Potentiomètre

Un potentiomètre est un type de résistance variable à trois limites, dont une est reliée à un curseur se déplaçant sur une piste résistante terminée par les deux autres limites.



Catégories :

Composant passif - Composant électronique

Définitions :

  • C'est une résistance variable qui permet d'ajuster la valeur de certains paramètres. Il existe des potentiomètres rectiligne nommés... (source : claude.borne.perso.sfr)
Un potentiomètre rotatif standard

Un potentiomètre est un type de résistance variable à trois limites, dont une est reliée à un curseur se déplaçant sur une piste résistante terminée par les deux autres limites.

Ce dispositif sert à recueillir, sur la limite reliée au curseur, une tension qui dépend de la position du curseur et de la tension à laquelle est soumise la résistance.

Il existe l'équivalent sous forme de circuit intégré : le potentiomètre numérique, dorénavant particulièrement utilisé dans l'électronique analogique à commande numérique moderne.

Symboles du potentiomètre (en haut, symbole européen, en bas américain)

Les potentiomètres sont fréquemment employés dans les circuits électroniques. Ils servent par exemple à contrôler le volume d'une radio. Les potentiomètres peuvent aussi être utilisés comme des transducteurs dans la mesure où ils convertissent une position en une tension. Ce type de système peut être rencontré dans des joysticks. Des potentiomètres de petite taille (les trimmers ou trimpots) se retrouvent souvent sur les circuits qui nécessitent des ajustements précis pour leur bon fonctionnement. Dans les appareils de la vie quotidienne, ces petits potentiomètres montés à même le circuit sont rarement conçus pour être contrôlés par l'utilisateur final.

Types de potentiomètres

Un potentiomètre peut être :

Potentiomètre linéaire

Un potentiomètre linéaire est un potentiomètre dont la valeur de résistance fluctue par rapport à la distance entre ses limites et le curseur. Il est utilisé, par exemple dans une source de tension variable. Ce principe est utilisé dans les appareils de mesures tels que le pied à coulisse.

La variation est progressive : lorsque le curseur se trouve au centre de la piste, la résistance ohmique qu'on peut mesurer entre le curseur et une extrémité est la même que celle qu'on peut mesurer entre le curseur et l'autre extrémité : Ra = Rb (si le potentiomètre est un modèle 100 kΩ, Ra = Rb = 50 kΩ). Lorsque le curseur est à 80 % de sa course (plus vers l'extrémité haute), Ra = 20 % de la résistance totale et Rb = 80 % de la résistance totale. Il s'agit du type de potentiomètre que vous devrez utiliser si rien n'est spécifié par l'auteur du schéma électronique, sauf s'il s'agit d'un potentiomètre de volume (dans ce cas un modèle log est requis).

Potentiomètre logarithmique

La résistance de ce type de potentiomètre fluctue de façon exponentielle, c'est-à-dire que la valeur de sa résistance augmente ou diminue de plus en plus rapidement quand on déplace le curseur.

La variation de la valeur de la résistance entre le curseur et une extrémité répond à une fonction logarithmique. Lorsque le curseur se trouve au centre de la piste, la résistance ohmique qu'on peut mesurer entre le curseur et une extrémité n'est pas la même que celle qu'on peut mesurer entre le curseur et l'autre extrémité : Ra ≠ Rb. Pour donner un ordre de grandeur et pour compléter les trois exemples cités ci-avant, Ra = Rb lorsque le curseur est à 90 % de sa course totale. Vous comprendrez facilement qu'on ne peut pas utiliser un potentiomètre de ce type dans une alimentation secteur pour ajuster finement la tension de sortie. En effet, la variation est lente lorsque le curseur se déplace vers une extrémité, et est particulièrement rapide lorsque le curseur arrive sur l'autre extrémité. Ce type de potentiomètre est essentiellement utilisé pour les réglages de volume sonore, pour «coller» à la caractéristique de l'oreille, qui possède précisément une réponse logarithmique à la pression que l'air exerce sur les tympans. À cause de cette particularité, le respect du sens de branchement des deux extrémités de la piste résistive a énormément plus d'importance que pour le potentiomètre linéaire.

