와이퍼가없는 전위차계가 있습니까?

전위차계는 (적어도 내 경험상) 마모로 유명합니다. 작은 와이퍼는 결국 접촉을하고 더 이상 전기 연결이 단단해집니다. 오디오 장치의 경우 볼륨을 변경할 때 딱딱 소리로 나타날 수 있습니다. 마모가 반드시 균일하지는 않으며 다른 것보다 접촉이 나쁜 위치가있을 수 있습니다. 일반적으로 상한 (최대 볼륨, 최대 밝기 등) 근처에서는 더 나쁘다는 것을 알았지 만 마모 분포는 대부분 장치 사용 방식에 기인 한 것일 수 있습니다.
    그러한 마찰이있는 구성 요소를 갖는 것은 나에게 매우 나쁜 생각처럼 보인다 (그리고 분명히 그럴 것이다). 나는 종종 접촉 접점이없는 상업적으로 이용 가능한 디자인이 있는지 (디지털 포텐쇼미터 제외 [1]) 다시 경제적 인. 그러한 와이퍼리스 디자인 중 하나는 볼 베어링 또는 에피 사이 클릭 기어를 기반으로하고, 볼 또는 플래닛 기어 중 적어도 하나는 전도성이고, 나머지는 절연성이며, 구르는 트랙 또는 고리 또는 고리 / 별 / 저항 구배 요소 (들)를 갖는 선 기어. 그러나 현재 이와 같은 것이 있습니까?

참고 1 : 일반 수동 전위차계와 유사하게 작동해야합니다. 디지털 포텐쇼미터에는 전원 공급 장치와 전원 공급 장치가 필요하므로 필자가 알 수 있듯이 드롭 인 대체품은 아닙니다 (3 핀 디지털 포텐쇼미터는 엔드 핀을 전원 공급 장치로 두 배로 늘려야하므로 항상 그런 것은 아닙니다) ). 핀 1과 2 사이와 핀 2와 3 사이의 저항의 합이 일정하도록 의도 된 3 개의 핀을 갖는 가장 단순한 형태의 와이퍼 패시브 포텐쇼미터 와 같은 구성 요소 가 존재 하는지 알고 싶습니다. 핀 가변 저항 자체는 전위차계가 아닙니다).

전위차계를 최대한 활용하는 방법은 무엇입니까?

많은 정밀하고 저잡음 설계에서 신호를 전면 패널을 통해 라우팅하는 것부터 시작하는 것은 좋지 않습니다. 따라서 최소한 제어 요소는 전압 제어 증폭기 / 감쇠기를 제어하는 ​​전압 신호 만 생성하면됩니다. 전위차 소스를 사용하면 제어 신호를 버퍼링하고 저역 필터링하여 와이퍼 드롭 아웃 효과를 최소화 할 수 있습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

여기에서 전압 레퍼런스가 전위차계에 공급됩니다. 가변 와이퍼 저항은 Rw에 의해 모델링되는데, 이는 9 배 크기로 변할 수 있지만 대부분 "낮음"과 옴 정도이다. R2는 시간을 50ms 이상으로 유지합니다. R2 >> R1이므로, R1의 영향은 적다. C2는 R1 + R2와 함께 저역 통과 필터를 형성하지만 홀드 커패시터로도 작동합니다. U2는 비 반전 모드에서 설정된 연산 증폭기이므로 입력의 임피던스가 매우 높습니다. U2의 출력은 전압 제어 증폭기로갑니다.

C2는 NP0 또는 플라스틱 유전체를 사용하는 저 누설 유형이어야하고 U2는 FET 또는 CMOS 입력 단계를 가져야합니다. 따라서 U2에는 741을 사용하지 마십시오.이 전위차계보다 여전히 더 잘 작동하지만 모든 것이 잘 작동 할 것으로 기대합니다.

R1에서 회로까지의 와이어가 길면 부트 스트랩 쉴드가 필요할 수 있습니다. 그러나 쉴드 -to- 신호 커패시턴스가 시스템에 긍정적 인 피드백을 추가하기 때문에 회로의 안정성을 보장하기 위해 약간의 실험이 필요하다.

그것은 이미 신호에 직접 전위차계를 사용하는 것보다 훨씬 우수한 성능의 회로를 제공합니다. 50ms의 시간 상수가 상당히 짧더라도 가장 우스운 더러운 전위차계에서도 딱딱함을 제거 할 수 있습니다. 응답 시간을 조정하여 무감각 상태를 깨뜨릴 수 있습니다.

전면 패널에 오디오를 라우팅하는 것은 일반적으로 EMI의 악몽이며, 제대로 수행하기에는 비용이 많이 들지 않습니다.

