Định nghĩa biến trở, cấu tạo và công dụng của biến trở chuẩn nhất

Ngay từ những ngày học vật lý thì ta đã tiếp xúc với linh kiện biến trở. Vậy biến trở có chức năng gì trong mạch điện. Biến trở và điện trở khác nhau như thế nào ? Định nghĩa Biến trở ? cấu tạo và công dụng của biến trở như thế nào . Tại sao phải sử dụng biến trở điện trở ? chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu ở bài viết dưới đây.

Biến trở là gì?

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.
Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,…
Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:

Cấu tạo của điện trở

Biến trở có cấu tạo khá đơn giản, nhìn từ bên ngoài ta sẽ thấy có 3 bộ phận chính như sau:

Cuộn dây được làm từ hợp kim có điện trở suất lớn.
Con chạy/chân chạy: có khả năng chạy dọc cuộn dây làm thay đổi giá trị trở kháng.
Trong mạch sẽ có 3 chân kết nối ở ngõ ra với mạch điện. Trong đó 2 chốt làm từ kim loại dùng để đấu vào mạch điện. Cực còn lại di chuyển hay còn gọi là cần gạt để thay đổi điện trở trong một khoảng cho phép được ghi trên điện trở.
Các vật liệu tạo nên những chiếc biến trở hay được sử dụng phải được kể đến như:

Carbon hay còn gọi là biến trở than được làm từ những hạt carbon với chi phí rẻ, tuy nhiên độ chính xác thấp.
Dây cuốn làm từ dây nickrome với độ cách điện cao phù hợp cho các ứng dụng có công suất cao cần độ chính xác, tuy nhiên độ phân giải của chúng vẫn chưa ở mức tốt.
Nhựa dẫn điện: được dùng cho các ứng dụng âm thanh cao cấp với giá thành cao.
Cermet: là loại vật liệu ổn định nhưng tuổi thọ không cao.
Ngoài ra trên biến trở sẽ có núm vặn để điều chỉnh để chúng ta có thể tùy chỉnh từng mức điện trở để phù hợp với thiết bị và yêu cầu.

Khái niệm định luật ôm, điện trở của dây dẫn

Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn

Đoạn mạch nối tiếp là gì? Điện trở R, U mắc nối tiếp công thức và bài tập

Nguyên lý hoạt động của biến trở

Đúng như tên gọi của nó là làm thay đổi điện trở, nguyên lý hoạt động chủ yếu của biến trở là các dây dẫn được tách rời dài ngắn khác nhau. Trên các thiết bị sẽ có vi mạch điều khiển hay các núm vặn. Khi thực hiện điều khiển các núm vặn các mạch kín sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn khiến điện trở trong mạch thay đổi.

Thực tế việc thiết kế mạch điện tử luôn có một khoảng sai số, nên khi thực hiện điều chỉnh mạch điện người ta phải dùng biến trở, lúc này biến trở có vai trò phân áp, phân dòng trong mạch. Ví dụ: Biến trở được sử dụng trong máy tăng âm để thay đổi âm lượng hoặc trong chiếu sáng biến trở dùng để thay đổi độ sáng của đèn.

Các loại biến trở hiện nay :

Mỗi loại biến trở lại có những giá trị điện trở khác nhau. Chúng phụ thuộc vào vị trí của cực chạy trên dải điện trở. Do đó, chúng ta có thể điều chỉnh giá trị điện trở suất để kiểm soát điện áp cũng như dòng điện.
– Để làm được như vậy, ở giữa hai cực cố định của biến trở sẽ được đặt một dải điện trở. Cực thứ ba di động sẽ di chuyển trên dải điện trở đó.
Trong đó, trở kháng của vật liệu sẽ tỷ lệ thuận với chiều dài của vật liệu đó. Do đó, khi chúng ta thay đổi vị trí của cực thứ 3 trên dải điện trở cũng có nghĩa là thay đổi chiều dài vật liệu từ đó dẫn tới thay đổi giá trị của điện trở.
Hiện nay biến trở được chia làm 4 loại chính đó là:
Biến trở than
Biến trở tay quay
Biến trở con chạy
Biến trở dây cuốn

Ứng dụng của biến trở trong thực tế

Ứng dụng chiết áp:

Biến trở dùng cho chiết áp là loại có 3 cực được dùng chung trong một mạch. Điện áp đầu ra được lấy từ cực di chuyển trông như mạch chia điện áp.

