Biến trở là gì? Tìm hiểu chi tiết về Biến trở

Ẩn mình trong vô số thiết bị xung quanh ta, từ chiếc đèn bàn cho đến hệ thống điều khiển máy móc hiện đại, biến trở âm thầm điều chỉnh dòng điện, góp phần kiến tạo nên những trải nghiệm tuyệt vời cho con người. Vậy biến trở thực chất là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Ứng dụng của linh kiện này trong đời sống và kỹ thuật như thế nào? Hãy cùng TECHNO khám phá chi tiết về linh kiện điện tử thú vị này trong bài viết dưới đây.

I. Biến trở là gì?

Bạn có bao giờ tự hỏi làm thế nào để điều chỉnh độ sáng của đèn, âm lượng của loa hay tốc độ của quạt? Câu trả lời nằm ở một linh kiện điện tử nhỏ bé nhưng quyền năng: biến trở.

1. Biến trở là gì?

Biến trở, đúng như tên gọi của nó, là một loại điện trở đặc biệt có khả năng thay đổi trị số điện trở. Nhờ vậy, ta có thể điều chỉnh dòng điện chạy qua mạch, từ đó kiểm soát hoạt động của các thiết bị điện một cách linh hoạt. Có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến trị số điện trở của biến trở, chẳng hạn như thay đổi chiều dài dây dẫn, tác động của nhiệt độ, ánh sáng, hay bức xạ điện từ.

2. Biến trở ký hiệu là gì?

Để dễ dàng nhận biết và phân tích mạch điện, mỗi linh kiện đều có một ký hiệu riêng. Biến trở cũng không ngoại lệ, ký hiệu của biến trở thường được thể hiện qua một trong những hình dưới đây, thể hiện khả năng thay đổi trị số điện trở của nó.

Việc thống nhất ký hiệu theo tiêu chuẩn chung giúp cho việc nghiên cứu, thiết kế và trao đổi thông tin về mạch điện trở nên thuận tiện hơn rất nhiều.

3. Đơn vị đo của biến trở

Biến trở, giống như điện trở thông thường, được đo bằng đơn vị Ohm (Ω). Đơn vị này được đặt theo tên của nhà vật lý học người Đức Georg Simon Ohm, người có những đóng góp quan trọng trong lĩnh vực điện học.

II. Cấu tạo của biến trở

Biến trở không phải là một khối đồng nhất, mà được cấu tạo từ nhiều bộ phận kết hợp với nhau. Nhìn chung, ta có thể chia cấu tạo biến trở thành 3 phần chính:

• Con chạy: Đây là bộ phận quan trọng nhất, quyết định trị số điện trở của biến trở. Con chạy có thể di chuyển dọc theo cuộn dây, từ đó thay đổi chiều dài phần dây dẫn tham gia vào mạch điện.

• Cuộn dây: Cuộn dây được làm từ hợp kim có điện trở suất lớn, thường là Nichrome. Nichrome có khả năng chịu nhiệt tốt và cách điện cao, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi công suất lớn và độ chính xác. Tuy nhiên, nhược điểm của Nichrome là độ phân giải chưa cao. Ngoài Nichrome, người ta còn sử dụng các vật liệu khác như than chì, Cermet, hay nhựa dẫn điện để chế tạo cuộn dây. Mỗi loại vật liệu đều có ưu nhược điểm riêng. Ví dụ, than chì có giá thành rẻ nhưng độ chính xác không cao, trong khi Cermet ổn định nhưng tuổi thọ lại hạn chế.

• Chân ngõ ra: Biến trở thường có 3 chân, được làm bằng kim loại. Hai chân cố định ở hai đầu cuộn dây, còn chân thứ ba chính là con chạy. Con chạy di chuyển trên cuộn dây, kết nối với chân thứ ba, từ đó tạo thành mạch điện với trị số điện trở mong muốn.

III. Nguyên lý hoạt động của biến trở

Biến trở, đúng như tên gọi, là một linh kiện điện tử thụ động cho phép điều chỉnh giá trị điện trở trong mạch. Sự thay đổi điện trở của linh kiện này được thực hiện bằng cách điều chỉnh chiều dài hiệu dụng của dây dẫn. 

