流的场合，常用于电力系统、自动化控制系统、工业机械等领域，例如，可以用继电器控制电路中的电机、电磁阀等设备的开关，还可在短时间内产生高电压脉冲，用于电气打火、高压充电等领域。

优缺点：优点是能够控制高电压或大电流的电路开关操作，可靠性高，并且不会产生功耗;缺点是构造比较复杂，体积较大，价格比较昂贵，需要额外的控制电路。