3.7: Potenciómetro como reóstato

Objetivos de aprendizaje

• Uso de reóstatos
• Cableado de un potenciómetro como reóstato
• Control simple de la velocidad del motor
• Uso de voltímetro sobre amperímetro para verificar un circuito continuo

Partes y Materiales

• Batería de 6 voltios
• Potenciómetro, giro simple, 5 kΩ, cono lineal (Radio Shack catálogo # 271-1714)
• Pequeño motor “hobby”, tipo imán permanente (catálogo Radio Shack # 273-223 o equivalente)

Para este experimento, necesitará un potenciómetro de valor relativamente bajo, ciertamente no más de 5 kΩ.

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 2: “Ley de Ohm”

Diagrama esquemático

Ilustración de cableado para usar un potenciómetro como reóstato

Instrucciones para el cableado del potenciómetro

Los potenciómetros encuentran su aplicación más sofisticada como divisores de voltaje, donde la posición del eje determina una relación de división de voltaje específica. Sin embargo, hay aplicaciones en las que no necesariamente necesitamos un divisor de voltaje variable, sino simplemente una resistencia variable: un dispositivo de dos terminales. Técnicamente, una resistencia variable se conoce como reóstato, pero se pueden hacer potenciómetros para funcionar como reóstatos con bastante facilidad.

En su configuración más simple, un potenciómetro puede ser utilizado como reóstato simplemente usando el terminal del limpiaparabrisas y uno de los otros terminales, quedando el tercer terminal desconectado y sin usar:

Mover el control del potenciómetro en la dirección que acerque el limpiaparabrisas al otro terminal usado da como resultado una menor resistencia. La dirección de movimiento requerida para aumentar o disminuir la resistencia se puede cambiar usando un conjunto diferente de terminales:

Sin embargo, tenga cuidado de no usar los dos terminales exteriores, ya que esto no provocará ningún cambio en la resistencia a medida que se gira el eje del potenciómetro. En otras palabras, ya no funcionará como una resistencia variable:

Construya el circuito como se muestra en el esquema y la ilustración, usando solo dos terminales en el potenciómetro, y vea cómo se puede controlar la velocidad del motor ajustando la posición del eje. Experimente con diferentes conexiones terminales en el potenciómetro, observando los cambios en el control de velocidad del motor. Si su potenciómetro tiene una resistencia alta (medida entre los dos terminales exteriores), es posible que el motor no se mueva en absoluto hasta que el limpiaparabrisas se acerque mucho al terminal externo conectado.

Como puede ver, la velocidad del motor puede hacerse variable utilizando un reóstato conectado en serie para cambiar la resistencia total del circuito y limitar la corriente total. Este sencillo método de control de la velocidad del motor, sin embargo, es ineficiente, ya que resulta en cantidades sustanciales de energía disipadas (desperdiciadas) por el reóstato. Un medio mucho más eficiente de control del motor se basa en la rápida “pulsación” de potencia al motor, utilizando un dispositivo de conmutación de alta velocidad como un transistor. Un método similar de control de potencia se utiliza en los interruptores de “dimmer” de luz doméstica. Desafortunadamente, estas técnicas son demasiado sofisticadas para explorarlas en este punto de los experimentos.

Cuando se usa un potenciómetro como reóstato, el terminal “no utilizado” a menudo se conecta al terminal del limpiaparabrisas, así:

Al principio, esto parece bastante inútil, ya que no tiene impacto en el control de resistencia. Puedes verificar este hecho por ti mismo insertando otro cable en tu circuito y comparando el comportamiento del motor antes y después del cambio:

Si el potenciómetro está en buen estado de funcionamiento, este cable adicional no hace ninguna diferencia. Sin embargo, si alguna vez el limpiaparabrisas pierde contacto con la tira resistiva dentro del potenciómetro, esta conexión asegura que el circuito no se abra completamente: que todavía habrá una trayectoria resistiva para la corriente a través del motor. En algunas aplicaciones, esto puede ser importante. Los potenciómetros antiguos tienden a sufrir pérdidas intermitentes de contacto entre el limpiaparabrisas y la tira resistiva, y si un circuito no puede tolerar la pérdida completa de continuidad (resistencia infinita) creada por esta condición, ese cable “extra” proporciona una medida de protección al mantener la continuidad del circuito.

Puede simular una “falla” de contacto de limpiaparabrisas desconectando el terminal central del potenciómetro de la regleta de terminales, midiendo el voltaje a través del motor para asegurarse de que todavía hay energía llegando a él, por pequeño que sea:

El uso de voltaje del motor es una alternativa más segura a medir la corriente del circuito

Hubiera sido válido medir la corriente del circuito en lugar del voltaje del motor para verificar un circuito terminado, pero este es un método más seguro porque no implica romper el circuito para insertar un amperímetro en serie. Siempre que se usa un amperímetro, existe el riesgo de causar un cortocircuito conectándolo a través de una fuente de voltaje sustancial, posiblemente resultando en daños en el instrumento o lesiones personales. Los voltímetros carecen de este riesgo de seguridad inherente, por lo que siempre que se pueda hacer una medición de voltaje en lugar de una medición de corriente para verificar lo mismo, es la elección más sabia.