Cụ thể, linh kiện này bao gồm một cuộn dây dẫn có điện trở suất cao, được quấn quanh một lõi cách điện. Một con chạy di động dọc theo cuộn dây, tiếp xúc với các vòng quấn, từ đó xác định chiều dài đoạn dây dẫn tham gia vào mạch điện. Chiều dài dây dẫn tỷ lệ thuận với điện trở, do đó khi con chạy di chuyển, giá trị điện trở của biến trở cũng thay đổi tương ứng.

Thông thường trên các thiết bị sẽ có vi mạch điều khiển (nút vặn), khi thực hiện điều chỉnh các nút này chiều dài dây dẫn trong mạch kín sẽ thay đổi dẫn đến điện trở thay đổi.

IV. Các loại biến trở

Biến trở, với khả năng điều chỉnh điện trở linh hoạt, không chỉ tồn tại dưới một hình thức duy nhất. Để đáp ứng nhu cầu đa dạng trong thực tế, loại linh kiện này được chế tạo với nhiều kiểu dáng và cấu trúc khác nhau. Có thể phân loại biến trở dựa trên vật liệu và cơ chế hoạt động.

• Biến trở than: Sử dụng than chì làm vật liệu điện trở. Loại linh kiện này có ưu điểm là giá thành rẻ và kích thước nhỏ gọn, thường thấy trong các thiết bị gia dụng đơn giản. Tuy nhiên, do đặc tính của than chì, biến trở than có độ chính xác và độ bền không cao, không phù hợp với những ứng dụng đòi hỏi sự ổn định.
• Biến trở dây quấn: Nổi bật với độ chính xác và khả năng chịu tải lớn. Được cấu tạo từ dây dẫn điện trở suất cao quấn quanh lõi cách điện, biến trở dây quấn thường được ứng dụng trong các thiết bị công nghiệp và đo lường, nơi đòi hỏi độ tin cậy cao.
• Biến trở con chạy: Có cấu tạo tương tự loại dây quấn, nhưng con chạy di chuyển trên một thanh điện trở thay vì các vòng dây. Ưu điểm của loại này là cấu trúc đơn giản, dễ sử dụng, thường thấy trong các mạch điện tử phổ biến để điều chỉnh âm lượng, độ sáng,…
• Biến trở tay quay: Cho phép điều chỉnh điện trở một cách chính xác và dễ dàng thông qua núm xoay. Loại linh kiện này thường được sử dụng trong các thiết bị phòng thí nghiệm và y tế, nơi yêu cầu độ chính xác cao và điều chỉnh tinh tế.

V. Công thức tính biến trở

Công thức tính biến trở có thể thay đổi dựa vào những phương pháp tính khác nhau, dưới đây là 2 cách tính phổ biến nhất:

Phương pháp dựa trên mắc nối tiếp và song song:

• Đối với mạch nối tiếp: R(Tổng) = R(1) + R(2) +…+ Rn
• Đối với mạch song song: 1/R(Tổng) = 1/R(1) + 1/R(2) +…+ 1/Rn

Phương pháp dựa trên độ biến thiên điện trở:

• Khi mắc nối tiếp: R(tổng) = R(b) + R
• Khi mắc song song: 1/R(tổng) = 1/R(b) + 1/R

VI. Cách đo và kiểm tra biến trở

Để kiểm tra biến trở, chúng ta sử dụng một dụng cụ quen thuộc: đồng hồ vạn năng (VOM). Trước khi bắt đầu, hãy chắc chắn bạn đã xác định đúng chân chạy của biến trở (một trong ba chân), sau đó, thực hiện theo các bước sau:

• Bước 1: Điều chỉnh thang đo của VOM cho phù hợp với dải điện trở của biến trở cần kiểm tra.
• Bước 2: Dùng hai que đo của VOM để đo điện trở giữa hai chân bất kỳ của linh kiện.
• Bước 3: Xoay trục linh kiện và quan sát sự thay đổi của giá trị điện trở hiển thị trên VOM.

Lúc này có thể xảy ra 2 trường hợp như sau:

Trường hợp 1: Nếu như thử nhầm chân

Nếu giá trị điện trở thay đổi khi xoay trục, chứng tỏ một trong hai chân bạn đang đo là chân chạy. Để xác định chính xác chân chạy, hãy giữ nguyên que đo màu đen ở một trong hai chân ban đầu, và dùng que đo màu đỏ để đo với chân còn lại của biến trở.

