可変抵抗器とは
可変抵抗器とは、抵抗値を自由に変化させることができる抵抗器です。
抵抗体と抵抗体の表面を移動する摺動子から構成されているものが一般的で、摺動子の位置を変えると抵抗値が変化します。つまり、摺動子の位置により抵抗値が決定されるものです。
また、可変抵抗のことをポテンショメーター (英: potentiometer) と呼ぶことがあります。
可変抵抗器の使用用途
可変抵抗器は、さまざまな電子機器に使用されています。代表的な例は、オーディオ機器における音量調節機構です。所謂ボリュームと言われています。
そのほか、ゲーム機のコントローラや照明機器の明るさ調整機構、位置検出のためなどに可変抵抗器を用いることがあります。例えば、車のワイパーに同期して可変抵抗器が動く構造であれば、ワイパーの位置により抵抗値が変わります。それを利用して、ワイパーの動きを制御する際に可変抵抗器の抵抗値をモニターする事でワイパーの位置を検出します。
このようにさまざまな使用用途があることから、電子機器に限らず、船舶機器や医療機器、建築機械、工作機械など幅広く利用されている部品です。なお、可変抵抗器には、回転軸を回すことで抵抗値が変化するものやツマミをスライドすることで抵抗値を変化させるものがあります。
可変抵抗器の原理
可変抵抗器は、一定の抵抗値を有する抵抗体の両端と、抵抗体上を動く摺動子に接続されている3本の電極を備え、抵抗体の片側の電極と摺動子の電極間の抵抗値は摺動子の移動と共に変動するものです。可変抵抗器の抵抗体の両端子間に電圧を加えると、摺動子の端子からはその電圧を分圧した電圧が得られます。
即ち、抵抗体の両端に信号電圧を加えると、基準とする片方の端子と摺動子端子間の信号電圧は、摺動子の位置で決まります。したがって、摺動子を動かすことで信号電圧のレベルを自在に制御が可能です。
また、抵抗体の両端に一定電圧を加えておき、基準とする片側の端子と摺動子端子の電圧を測定すると、摺動子の位置に応じた電圧が求められます。この電圧から摺動子摺動子の位置が求められるので、変位センサーとして使うことができます。
可変抵抗器の種類
1. 回転軸の動きによる分類
直線型
直線型は、つまみをスライドするタイプです。変異センサーの用途では、直線上の位置を検出する場合に使用されています。
回転型
回転型は、回転軸を回すタイプです。変異センサーの用途では、回転角度を検出する場合に使用されています。
多回転型
抵抗値を精度よく変化させるために、多回転型と呼ばれる可変抵抗器もあります。これはギアを使って回転軸の動きを減速して、微妙な抵抗値の設定が出来るようにしたものです。
2. 抵抗値の変化特性による分類
可変抵抗器の抵抗値とは、抵抗体両端の端子間の抵抗値を示すもので、一般に100Ωから1MΩの範囲のものが良く使われます。また、回転型の可変抵抗器において摺動子の回転角と抵抗値の変化は、直線となるB型、対数カーブとなるA型、逆対数カーブとなるC型があります。
Aカーブの特性を持つ可変抵抗
主にオーディオ機器の音量調整用に用いられています。人間の聴覚は電気的信号の大きさに比例せず、その対数に比例するため、Aカーブの特性では、聴覚上音量変化が直線的であると感じます。
Bカーブの特性を持つ可変抵抗
電子回路の調整や変異センサーなどに用いられています。
Cカーブの特性を持つ可変抵抗
Aカーブとは逆の特性のカーブで、特殊な用途に限定されています。使用例は、オーディオの音質やエフェクタの調整などです。
可変抵抗器のその他情報
デジタル可変抵抗器
デジタル可変抵抗器とは、PC等のコントローラーで抵抗値を可変できる電子部品です。IC内部に構成された抵抗器とスイッチ素子の集合体をコントローラーからの制御信号で切り替えることで、任意の抵抗値に設定できます。
摺動子がないため摩耗がなく、高精度の抵抗値を安定して得ることが可能です。また、摺動子から発生するノイズもありません。さらに、一般に寿命が長く高性能という特徴もあります。
参考文献
https://www.macnica.co.jp/business/semiconductor/articles/analog_devices/115321/
https://www.aor.co.jp/glossary/syllabary/potentiometer/
https://engineer-education.com/variable-resistor/
https://book.mynavi.jp/files/topics/56029_ext_90_0.pdf
https://contents.zaikostore.com/semiconductor/2814/