Giống như ở trong hình ta có hai cực cố định được nối vào nguồn điện áp. Điện áp sẽ giảm dọc theo đường điện trở để bằng với điện áp nguồn. Mạch đầu ra kết nối với di chuyển bằng cách thay đổi vị trí, thay đổi điện trở và điện áp trên tải. Nguyên lý này hay được sử dụng trong các mạch cần điều khiển điện áp. Đường điện áp có hình vòng cung hoặc hình đường thẳng, yếu tố này sẽ quyết định dạng hình học của chiết áp.

Ứng dụng điều chỉnh dòng:

Biến trở có khả năng điều chỉnh dòng điện, ở đây cực cố định thức 3 không được sử dụng. Cách này sẽ giúp giảm hoặc tăng dòng điện qua mạch khi thay đổi vị trí cần gạt. Điện trở thay đổi sẽ khiển dòng điện thay đổi theo hướng ngược lại. Tức là khi trở kháng tăng thì dòng điện qua mạch sẽ giảm.

Các điện trở khi mang một dòng điện lớn phải đủ mạnh để chịu được dòng điện thay đổi đi qua. Vì vậy nên vật liệu điện trở dây cuốn là lựa chọn ưa chuộng nhất khi biến trở được sử dụng như một bộ biến trở điều chỉnh dòng.

Biến trở tinh chỉnh:

Đây là phiên bản thu nhỏ của biến trở và có 3 cực hoạt động được gắn trực tiếp trên mạch và thông thường giá trị sẽ được điều chỉnh một lần trong quá trình hiệu chỉnh mạch.

Chúng có một vít điều chỉnh gắn vào điện trở, điều chỉnh bằng cách sử dụng tua vít để có được trở kháng theo yêu cầu. Trở kháng biến thiên theo đường logarit.

Cách mắc biến trở :

Bước 1: Xác định 3 chân của biến trở, đặt biến trở cho núm vặn hướng lên trần nhà và 3 chân hướng về phía bạn. Cần ghi nhớ các chân theo số thứ tự để tránh nhầm lẫn.

Bước 2: Nối đất chân đầu tiên của điện trở, chân đầu tiên là chân số 1. Hàn một đầu của dây điện với chân số 1, đầu kia hàn vào mass của mạch điện tử. Mắc chân biến trở vào vị trí thuận lợi nhất trên khung máy sau đó sử dụng kéo để cắt dây điện theo chiều dài phù hợp.

Bước 3: Chân số 2 là đầu vào của điện trở nên được nối với đầu ra của mạch và hàn chúng lại cho cố định.

Bước 4: Chân số 3 là đầu ra của biến trở vì vậy chúng được nối ở đầu vào của mạch và hàn lại cho cố định.

Bước 5: Kiểm tra lại các dây đã được đấu chính xác chưa và dùng vôn kế để kiểm tra lại một lần cho đến khi xoay núm chỉnh giá trị đo trên vôn kế thay đổi là đã mắc đúng.

Cách kiểm tra biến trở :

Trong thực tế thì không ít lần chúng ta sẽ có thể gặp là mua biến trở bị báo sai giá tri hoặc không hoạt động. Vậy làm cách nào để có thể kiểm tra được nó hoạt động chính xác hay không? Cách duy nhất là sử dụng đồng hồ vạn năng VOM để kiểm tra theo các bước sau

Bước đầu tiên, bạn phải xác định được trong 3 chân của biến trở thì chân nào là chân chạy
Dùng 2 que đo của VOM đo vào 2 chân bất kỳ của biến trở. Chỉnh thang đo sang đo Ohm.
Sau khi xác định được chân chạy, đo lần lượt chân chạy với từng chân của biến trở. Vặn nút xoay để thấy giá trị điện trở thay đổi.

Ngoài ra trong tự động hóa, để điều khiển biến tần hay lấy tín hiệu 4-20mA / 0-10V. Chúng ta dùng biến trở kết hợp với bộ chuyển tín hiệu.

Câu hỏi tự luận :

Câu 1 :

Hãy nhận dạng hai cách ghi chỉ số các điện trở kỹ thuật nêu dưới đây :