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Componenti passivi: potenziometri e trimmer

Potenziometri e trimmer (partitori resistivi variabili o resistori variabili)

Questi due componenti diversi per utilizzo vengono trattati insieme perché dal punto di vista costruttivo sono perfettamente uguali.

In questi tipi di resistori la resistenza nominale R può essere suddivisa in due resistenze di valore R1 e R2, tali che R1+R2=R, grazie alla presenza di un cursore mobile cui fa capo un terzo terminale.
In pratica si realizza un partitore resistivo variabile.
Dal punto di vista fisico potenziometri e trimmer si distinguono dal fatto che nel primo caso il movimento del cursore è possibile attraverso una leva di una certa dimensione che viene fatta ruotare sul suo asse (potenziometri rotativi) o che viene fatta scorrere longitudinalmente (potenziometri a slitta), mentre nel secondo caso le dimensioni sono più ridotte e il movimento del cursore è dato da un alberino rotante manovrabile solo tramite cacciavite.

Potenziometri Potenziometri Potenziometri

Sotto l’aspetto funzionale invece potenziometri e trimmer si distinguono dalla tipologia di impiego: infatti mentre i primi vengono generalmente usati per regolare sistematicamente una grandezza di uscita (come ad esempio la regolazione del volume di un impianto stereo) e su cui quindi viene di norma montata una manopola, i secondi vengono montati direttamente sui circuiti stampati e la loro regolazione viene fatta solo in sede di taratura del circuito, quindi in genere poche volte nella vita dell’apparecchiatura.
Per questi tipi di resistori, oltre ai parametri già visti per i resistori in genere, si aggiungono altri parametri caratteristici che vengono forniti dal costruttore.
La più importante è la dipendenza variazione resistenza - posizione del cursore, che specifica l’andamento della resistenza tra il cursore e uno degli altri due terminali al variare della posizione del cursore stesso.
Tale legge può avere un andamento lineare, logaritmico o esponenziale e la scelta di quale caratteristica sfruttare è dettata da particolari esigenze di progetto di un circuito.
Altro parametro caratteristico è l’angolo di rotazione massimo che in genere è compreso tra 270° e 320°.
Sono però disponibili in commercio anche trimmer e potenziometri cosiddetti multigiro, in cui la rotazione consentita all’alberino può essere di alcune decine di giri, consentendo così di avere una risoluzione migliore e una regolazione più precisa.
Occorre sempre tenere presente che questi dispositivi sono in grado di dissipare in genere una potenza molto bassa, quindi non vanno usati dove la potenza in gioco supera quella massima tollerabile, specificata nel datasheet del componente.

Dal punto di vista costruttivo si possono dividere in tre tipologie:

- A carbone: sono composti da un substrato di materiale plastico su cui viene depositato del carbone. Sono i più economici e i meno consigliati per impieghi professionali

- A filo: Sono costituiti da un supporto isolante su cui è avvolto del filo di materiale ad alta resistività. La slitta si muove fra una spira è l’altra, quindi quando si ruota il cursore, nel caso di un potenziometro si avverte un movimento a scatti.

- Cermet: l’elemento resistivo è composto da un impasto di ceramica e metallo. Sono normalmente di ottima qualità.

- Plastica conduttiva: l’elemento resistivo è composto da carbonio intrappolato in una matrice plastica

Trimmer cermet Trimmer multigiro

Trimmer Cermet

Trimmer multigiro. Per muovere la slitta la vite di regolazione può fare molti giri. In questo modo si ottiene una grande possibilità di regolazione fine.

Trimmer monogiro Trimmer multigiro

Sopra una collezione di alcuni modelli dei tanti trimmer commerciali. A sinistra dei trimmer monogiro, a destra dei trimmer di precisione multigiro.

Potenziometri monogiro vari Potenziometro multigiro

Potenziometri monogiro a sinistra e multigiro a destra.

Potenziometri a filo di potenza

Si tratta di un tipo di potenziometro in grado di dissipare una potenza relativamente alta, è costituito da un filo di materiale resistivo avvolto su un supporto ceramico e su un lato del filo avvolto scorre il cursore del potenziometro.
Si tratta di oggetti antichi e abbastanza rari impiegati più nell'elettromeccanica che nell'elettronica.
Tuttavia sono ancora disponibili sul mercato e in vendita presso diversi fornitori di materiale elettronico.
La regolazione per la stessa struttura del potenziometro non è oerfettamente lineare ma è a step che corrispondono ad una spira del filo di materiale resistivo.

Potenziometri di potenza Potenziometri di potenza
Immagine di un potenziometro di potenza visto da dietro. Immagine di un potenziometro di potenza: particolare della spazzola del rotore in questo caso realizzata in rame. Si nota la treccia di collegamento al reoforo del cursore.
Potenziometri di potenza Potenziometri di potenza

Potenziometri e reostati

Fondamentalmente i potenziometri e reostati sono fatti allo stesso modo, ma i reostati vengono generalmente utilizzati in situazioni in cui devono lavorare ad alta potenza. Il reostato in definitiva è una resistenza variabile, ha solo due terminali uno dei quali coincide con il cursore. Il termine reostato è utilizzato anche per descrivere le resistenze di dissipazione utilizzate per la frenata elettrica sui treni e sui mezzi elettrici in cui non è utilizzata la frenata rigenerativa, in questo caso il valore di resistenza è modificato con l'utilizzo di teleruttori che parzializzano il carico resistivo in vece del cursore, per motivi legati allo smaltimento di enormi potenze (dell'ordine dei MegaWatt). Il dispositivo che controlla i teleruttori si chiama combinatore di frenata e si può concettualmente assimilare al cursore di un reostato/potenziometro.

Potenziometri e trimmer: durata e problemi

Come tutti i congegni meccanici hanno un'usura.
In generale i principali problemi sono di contatto fra la spazzola mobile e il substrato resistivo che negli apparati audio da luogo a scricchiolii e rumori vari.
In genere per ovviare al problema si usa uno spray specifico che attenua il problema.
In linea di massima il problema affligge di più i potenziometri essendo soggetti a maggiore manipolazione e a maggiore usura.
Il trimmer in genere essendo regolato solo poche volte nella sua vita ha una durata maggiore.

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