Como usar potenciômetros e Trimpots (ART511)

Os potenciômetros e trimpots são componentes fundamentais para o ajuste e controle de circuitos. Encontrados em diversos formatos e valores, esses componentes podem controlar tensões, correntes e dosar sinais. Neste artigo veremos como funcionam e como devemos usá-los.

Os potenciômetros e os trimpots se enquadram no grupo dos resistores variáveis.

Os potenciômetros são destinados ao controle permanente ou externo de um circuito sendo, por esse motivo, dotados de recursos para montagem em painéis e fixação de botões de controle, conforme mostra a figura 1.

 

Potenciômetro na montagem de um botão.
Potenciômetro na montagem de um botão.

 

Nessa figura mostramos os tipos rotativos e os tipos deslizantes, que são os mais comuns nas aplicações práticas.

Num potenciômetro típico, existe um elemento resistivo, normalmente uma tira de carbono sobre a qual desliza um contacto denominado cursor. A resistência entre os extremos do elemento resistivo é a resistência nominal do potenciômetro. Conforme mostra a figura 2, temos três terminais de ligação num potenciômetro: dois correspondentes aos extremos do elemento resistivo e um correspondente ao cursor.

 

Um potenciômetro de três terminais.
Um potenciômetro de três terminais.

 

A resistência que medimos entre os extremos do elemento resistivo é constante. No entanto, a resistência que medimos entre o cursor e um dos contactos extremos depende de sua posição, conforme mostra a figura 3.

 

A posição do cursor aumenta o diminui a resistência entre os terminais.
A posição do cursor aumenta o diminui a resistência entre os terminais.

 

Assim, quando movimentamos o cursor de A para B, a resistência entre o cursor e A aumenta, ao mesmo tempo que a resistência entre o cursor e B diminui.

O modo como essa resistência varia nos leva a diversos tipos de potenciômetros, sendo os mais comuns os lineares (lin) e os logarítmicos (log). Conforme mostra a figura 4, quando giramos o cursor de um potenciômetro linear, a variação da resistência é linear (uma reta), enquanto que num potenciômetro logarítmico, a variação é diferente.

 

Diferença da resistência de um potenciômetro linear (Lin) e outro logarítmico (Log) ao serem girados.
Diferença da resistência de um potenciômetro linear (Lin) e outro logarítmico (Log) ao serem girados.

 

Nos potenciômetros logarítmicos temos inicialmente uma variação suave e depois uma variação mais rápida. Essa variação corresponde à curva de resposta de ouvido humano.

Assim, os potenciômetros logarítmicos são usados principalmente como controles de volume de aparelhos de som.

Os potenciômetros lineares são utilizados em instrumentação, ajustes de polarização de circuitos, etc.

 

Dissipação

Os potenciômetros comuns, rotativos ou deslizantes que usam elementos resistivos de carbono não podem trabalhar com correntes intensas. O aquecimento do elemento resistivo poderia causar sua queima.

Dessa forma, para trabalhar com correntes intensas, existem potenciômetros de fio. Nesses potenciômetros, conforme mostra a figura 5, o elemento resistivo consiste em fio de nicromo enrolado numa forma isolante que suporta alta temperatura na qual corre o cursor.

 

Potenciômetro de fio nicromo.
Potenciômetro de fio nicromo.

 

Esses potenciômetros podem dissipar potências de vários watts, diferentemente dos potenciômetros comuns.

 

Valores

Os potenciômetros comuns podem ser encontrados em faixas de valores que vão tipicamente de 100 ? a 4,7 M ?.

Para os potenciômetros de fio, os valores normalmente estão na faixa de 0,5 ? a 10 000 ?.

 

Uso

Os potenciômetros podem ser utilizados de duas formas nos circuitos eletrônicos: como reostatos e como potenciômetros.

Usamos um potenciômetro como reostato quando ele "dosa" a corrente de um circuito em que ele está ligado em série, conforme mostra a figura 6.

 

Regulando a corrente que chega até a carga.
Regulando a corrente que chega até a carga.

 

Nessa configuração, o cursor é ligado a uma das extremidades e a resistência varia entre esses dois elementos e a extremidade livre quando movimentamos o cursor.

Usamos o potenciômetro na sua função normal quando ele é ligado como um divisor de tensão, conforme mostra a figura 7.

 

Potenciômetro como divisor de tensão.
Potenciômetro como divisor de tensão.