전압 제어 이득

LED로 조명 된 포토 레지스트를 사용하여 벅을위한 뱅뱅 전압 제어 이득 소자를 만들 수있다. 포토 레지스터를 선택하면 전압 저항 계수가 매우 낮고 왜곡이 매우 낮아서 가장 단순한 멀티 플라이어 회로를 10 배 이상 늘릴 수 있습니다. Excelitas 에서 Vactrols라고하는 자체 포함 된 장치로 제공됩니다 . 포토 레지스트를 가로 질러 약 100mV를 초과하고 싶지 않기 때문에 약간의주의를 기울여 적용해야하지만, 그렇지 않으면 각각 약 5 달러에 대해 놀랍도록 강력한 장치입니다.

최종 구매 (슬프게도) SSM2018 또는 최신 AD8338, THAT2181 등과 같은 적절한 통합 전압 제어 증폭기가 있습니다.

롤링 컨택은 어떻습니까?

여전히 기계식 마우스가있는 경우 엽니 다. 공을 꺼내 롤러를 봅니다. 항상 그것들은 딱딱한 흙으로 뒤덮 일 것입니다. 롤링 접촉만으로는 환경을 제대로 제어 할 수없는 경우가 아닙니다. 슬라이딩 접점에는 자체 청소 속성이 있습니다. 롤링 연락처, 전위차계에, 정확히 반대의 동작을 할 것이다 - 그들은 것 자체 더럽 히지 . 그것은 매우 나쁜 생각입니다.

기계적으로 잊어 버린 또 다른 측면이 있습니다. 구름 접촉은 응력을 집중시키는 데 훌륭하며 마모를 방지하기 위해 충분히 단단한 표면이 필요합니다. 표면이 금속 볼 / 롤러와 상호 작용하면서 유용한 수명을 기대하는 저전력 저항 센서를 만드는 것은 다소 어렵습니다.

회로의 힘에 정말로 신경 쓰지 않는다면 경화 된 강철로 저항성 트랙을 C 자형으로 만드는 것이 비용입니다. 펄스로 몇 암페어를 공급하고 샘플 앤 홀드 회로를 사용하여 펄스 진폭을 얻습니다. 방진 인클로저에 보관하는 한 작동합니다. 방진은 일반적으로 방수 (!)보다 단단합니다.

TL; DR : 포텐셔미터 와이퍼에서 롤링 접점이 가장 좋지 않을 수 있습니다.

다른 옵션은 무엇입니까?

다른 소스에서 신호를 얻을 수 있습니다. 그들은 모두 다양한 기술을 사용하여 샤프트 각도를 전압으로 변환하여 작동합니다. 나는 그것들을 특별한 순서로 제시하지 않는다.

비접촉 전위차계

전위차계의 기본 C 형 저항성 트랙으로 시작한다고 가정 해 봅시다. 작업하기 쉽도록 큰 것을 선택하십시오. 열어 봐 와이퍼를 구부려 트랙에서 들리도록 약간 굽 힙니다. 트랙의 다른 쪽 끝을 0V로하여 AC 신호 (예 : 1MHz 구형파)로 트랙을 공급하십시오. 와이퍼는 트랙에 용량 적으로 결합되고, 진폭이 트랙상의 위치에 비례하는 신호를 픽업 할 것이다. 최악의 기생 커패시턴스를 제거하려면 조정해야하지만 작동합니다. FET 팔로워 또는 연산 증폭기를 사용하여 와이퍼 신호의 임피던스를 낮추고 동기 복조기를 사용하여 진폭을 다시베이스 밴드로 변환 할 수 있습니다. 그것은 공상처럼 들릴지 모르지만, 간단한 센서의 경우 몇 달러 정도의 부품으로 할 수 있습니다.

가변 변압기

매우 정확하고 아마도 최상위 소스는 RVDT (LVDT의 로터리 사촌) 일 것입니다. 일회성 "허영"프로젝트의 경우 좋은 선택이 될 것입니다. 이러한 것들은 사실상 파괴 할 수 없으며, 운이 좋으면 잉여에서 싸게 얻을 수 있습니다. 볼륨 컨트롤의 경우 매우 간단한 RVDT 컨디셔너를 만들 수 있습니다 (회로는 LVDT와 동일).

가변 커패시터

또 다른 허영 옵션은 오래되고 무거운 로터리 커패시터입니다. 좋은 베어링에는 한 쌍의 볼 베어링이 있습니다. RVDT와 유사하게 마모 될 다른 접촉 부품이 없습니다. 커패시터를 멀티 바이브레이터 회로에 넣고 전압-주파수 변환기 회로에 연결합니다 (LT 앱 노트에는 그 중 많은 부분이 있음).

자기 센서

훨씬 저렴한 옵션은 홀 센서입니다. 샤프트에 반경 방향으로 자석이 있고 그 옆에 홀 변환기가 있다고 가정하십시오. 샤프트를 회전 시키면 올바르게 배치 된 센서를 통과하는 자속이 달라집니다. 이것은 구현하기에 저렴한 제어 전압의 좋은 소스입니다.

광 센서

광학 센서를 사용할 수도 있습니다. 투명 호일 시트에 XY가 극좌표에 매핑 된 V- 갭을 인쇄합니다. 샤프트에 설치하십시오. 틈새를 "볼"수 있도록 LED 광 소자 쌍을 놓으십시오. 광 검출기 (트랜지스터 또는 다이오드)를 연산 증폭기로 조절하십시오.

