Biến trở thay đổi được Variable Resistor

Một trong những phần quan trọng trong mạch điện và có mặt nhiều nhất chính là điện trở. Có nhiều loại điện trở này sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Điện trở được phân loại làm điện trở cố định và điện trở thay đổi, tùy theo loại giá trị điện trở mà nó cung cấp. Trong bài viết này Điện Tử Tương Lai sẽ chia sẻ về variable resistor hay điện trở thay đổi, nó là gì, gồm có những loại nào và nó ứng dụng để làm gì. 

Variable resistor là gì

Variable resistor là loại điện trở thay đổi dòng điện một cách có kiểm soát bằng cách cung cấp một loạt các điện trở. Khi tăng điện trở trong variable resistor thì cường độ dòng điện qua mạch giảm và ngược lại. Nó cũng có thể được sử dụng để kiểm soát điện áp trên các thiết bị trong mạch. Do đó, trong các ứng dụng cần điều khiển dòng điện hoặc điều khiển điện áp, loại điện trở này rất tiện dụng. 

Ký hiệu 

Variable resistor được biểu diễn bằng một đường zigzag và một mũi tên cắt ngang (hoặc phía trên) nó, giống như hình bên dưới.

Nguyên lý làm việc và cấu tạo

Khi sử dụng thuật ngữ variable resistor, có nghĩa mặc định là chúng ta đang nói về điện trở tuyến tính. Điện trở tuyến tính, như chúng ta đã biết là những điện trở có điện trở không đổi, ngay cả khi điện áp và dòng điện qua nó thay đổi. Điện áp và dòng điện tuân theo định luật ohm và tỷ lệ thuận với nhau.

Variable resistor điển hình có 3 chân. Trong 3 chân đó thì 2 chân là cố định ở cuối dải điện trở. Các chân được làm bằng kim loại dẫn điện. Chân còn lại là chân di chuyển, hay còn gọi là cần gạt (wiper). Chính vị trí của chân này trên dải điện trở sẽ quyết định điện trở của variable resistor.

Giá trị điện trở của variable resistor có thể được điều chỉnh thành các giá trị khác nhau để kiểm soát dòng điện hoặc điện áp.

Một dải điện trở được đặt ở giữa hai chân cố định của thiết bị, chân thứ ba có thể di chuyển được để lướt trên dải này.

Để hiểu rõ hơn cần phải nhắc lại một điều cơ bản về điện trở đó là điện trở của vật liệu tỷ lệ thuận với chiều dài của vật liệu. Và đó chính là nguyên lý được sử dụng ở đây.

Mũi tên đặt trên dải điện trở (rãnh hình vòng cung), cho biết vị trí hiện tại của chân gạt. Giả sử chân gạt được đặt ở vị trí “a” , nó chia dải điện trở thành hai dải có độ dài khác nhau, một dải từ chân 1 đến điểm a và dải kia từ điểm a đến chân 3. Cái chúng ta cần quan tâm là chiều dài thứ hai, vì nó quyết định đầu ra của điện trở. Khi chúng ta di chuyển chân gạt về phía chân 3 thì chiều dài hiệu dụng giảm, do đó điện trở giảm.

Dải điện trở cũng có thể được đặt thẳng hàng và cần gạt trong trường hợp này được gọi là thanh trượt. 

Các loại variable resistor

Cách kết nối và mục đích của variable resistor sẽ xác định loại của nó. Một số loại phổ biến là:

Potentiometer

Khi tất cả ba chân được sử dụng trong một mạch và điện áp đầu ra được lấy từ chân di chuyển, thì đó chính là potentiometer. Nó trông giống như một mạch chia điện áp, như hình dưới đây.

Ở đây, hai chân cố định được nối qua một nguồn điện áp. Có nghĩa là điện áp rơi trên toàn bộ dải điện trở, không gì khác ngoài nguồn điện áp. Mạch đầu ra được kết nối qua chân di chuyển. Bằng cách điều khiển hoặc thay đổi vị trí của chân di chuyển, chúng ta có thể thay đổi điện trở và từ đó thay đổi điện áp trên tải.

Thiết bị này được sử dụng trong các mạch cần điều khiển điện áp.

Dải điện trở có thể có dạng hình vòng cung hoặc có thể là đường thẳng. Chính đặc điểm này quyết định hình dạng của potentiometer.

Potentiometer trong sơ đồ mạch được biểu diễn như hình bên dưới.

Rheostat: Khi variable resistor được sử dụng trong mạch để điều khiển dòng điện, nó được gọi là rheostat. Ở đây một trong các chân cố định và chân di chuyển được sử dụng. Chân cố định thứ ba không được sử dụng. Kết nối theo cách này giúp giảm hoặc tăng dòng điện qua mạch chỉ bằng cách thay đổi vị trí của cần gạt. Khi điện trở thay đổi, dòng điện thay đổi nghịch. Tức là nếu tăng điện trở thì cường độ dòng điện qua mạch giảm.

Vì điện trở này phải mang một lượng dòng điện đáng kể, nên nó phải đủ mạnh về mặt cơ học để xử lý các biến đổi của dòng điện chạy qua. Do đó, vật liệu điện trở quấn dây là lựa chọn phổ biến nhất khi variable resistor được sử dụng làm rheostat.

Chúng ta có thể nối bất kỳ variable resistor 3 chân nào (chủ yếu là potentiometer) làm rheostat bằng cách nối chân cố định không sử dụng và chân di chuyển với nhau làm thành một chân duy nhất.

Rheostat được biểu diễn bằng ký hiệu trong hình:

Preset: preset là phiên bản vi mô của variable resistor và có ba chân. Nó có thể được gắn trực tiếp trên mạch và hầu hết giá trị của nó chỉ được điều chỉnh một lần trong quá trình hiệu chuẩn của mạch. Nó có một vít điều chỉnh được gắn với điện trở, được điều chỉnh bằng cách sử dụng tua vít, để có được điện trở mong muốn. Điện trở ở đây thay đổi theo phương thức logarit.

Preset được biểu diễn bằng ký hiệu trong hình dưới đây:

Các ứng dụng

Variable resistor chủ yếu được sử dụng khi cần điều khiển điện áp và hạn chế dòng điện. Trong các ứng dụng cần điều khiển điện áp, potentiometer được ưu tiên hơn vì các bộ kết nối của chúng giống nhau. Ở đây nguồn điện áp được kết nối qua dải điện trở mà nó được kết nối qua hai chân cố định. Mạch tải ở đây được kết nối qua chân gạt. Khi điện trở của dải điện trở thay đổi, điện áp trên tải thay đổi.

Trong các ứng dụng mà dòng điện bị hạn chế, thì rheostat được sử dụng. Một đầu của dải điện trở và chân gạt được nối với mạch sao cho dòng điện qua các điện trở giới hạn theo vị trí của tiếp điểm chân gạt trên dải điện trở. Khi tiếp điểm gạt trượt ra khỏi đầu được nối của dải điện trở, giá trị điện trở tăng và dòng điện đi qua mạch giảm.

Preset chủ yếu được gắn trong các mạch hiệu chuẩn. Variable resistor cũng có thể được tìm thấy trong điều khiển âm thanh, truyền hình, điều khiển chuyển động, bộ chuyển đổi, tính toán, thiết bị điện gia dụng, bộ tạo dao động, cảm biến, ...