 

Nessa configuração, variamos ao mesmo o valor de Ra e Rb de modo que a tensão no cursor passe a depender da relação entre esses dois valores.

Em outras palavras, controlamos a tensão de um divisor de tensão através do movimento do cursor.

Essa configuração é a mais utilizadas em diversas aplicações, por exemplo, em equipamentos de som para controlar o volume. O que ocorre nela é que a resistência de entrada para o sinal é mantida constante para qualquer posição do controle de volume, conforme mostra a figura 8.

 

O potenciômetro no controle de volume.
O potenciômetro no controle de volume.

 

Veja que usando o potenciômetro dessa forma é preciso considerar que aquilo que vamos ligar ao cursor "carrega" o circuito. Assim, conforme mostra a figura 9, se no cursor tivermos uma resistência de carga com o valor indicado, a tensão no cursor no ponto médio não será a metade da tensão de entrada, mas menor, pois o circuito será "carregado" pela resistência externa.

 

Calculando o valor do cursor.
Calculando o valor do cursor.

 

Por esse motivo, ao se escolher um potenciômetro para uma aplicação é preciso considerar esse efeito na determinação do valor ideal.

 

TRIMPOTs

Os trimpots ou "trimmer potentiometer" são resistores ajustáveis com a mesma configuração dos potenciômetros, mas destinados a ajustes que não precisam estar sendo constantemente refeitos.

Uma vez ajustados eles permanecem dessa forma durante a maior parte do funcionamento do aparelho. Por esse motivo, eles são componentes internos com recursos para montagem em placas de circuito impresso conforme ilustra o tipo da figura 10.

 

Um TRIMPOT.
Um TRIMPOT.

 

Da mesma forma que os potenciômetros comuns, os trimpots consistem num elemento resistivo sobre o qual corre um cursor.

Um tipo especial de trimpot que permite um ajuste mais preciso dos circuitos é o multivoltas (multiturn) que tem sua construção ilustrada na figura 11.

 

TRIMPOT multivoltas
TRIMPOT multivoltas

 

Nele o cursor corre num elemento resistivo rotativo, que pelo seu formato, permite obter um percurso muito maior e com isso maior precisão de ajuste.

Os trimpots multivoltas são usados no ajuste de circuitos de precisão como instrumentos de medida.

Os trimpots comuns são componentes de baixa dissipação e podem ser encontrados em valores que vão de 10 ? a 4,7 M ? tipicamente. A curva é sempre linear para esses componentes, salvo casos especiais.

O uso do trimpot é o mesmo do potenciômetro: como reostato ou como divisor de tensão. De qualquer forma, se o componente for usado como reostato, recomenda-se sempre que o terminal não usado seja ligado ao cursor, conforme mostra a figura 12.

 

O terminal sem uso recomenda-se ligar ao cursor.
O terminal sem uso recomenda-se ligar ao cursor.

 

Dicas de Uso

Em muitos casos, na falta de um trimpot ou potenciômetro do valor indicado pode-se usar um de maior valor. Por exemplo, em lugar de um de 47 k pode-se usar um de 100 k. O que vai ocorrer provavelmente é que a faixa de ajustes obtida será menor.

A curva de um potenciômetro pode ser alterada pela ligação de resistores de valores apropriados da forma indicada na figura 13.

 

Diferença entre um potenciômetro de 47 k? e outro de 100 k?.
Diferença entre um potenciômetro de 47 k? e outro de 100 k?.

 

Montando uma equação em função das variações de Ra e Rb em função da posição do cursor e tendo R1 e R2 ligados em paralelo, podemos estabelecer a nova curva de variação para o componente.

Um bom domínio da matemática permite levantar a nova curva facilmente e até criar a curva necessária a uma aplicação específica.

Potenciômetros de carbono que tenham problemas de maus contactos (arranham nos equipamentos de som) podem ser reparados com umas gotas de solvente no elemento resistivo e depois com o movimento de limpeza do cursor.

 

Conclusão

Potenciômetros e trimpots são componentes indispensáveis na oficina de eletrônica. Sabendo usá-los o leitor verá que eles podem ajudar no desenvolvimento de muitos projetos.

Tenha sempre em estoque alguns potenciômetros e trimpots com os valores mais comuns: 100 ?, 470 ?, 1 k?, 4,7 k?, 10 k?, 47 k?, 100 k?, 470 k?, 1 M? e 4,7 M?.

 

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