V- 갭이 필요하지 않은 또 다른 광학 옵션은 샤프트의 끝에 수직으로 기울어지지 않도록 틸트 디스크를 샤프트 끝에 장착하는 것입니다. 그런 다음 반사 센서 (LED + 광 검출기)를 사용하여 각도에 비례하는 연속 신호를 얻습니다.

또 다른 광학 옵션은 샤프트의 실린더에 다상 패턴을 인쇄하고 출력을 합한 여러 광학 센서를 사용하여 출력을 제공하는 것입니다. 패턴은 다음과 같습니다.

axial distance
^
|   █████████
|      ██████
|         ███
|0---------360--> angle

실린더가 센서 위로 회전하면 출력이 점차 낮아집니다. 탐지기 / 줄의 수와 탐지 거리를 신중하게 조정하면 간단한 흑백 패턴으로 얻을 수 있습니다. 때로는 더 멋진 것보다 제조하기가 더 쉽습니다.

스트레인-앵글 컨버터

스트레인 게이지를 다루는 방법을 알고 있다면 상당히 합리적인 또 다른 옵션은 긴 나선형 스프링으로 샤프트 인터페이스를 갖는 것입니다. 스프링의 길이를 따라 민감한 축으로 스프링 어딘가에 4 게이지 스트레인 게이지 브릿지를 때리면 샤프트 각도에 비례하여 아주 좋은 신호를 얻습니다. 노브를 놓을 때 샤프트가 그대로 유지되도록 기계 회로에 약간의 마찰을 추가해야합니다.

승산

또 다른 옵션은 펑키하고 싶다면 가변 음향 커패시터를 사용하는 것입니다. 샤프트가 편평한 토 로이드 박스를 통과하게하십시오. 물론 직사각형 단면을 가질 수 있습니다. 박스 내부를 통해 방사형 슬롯을 만들고 샤프트에서 방사형 슬롯을 통해 방사형 핀을 연장하십시오. 상자의 단면을 거의 채우는 패들을 핀 끝에 부착하십시오. 상자의 영점에 파티션과 음향 변환기를 추가하십시오. 발진기에 부착하면 전기 음향 각도 대주기 변환기가 있습니다.

위의 내용은 인생의 어느 시점에서 어느 정도의 성공을 거두어 본 것입니다. 변환 재미를 원한다면 다른 아이디어가 거의 무한대로 제공됩니다.

아니요, 존재하지 않습니다. 그들이 할 수 없기 때문에.

전위차계는 와이퍼가 위아래로 움직이는 카본 트랙으로 구성됩니다. 마찰없이 카본 트랙 위로 와이퍼를 움직일 수는 없습니다. 예, 베어링과의 마찰을 줄일 수는 있지만 항상 그 마찰이 발생합니다.

따라서 사람들은 로터리 엔코더를 사용합니다 (마찰이 적은 경우 가장 광학적 인 경우). 많은 적외선 빔을 차단하는 슬롯이있는 디스크입니다.

와이퍼 위치에 따라 와이퍼 저항이 임의로 변하는 것을 피하는 것은 매우 어렵다. 그러나 우수한 설계에서 와이퍼 저항은 회로 동작에 최소한의 영향을 미칩니다. 와이퍼에 의해 전달되는 전류량의 10 배 감소는 그 저항에 의해 중첩 된 전압 량의 10 배 감소를 야기 할 것이다. 마찬가지로 포트에 의해 전달되는 전압의 10 배 증가는 저항에 의해 중첩 된 전압의 중요성의 10 배 감소를 야기 할 것이다.

장치가 볼륨 제어로 10 옴 포트를 사용하여 1/8 와트 8 옴 스피커 (1VRMS)를 구동하려고하면 와이퍼 저항의 1 옴 변동이 1/8 볼트 변동으로 나타납니다. 신호. 추잡한. 500Ω 포트를 통과하기 전에 50 : 1 스텝 업 변압기를 사용하여 1V 1 / 8A에서 50V 1 / 400A로 전압을 스케일링해야한다면 와이퍼 저항의 1 옴 변동이 다음과 같이 나타납니다. 포트에서 신호의 1/400 볼트 변화; 1:50 강압 변압기를 통과시켜 스피커를 구동하면 1 / 20,000 볼트 신호 (스피커를 직접 제어하는 ​​것보다 2,500 배 감소)로 나타납니다. 크게 개선되었습니다.

보다 엔지니어링 측면에서 "마찰없는 포트"의 효과를 얻기 위해 비접촉식 측정 도구를 사용하여 디지털 포트 (또는 이와 유사한 것)를 제어 할 수 있습니다.

예를 들어, 소나를 사용하여 비접촉식으로 측정 된 센서와 이동 대상 사이의 거리를 d- 포트의 저항 (또는 와이퍼 위치)으로 변환하여 해당 소나 모듈 중 하나를 가져와 d- 포트를 제어 할 수 있습니다.