• Nếu giá trị điện trở trên VOM thay đổi khi xoay trục, thì chân kết nối với que màu đỏ chính là chân chạy.
• Nếu VOM không thay đổi giá trị, thì hai chân bạn đang đo ban đầu là hai chân cố định, và chân còn lại chính là chân chạy.

Trường hợp 2: Nếu như biến trở không hoạt động

Nếu giá trị điện trở không thay đổi khi xoay trục ở bước 2, tức là hai chân bạn đang đo là hai chân cố định. Để kiểm tra lại, hãy giữ que màu đỏ của VOM ở một trong hai chân cố định, và dùng que màu đen để đo với chân còn lại, tiếp tục xoay trục.

• Nếu giá trị điện trở trên VOM thay đổi, thì chân nối với que màu đen là chân chạy.
• Nếu xoay trục mà giá trị điện trở vẫn không thay đổi, thì rất tiếc, biến trở của bạn đã hỏng và không còn hoạt động được nữa.

VII. Ứng dụng của biến trở trong thực tế

Sự hiện diện của biến trở có thể được tìm thấy trong các thiết bị gia dụng quen thuộc, hệ thống công nghiệp phức tạp, và thậm chí cả trong những ứng dụng chuyên biệt đòi hỏi độ chính xác cao.

• Chiếu sáng: Bằng cách thay đổi điện trở, biến trở điều chỉnh dòng điện chạy qua đèn, từ đó kiểm soát cường độ ánh sáng phát ra. Ứng dụng này phổ biến trong các loại đèn LED, đèn sợi đốt, và đèn huỳnh quang, cho phép người dùng tùy chỉnh mức độ chiếu sáng phù hợp với nhu cầu và tiết kiệm năng lượng.
• Điều khiển và tự động hóa công nghiệp: Trong các hệ thống truyền tín hiệu analog (4-20mA hoặc 0-10V), tác dụng của biến trở có thể được ví như một thiết bị dự phòng, kết hợp với bộ chuyển đổi tín hiệu để duy trì hoạt động của hệ thống trong trường hợp thiết bị chính gặp sự cố. Ứng dụng này đặc biệt hữu ích trong các ngành công nghiệp sản xuất, chế biến, và tự động hóa, nơi mà tính liên tục của hoạt động sản xuất là yếu tố then chốt.
• Âm thanh: Trong lĩnh vực âm thanh, biến trở được biết đến với tên gọi “chiết áp” hoặc “volume” (núm điều chỉnh âm lượng). Biến trở đôi, với độ chính xác cao, được sử dụng trong các thiết bị khuếch đại âm thanh để điều chỉnh mức độ tín hiệu, từ đó kiểm soát âm lượng đầu ra. Ứng dụng này phổ biến trong các thiết bị âm thanh gia đình, hệ thống âm thanh chuyên nghiệp, và các thiết bị điện tử di động.

VIII. Cách mắc biến trở

Việc mắc biến trở đúng cách là yếu tố quan trọng để đảm bảo mạch điện hoạt động chính xác và hiệu quả. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết các bước để mắc biến trở, giúp bạn thực hiện một cách dễ dàng và chính xác:

Bước 1: Xác định chân biến trở: Đặt biến trở sao cho núm vặn hướng lên trên và ba chân hướng về phía bạn. Theo thứ tự từ trái sang phải, các chân được đánh số là 1, 2 và 3, ghi nhớ thứ tự này để tránh nhầm lẫn khi thay đổi vị trí linh kiện

Bước 2: Nối đất chân số 1: Trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như điều chỉnh âm lượng, chân số 1 của linh kiện được nối đất. Để thực hiện, hãy cắt một đoạn dây điện có chiều dài phù hợp, sau đó dùng mỏ hàn điện tử để hàn một đầu dây vào chân số 1 và đầu còn lại vào điểm mass của mạch điện. Việc nối đất này đảm bảo biến trở có giá trị điện trở bằng 0 khi núm vặn ở vị trí tối thiểu.

Bước 3: Kết nối chân số 2: Chân số 2 là đầu vào của biến trở, cần được kết nối với đầu ra của mạch điện, sử dụng mỏ hàn để cố định kết nối này.