Remarque : si on mesure la résistivité d'un potentiomètre logarithmique de façon particulièrement précise et avec la plupart de positions du curseur, on constate que la courbe n'est pas une courbe, mais une suite de petits segments de droites, cela est lié au procédé de fabrication de la piste. Essayez d'imaginer un seul instant la complexité de réalisation d'une piste vraiment logarithmique... Sachant cela, vous pouvez désormais aussi imaginer qu'on peut trouver des potentiomètres log dont la courbe de variation n'est pas nécessairement particulièrement proche de la courbe de variation log théorique.

Potentiomètre à prise médiane

Symbole d'un potentiomètre avec prise médiane.

Le potentiomètre à prise médiane, essentiellement utilisé dans les anciens amplificateurs, n'est plus utilisé depuis la fin des années 1980.

Ce type de résistance variable est , électroniquement, presque équivalent à un potentiomètre ayant deux résistances fixes raccordées aux deux limites qui ne sont pas le curseur.

Potentiomètre numérique

Un potentiomètre numérique est un composant actif qui simule le comportement d'un potentiomètre analogique, mais à la différence de ce dernier, on ne fait pas fluctuer sa résistance mécaniquement en le tournant. Il fluctue sa résistance en fonction d'une valeur numérique (fréquemment un octet) qu'il reçoit. Il ne peut par conséquent prendre qu'un nombre fini de valeurs de résistances envisageables. L'échelle de correspondance entre les n valeurs numériques et les différentes valeurs de résistances sont propres à chaque modèle de potentiomètre.

Limitations : Ce type de potentiomètre est fréquemment limité à quelques dizaines de milliampères en entrée ainsi qu'à une tension maximale de 5 volts. Le changement de polarité à ses limites peut poser problème, en faisant fluctuer sa résistance au passage et par conséquent en induisant des déformations non linéaires du signal.

Puissance

Les potentiomètres ne sont le plus souvent pas prévus pour contrôler de fortes puissances (supérieures à un watt). Ils servent plutôt à l'ajustement de signaux analogiques comme le volume dans un dispositif audio ou l'intensité d'une LED. Un système de puissance, comme par exemple un gradateur, utilisera un potentiomètre qui commande d'autres composants de puissance (comme un triac). Les composants de puissance se chargeront du passage du courant vers une lampe ou un ventilateur par exemple.

Codes

Les différentes parties d'un trimpot de 500Ω. En haut, le support de la vis de réglage. Au centre, la partie interne du support de la vis et du curseur métallique. En bas, la partie en plastique supportant la piste résistive circulaire.

Les potentiomètres possèdent des codes qui permettent de les identifier. Sur les plus gros, la résistance est le plus souvent indiquée de manière explicite, en ohm (par exemple 500K pour 500 000 Ω). Sur les trimmers, la notation est plus concise avec trois chiffres, les deux premiers étant les chiffres significatifs et le dernier le multiplicateur (la puissance de 10 correspondante). A titre d'exemple, le code'501'correspond à 50•101, soit 500 Ω. Le code 103 correspond à 10•103, soit 10 kΩ.

Le type de bande résistive n'est indiqué que sur les potentiomètres d'une certaine taille. Le tableau suivant résume les codes des potentiomètres les plus usités[1].

Fonction Code
Linéaire B ou LIN
Logarithmique A (comme audio) ou LOG
Anti-logarithmique F (ancien code)

Utilisations des potentiomètres

Les potentiomètres sont beaucoup présents dans les circuits pour assurer l'interaction avec l'utilisateur ou des réglages par l'électronicien. La majorité des circuits dans les appareils électroniques grand public en possèdent, que ce soit sous leur forme analogique ou digitale. Cependant, avec l'avènement de l'ère numérique, les potentiomètres analogiques sont sur le déclin et sont fréquemment remplacés par des contrôles numériques. Les constructeurs d'appareils audio restent toujours particulièrement attachés aux potentiomètres puisqu'on les retrouve dans le réglage du volume/fréquence sur les radios, les équaliseurs, etc.

