In una lezione precedente del corso abbiamo studiato il comportamento di un diodo LED, come piccola fonte di illuminazione. Abbiamo visto che questo componente ha bisogno di un resistore, collegato in serie a esso, per poter funzionare correttamente e non venire distrutto dalla corrente che lo attraversa. In questa lezione vedremo, invece, come rendere la luce con una intensità variabile, con uno dei più importanti componenti elettronici regolabili, il potenziometro.
Cosa è un potenziometro?
Un resistore è caratterizzato da un valore resistivo sempre costante. A parità di tensione applicata, esso farà passare sempre la stessa quantità di corrente. Il potenziometro è, invece, un componente elettronico che permette di variare la sua resistenza interna, mediante la rotazione del cursore. Si tratta, quindi, di un resistore variabile ed è dotato di tre terminali, come si può osservare in figura 1: i punti A e B sono posizionati alle due estremità di una resistenza. Sopra essa c’è un contatto strisciante collegato al punto C. Vi possono essere i seguenti casi riguardanti il posizionamento del perno:
- se il contatto è ruotato completamente in senso antiorario, la corrente che entra dal punto A esce immediatamente dal punto C (resistenza minima);
- se il contatto è ruotato completamente in senso orario, la corrente che entra dal punto A deve percorrere tutta la resistenza prima di uscire da C (resistenza massima);
- se il contatto è posizionato in un punto intermedio di resistenza, la corrente che entra dal punto A deve percorrere una porzione della resistenza prima di uscire dal punto C (resistenza media).
Si noti che tra il punto A e il punto B la resistenza è sempre la stessa, ossia quella del valore nominale del potenziometro stesso. Pertanto se non si utilizza il punto centrale C, il componente può essere utilizzato come un normale resistore dal valore fisso.
Il potenziometro come regolatore di tensione
Questo tipo di schema elettrico è chiamato partitore di tensione variabile e si ottiene utilizzando tutti i tre terminali del potenziometro. Per ottenere una tensione variabile, compresa tra 0 V e quella della sorgente di alimentazione, essa deve essere applicata agli estremi del componente, ossia tra il terminale A e il terminale B. La tensione variabile può essere utilizzata tra i terminali C e B (vedi prova pratica in figura 2). Questa soluzione, quindi, permette una regolazione continua della tensione e consente, come detto prima, di ottenere tensioni minori della sorgente o, al massimo, uguale a essa. La soluzione, dunque, non può innalzare il voltaggio della batteria, ma solo abbassarlo. Inoltre questo tipo di soluzione può essere usato solo per pilotare carichi a basso assorbimento, poiché il potenziometro, essendo abbastanza delicato, potrebbe bruciarsi, specialmente nella sua posizione iniziale.
In tale esperienza, la batteria è collegata direttamente ai terminali estremi del potenziometro, mentre la tensione regolabile è prelevata dal terminale centrale. Si raccomanda, per questo esperimento, di usare un potenziometro con un valore ohmico maggiore di 470 Ohm, in caso contrario il componente potrebbe scaldare. La figura mette in evidenza quattro diverse posizioni del cursore del potenziometro:
- in posizione minima, ossia tutto ruotato a sinistra e in senso antiorario, il terminale centrale fornisce una tensione pari a 0 V;
- in posizione leggermente ruotata a destra, il terminale centrale fornisce una tensione pari a 3.1 V;
- in posizione maggiormente ruotata verso destra, il terminale centrale fornisce una tensione pari a 6.7 V;
- in posizione massima, ossia tutto ruotato a destra e in senso orario, il terminale centrale fornisce una tensione pari a 9 V, praticamente la stessa tensione della batteria.
Ruotando opportunamente il potenziometro, è possibile ottenere tutte le tensioni comprese tra 0 V e 9 V, con continuità. Tale comportamento si chiama “analogico”.
Il potenziometro come regolatore di corrente
Quest’altro esperimento utilizza il potenziometro come regolatore di corrente e la sua implementazione è più semplice della precedente. L’esempio riguarda un dosatore di corrente per un diodo Led, per cui la rotazione del componente resistivo permette di dosare la luminosità dell’elemento luminoso. Il facile schema elettrico è mostrato in figura 3 e contiene i seguenti elementi:
- una batteria da 4.5 V (V1);
- un resistore da 68 Ohm. Esso funziona come resistore di protezione per il diodo Led, nel caso che il potenziometro venga posizionato completamente in senso orario (caso peggiore e massima corrente);
- un potenziometro da 1 kOhm, equivalente a 1000 Ohm;
- un diodo Led normale.
Dopo aver assemblato il circuito e dato alimentazione, si provi a ruotare il potenziometro. Si noterà che la luminosità del diodo Led dipende proprio dalla rotazione del cursore. In questa maniera la corrente che scorre sul diodo Led può essere regolata da un massimo a un minimo. Si noti, anche, che nello schema elettrico abbiamo utilizzato solamente due terminali del potenziometro (B-C oppure A-C).
Conclusioni
Probabilmente i potenziometri, assieme ai resistori, sono i componenti più utilizzati in qualsiasi circuito elettrico ed elettronico, in quanto essi permettono di dosare con cura i livelli di tensione e di corrente necessari al funzionamento di esso. Si pensi, ad esempio, al controllo del volume della radio oppure alla regolazione delle frequenze basse in un amplificatore oppure ancora alla regolazione della velocità di un motorino. Oltre al potenziometro, che è una resistenza variabile dotata di pomello, esistono resistenze variabili che possono essere variate con l’utilizzo di un cacciavite. Questi componenti sono detti trimmer.
