可変抵抗器の解説：種類、用途、動作原理

一般的に、抵抗器は電気回路のコンポーネントです。電圧分割、音量制御、信号レベル調整、電流制限などの機能を果たします。可変抵抗デバイスと固定抵抗器の2大クラスがあり、本稿では前者に焦点を当て、可変抵抗器の種類、用途、動作を解説します。

可変抵抗器とは？

可変抵抗器は、必要に応じて電子回路の抵抗値を変更して動作する電子部品です。本質的に、デバイスのキャリブレーションを行います。2端子または3端子を持ちますが、3端子デバイスが最も一般的です。

可変抵抗器の種類

主要な可変抵抗器の5つのタイプ：

ポテンショメータ

最も一般的な3端子可変抵抗器。機械式ポテンショメータとデジタルポテンショメータがあります。

抵抗分圧器として動作し、ポテンショメータの位置に応じて入力電圧から出力電圧信号を生成します。この電圧は、電子回路の制御入力、オーディオバランス制御など多くの用途に利用できます。回路/アプリケーションのキャリブレーションやチューニングに可変抵抗器を適用する場合は、トリマポテンショメータ（トリマポット）を使用します。

安価なポテンショメータは概してコンパクトで、PCB実装型、ドライバーで調整可能です。

レオスタット（可変抵抗）

レオスタットはポテンショメータと構造が似ていますが、可変抵抗として動作し、2端子のみを使用します。

2端子のうち、一方を可変抵抗器のワイパー端子に、もう一方を抵抗素子の端部に接続します。以前はレオスタットを電力制御デバイスとして、電球などの電力負荷と直列に抵抗器を配置して使用していました。しかし現在では非効率的な手法なので、スイッチングエレクトロニクスの使用が推奨されます。

デジタル抵抗器

デジタル抵抗器は、電子信号を使って抵抗値を変更するタイプの可変抵抗器です。

抵抗器の離散ステップで抵抗を変更でき、アップ/ダウン信号やI²Cなどのデジタルプロトコルで制御可能です。

プリセット可変抵抗器

プリセットは可変抵抗器の小型版です。基板に簡単に実装でき、ドライバーで調整可能です。ただし、抵抗値の増減が緩やかなため、ネジを何回転も回す必要があります。安価で、マルチターンオプションがあり、高精度です。用途は可変感度回路やアラームの可変周波数トーンなどに適しています。

可変抵抗器の接続方法

可変抵抗器をレオスタットとして使用する場合の簡単な手順：

抵抗トラックの片端を追跡します。ワイパー端子を回路に接続し、抵抗トラックのもう一方の端子をオープンにします。これにより、ワイパー端子とトラック端子間の電気抵抗が接続され、ワイパーの抵抗トラック上の位置に依存します。可変抵抗器をポテンショメータとして使用することもできます。抵抗トラックの両端を入力回路に接続し、ワイパー端子と抵抗トラックの片端を出力回路に接続します。

上記回路図では、すべての3端子が機能しています。電子回路が頻繁に、または一度だけ適応可能な抵抗を必要とする場合があります。プリセットを電子回路に接続するプロセスがこれに当たります。プリセットには、取り付けられた調整ネジを調整することで達成可能な可変電気抵抗値があります。

可変抵抗器の動作原理

図からわかること：

抵抗パスを提供するトラックを持つ可変抵抗器
マシンの端子（計2つ）がトラックの両端にリンク。第3端子はトラックの動きを設定するワイパー端子
トラック上のワイパーの動きで抵抗が減少または増加

注意： トラックの材料は金属とセラミック（カーボンも理想的）。主にTV受信機、オーディオアンプ回路、ラジオ受信機回路で用いられる。追加抵抗が必要な場合はカーボン構成抵抗素子が必要。

ロータリートラック抵抗器は2つの領域で適用可能。一つは抵抗変更、もう一つは電気非接触・接触のON/OFFスイッチ操作。環状断面を持つ可変抵抗器を用いたスイッチ方式も例の一つ。
スライダーは直線パスで作られたトラックを指す。残念ながら、抵抗変更時にスライダーの位置を確認・視認できない。そのため、過回転による損傷を防ぐストップ機構の統合が推奨される。