Applications audio/vidéo

Potentiomètres linéaires (faders)
Console de mixage avec des potentiomètres rotatifs et linéaires

Les appareils destinés au traitement du son ou de la vidéo possèdent fréquemment des potentiomètres, qu'ils soient linéaires ou rotatifs. Ces potentiomètres permettent de contrôler les divers paramètres relatifs au son (volume, fréquence, etc. ).

Le potentiomètre log (pour logarithmique) est utilisé pour modifier le volume dans les amplificateurs, les radios, etc. Sa courbe logarithmique est volontairement choisie pour s'apparenter au maximum à la sensibilité de l'oreille humaine. La réponse en amplitude chez l'humain est en effet logarithmique. Cela sert à simuler une linéarité lors de la rotation du potentiomètre. A titre d'exemple, pour un potentiomètre entre 1 et 10, la valeur 5 aura un volume deux fois plus faible que le maximum (10). Le potentiomètre de type anti-log est l'inverse du log. Il est généralement combiné avec un log, par exemple pour gérer la balance dans une installation stéréo (augmenter le son d'un côté doit le diminuer de l'autre).

Les potentiomètres linéaires sont habituels sur les appareils de réglage du son comme les équaliseurs ou les tables de mixage. On les rencontre aussi sur les radios pour le réglage du volume ou de la fréquence de réception.

Télévision

Sur les anciens modèles de télévision, les potentiomètres rotatifs permettent de régler le contraste, la luminosité ou encore la saturation. D'autres appareils possèdent aussi un potentiomètre vertical hold qui ajuste la fréquence de synchronisation entre le signal reçu et la vitesse de balayage. Les appareils aujourd'hui fabriqués sont en grande partie contrôlés par l'utilisateur au travers de contrôles discrets. A titre d'exemple, le réglage du contraste sur un écran d'ordinateur peut se faire au travers de deux boutons (+ et –) sur une gamme réduite de valeurs envisageables (par exemple entre 1 et 100).

Transducteurs

Les potentiomètres permettent de convertir un déplacement ou une rotation vers d'autres grandeurs physiques (résistance/tension/courant). Ce principe sert à réaliser des capteurs. Un tel système est utilisé dans les pédales d'effet de guitare de type wah-wah : la pédale amovible est reliée à une crémaillère dont les dents font tourner un engrenage monté sur un potentiomètre. Ce dernier sert à contrôler l'intensité de l'effet sonore.

Ordinateurs

Dans les ordinateurs analogiques, les potentiomètres permettent d'augmenter ou diminuer des valeurs intermédiaires par des constantes, ou encore de définir des valeurs initiales pour un calcul. Un potentiomètre activé par un mécanisme motorisé pouvait être employé comme un générateur de fonction.

Utilisation en résistance variable

Potentiomètre de puissance avec une bande résistive constituée par un bobinage. Ce type de système est le plus souvent câblé pour former un rhéostat.

On utilise le potentiomètre comme une résistance variable pour pouvoir modifier l'intensité du courant. Ce système se nomme un rhéostat. Certaines résistances qui sont conçues pour cette application sont bobinées d'une manière spécifique : la section du conducteur est plus importante à une extrémité du potentiomètre.

Schéma équivalent

Pour les formulations, un potentiomètre de valeur P est à considérer comme 2 résistances R1 et R2 dont le point commun est le curseur. Ces 2 résistances ont alors une valeur fonction de la position du curseur.

On repère cette position par un paramètre "alpha" ou "a" compris entre 0% (ou 0) et 100% (ou 1). On choisit alpha=0 pour une extrémité (A) de la piste et alpha=1 pour l'autre extrémité (B).

Schema equivalent potentiometre.jpg

On a alors : R_{1}=\alpha.P, \,\, R_{2}=(1-\alpha).P \,\,et \,\,donc \,\,R_{1}+R_{2}=P

Utilisé en résistance variable, le schéma équivalent se simplifie :

Schema equivalent resistance variable.jpg

On a alors : RAB = α. P

Sources

  1. http ://sound. westhost. com/pots. htm

Recherche sur Amazon (livres) :



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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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