가변저항기(포텐셔미터 Potentiometer) 는 저항 값을 사용자가 원하는 만큼 조절할 수 있는 전자 제품입니다. 일반적인 저항이 고정된 저항값을 사용하고 있는것에 비해 가변 저항기는 저항을 조절하여, 볼륨조절, 빛의 밝기 조절, 전류의 크기 조절기능 등을 여러 전자제품에서 활용 할 수 있습니다.
가변 저항기의 역할
포텐셔미터라고 불리는 가변 저항기는 회로내에서 다양한 역할을 합니다. 크게 두 가지 기능으로 분류 하면 회로내에 가변 저항값을 입력하여 전류의 크기를 조절 할 수 있으며, 또한 전원을 조정하여 전압을 분배하는 역할도 수행 합니다.
첫번째로 전류의 크기 조절이 가능합니다. 가변저항기는 저항의 값을 조정하여 전류의 크기를 원하는 대로 조절할 수 있습니다. 사용자가 가변저항기의 노브나 슬라이더를 움직이면 전류의 흐름이 증가하거나 감소하게 됩니다. 이를 활용하여 스피커에서 볼륨을 조절하거나, 조명 장치등에서 빛의 밝기를 조절할 때 가변 저항기가 사용됩니다.
두번째로는 가변저항기는 전압 분배기로도 작동할 수 있습니다. 이는 전체 전압을 원하는 비율로 나누는 역할을 합니다. 예를 들어, 전체 전압이 12V인 회로에서 가변저항기를 사용하면, 이 12V를 3V와 9V로 나누는 것과 같은 역할을 할 수 있습니다.
또한, 특정 회로의 성능을 미세하게 조정하는 데에도 사용됩니다. 예를 들어, 라디오에서 특정 주파수를 정확하게 맞추거나, 증폭기에서 출력 신호의 크기를 조절하는 등의 기능을 합니다.
이처럼 가변 저항기는 1.전류의 크기를 조절, 2.전압 분배, 3.회로의 동작을 사용자가 원하는 대로 조절 하는 데 필수적인 부품입니다. 이러한 기능 덕분에 가변저항기는 다양한 전자 장치와 시스템에서 자주 사용되고 있습니다.
작동 원리
가변저항기는 저항 값을 조절할 수 있는 장치입니다. 이 장치의 작동원리를 알기 위해선 우선 ‘저항’이라는 것이 무엇 인지부터 이해해야 합니다. 저항은 회로 내에서 전류가 흐르는 것을 어렵게 만드는 역할을 합니다. 이제 가변저항기의 작동 원리를 설명하겠습니다. 가변저항기는 전류를 통과시키는 길을 만드는 선(이를 ‘저항체’라고 합니다)과, 그 선을 움직이는 ‘슬라이더’로 구성되어 있습니다.
슬라이더를 움직여 저항 체의 길이를 조절하면, 전류가 통과해야 하는 길이가 바뀌게 됩니다. 이렇게 되면 전류가 흐르는 데 방해하던 저항값이 변하게 됩니다. 슬라이더가 저항 체의 길이를 짧게 만들면 전류가 흐르는 길이가 짧아져서 저항이 줄어들고, 반대로 슬라이더가 저항 체의 길이를 길게 만들 수록 멀어질수록 전류가 흐르는 길이가 길어져서 저항이 커지게 됩니다.
가변저항기는 0V 부터 그 모듈의 Max 저항값 까지 조절이 가능하다, 가변저항기를 사용하지 않는다고 하더라도 이는 회로에 양끝 단자중 하나는 연결되어야 한다, 민감한 회로의 경우 단자를 어디에도 연결하지 않고 남겨두면 고스트 전압(Stray voltage) 이 감지 되거나 잡음이 발생할 수 있기 때문이다.
다양한 종류
가변저항기는 사용하는 방식과 크기, 조절 방법 등에 따라 종류를 나눌 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 가변저항기의 종류를 아래와 같이 분류해 보았습니다. 회전식 가변저항기 (Rotary Potentiometer)는 가장 일반적인 형태의 가변저항기로, 노브를 회전시켜 저항 값을 조절합니다. 볼륨 조절 노브로 많이 사용됩니다.
슬라이드식 가변저항기 (Slide Potentiometer)는 슬라이더를 좌우로 움직여 저항 값을 조절하는 형태입니다. 음향 장비의 페이더(fader) 등에 사용됩니다. 트리머 가변저항기 (Trimmer Potentiometer)는 흔히 트림 포트라고도 하는 제품이다. 소형의 가변저항기로, 일반적으로 회로의 성능을 미세하게 조정할 수 있는 특징이 있다. 얇은 스크루 드라이버 등으로 나사 처럼 튀어나오거나 스쿠르 드라이버 홈에 끼워서 돌리는 방식으로 조정합니다. 단일회전형 다회전형등이 있으며 반도체 장비부품에서 많이 찾아볼 수 있다. 회로 기판내에 스루홀 방식으로 부착되어 있습니다.
디지털 포텐시오미터 (Digital Potentiometer)는 디지털 신호로 저항 값을 조절할 수 있는 가변저항기입니다. 마이크로컨트롤러 등을 통해 제어할 수 있습니다. 멀티턴 포텐시오미터 (Multiturn Potentiometer)는 노브를 여러 번 돌려 저항 값을 조절하는 형태로, 정밀한 조절이 필요한 곳에 사용됩니다.
듀얼갱 포텐시오미터 (Dual Gang Potentiometer) 두 개의 가변저항기가 한 노브에 연결된 형태로, 스테레오 오디오 시스템에서 좌우 채널의 볼륨을 동시에 조절하는데 사용됩니다. 이 외에도 조절 방식, 저항 소재, 저항 범위 등에 따라 다양한 종류의 가변저항기가 있습니다. 각각의 가변저항기는 그 특성에 따라 다른 용도로 사용됩니다.
사용시 주의사항
가변저항기를 사용할 때는 몇 가지 주의사항을 신경 써야 합니다. 대부분 현장에서 많이 문제되는 부분은 가변저항기의 저항을 측정하지 않고 설정값을 지나치게 변경하여 가변저항기가 망가지는 경우가 많습니다.
저항 범위를 확인하여야 합니다. 가변저항기는 그 값이 변할 수 있는 범위가 정해져 있습니다. 사용하려는 회로에 적합한 범위의 가변저항기를 선택해야 합니다. 너무 과하게 조절할 시 조절 노브가 망가지거나 보드가 문제가 될 수 있습니다.
전력 한계 또한 확인하여야 합니다. 각 가변저항기는 일정한 전력을 견딜 수 있는 한계가 있습니다. 이 한계를 초과하는 전력이 흐르면 가변저항기는 과열되거나 파손될 수 있습니다. 그러므로 해당 모듈의 정확한 한계점을 알고 작업을 해야 합니다.
멀티턴 가변저항기와 같은 정밀한 조정이 가능한 모델을 사용해야 하는 경우에는 정밀도를 미리 확인하고 돌려야 합니다. 가변저항기는 온도, 습도 등의 환경 요인에 의해 성능이 변할 수 있습니다. 사용 환경을 고려하여 적절한 가변저항기를 선택해야 합니다.