Bước 4: Kết nối chân số 3: Chân số 3 là đầu ra của biến trở, cần được kết nối với đầu vào của mạch điện, tương tự như bước 3, sử dụng mỏ hàn để cố định kết nối.

Bước 5: Kiểm tra kết nối: Sau khi hoàn tất việc mắc biến trở, cần kiểm tra lại để đảm bảo các kết nối chính xác. Sử dụng vôn kế để đo điện áp giữa đầu vào và đầu ra của biến trở. Khi xoay núm vặn, giá trị điện áp đo được trên vôn kế phải thay đổi tương ứng. Nếu điện áp thay đổi, chứng tỏ bạn đã mắc biến trở đúng cách.

Trên đây là tất tần tật kiến thức về biến trở, hy vọng những chia sẻ vừa rồi của chúng tôi sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quát nhất về loại linh kiện này. Liên hệ ngay với TECHNO để được giải đáp các thắc mắc và tư vấn, hỗ trợ đặt hàng tận tình.

IX. TECHNO – Giải pháp đo lường toàn diện cho doanh nghiệp

Bạn đang tìm kiếm giải pháp đo lường chính xác, đáng tin cậy và hiệu quả cho doanh nghiệp của mình? TECHNO Việt Nam (TVI), với hơn 15 năm kinh nghiệm, tự hào là nhà cung cấp hàng đầu các thiết bị đo lường, dụng cụ công nghiệp, máy móc và hệ thống tại Việt Nam và khu vực Châu Á Thái Bình Dương. Chúng tôi hợp tác chặt chẽ với các nhà sản xuất uy tín trên thế giới, mang đến những công nghệ tiên tiến nhất, đáp ứng mọi nhu cầu khắt khe của các ngành công nghiệp.

Lựa chọn TECHNO Việt Nam, bạn nhận được gì?

• Giải pháp toàn diện: Từ tư vấn kỹ thuật, tìm nguồn cung ứng, cung cấp thiết bị, đến dịch vụ hậu mãi (bảo trì, sửa chữa, hiệu chuẩn, cung cấp vật tư), TECHNO đồng hành cùng bạn trong mọi giai đoạn.
• Sản phẩm chất lượng cao: Chúng tôi cam kết cung cấp các thiết bị đo lường, dụng cụ và máy móc chính hãng, đảm bảo độ chính xác, tin cậy và bền bỉ.
• Đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm: Các kỹ sư, thạc sĩ của TECHNO luôn sẵn sàng hỗ trợ, tư vấn và đưa ra giải pháp tối ưu nhất cho doanh nghiệp của bạn.
• Nâng cao năng suất và chất lượng: Các giải pháp của TECHNO giúp bạn cải tiến quy trình sản xuất, kiểm soát chất lượng chặt chẽ, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động.
• Đối tác tin cậy: Chúng tôi xây dựng mối quan hệ hợp tác lâu dài, bền vững với khách hàng và đối tác, dựa trên sự tin tưởng và tôn trọng.
• Phù hợp đa dạng ngành: TECHNO đã và đang cung cấp cho đa dạng các ngành công nghiệp điển hình như sản xuất Ô tô, hàng không, Điện tử, Nhựa và cao su…

Khám phá ngay các giải pháp đo lường tiên tiến của TECHNO và nâng tầm doanh nghiệp của bạn! [Xem chi tiết sản phẩm]

Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ:

Văn phòng Hà Nội:

• Địa chỉ: Tầng 5, 84 Duy Tân, Quận Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
• Số điện thoại: +84 (24) 3795 9933 
• Fax: +84 (24) 3795 9944
• Đường dây nóng: 0911 559 559
• Email: Sales@technovietnam.com

Văn phòng TP.HCM:

• Địa chỉ: Số 54, Đường số 6, Khu Trung Sơn (KDC Trung Sơn), Bình Hưng, Huyện Bình Chánh, TP.HCM
• Số Điện thoại: +84 (28) 3836 3077
• Fax: +84 (28) 5431 6378
• Đường dây nóng: 0911 559 559
• Email: Sales@technovietnam.com

TECHNO Việt Nam – Đồng hành cùng sự phát triển của bạn!