Potenciômetros: funcionamento, tipos, aplicações e segredos que todo técnico precisa conhecer

Os potenciômetros são componentes eletrônicos extremamente versáteis e presentes em uma enorme variedade de equipamentos, desde rádios antigos até sistemas modernos de controle analógico. Apesar de sua aparência simples, esse componente esconde uma complexidade funcional interessante, principalmente quando analisamos seu comportamento elétrico e suas diferentes curvas de resposta. Entender profundamente o funcionamento dos potenciômetros é essencial para qualquer técnico em eletrônica, especialmente para quem trabalha com manutenção, áudio, automação ou projetos maker.

De forma geral, o potenciômetro é um resistor variável composto por uma trilha resistiva e um contato móvel chamado cursor. Esse cursor desliza sobre a trilha conforme o eixo é girado, alterando a resistência entre seus terminais. Normalmente, o componente possui três terminais: dois fixos ligados às extremidades da trilha resistiva e um terminal central conectado ao cursor. Quando utilizado como divisor de tensão, o potenciômetro permite obter uma tensão variável na saída, proporcional à posição do eixo, o que o torna ideal para controle de volume, ajuste de brilho, calibração de circuitos e diversas outras aplicações.

Uma das características mais importantes dos potenciômetros é o tipo de curva de variação da resistência. Os modelos lineares apresentam uma variação proporcional ao movimento do eixo, ou seja, ao girar o potenciômetro pela metade, a resistência também será aproximadamente metade do valor total. Já os potenciômetros logarítmicos, muito utilizados em controles de áudio, possuem uma resposta não linear, mais adequada à forma como o ouvido humano percebe o som. Esse detalhe é fundamental em projetos de amplificadores, pois proporciona uma sensação mais natural de aumento ou redução de volume.

Internamente, os potenciômetros podem ser construídos com diferentes materiais, como carbono, cermet ou fio resistivo. Os modelos de carbono são os mais comuns e baratos, amplamente utilizados em aplicações gerais. Já os de cermet oferecem maior estabilidade e durabilidade, sendo mais indicados para circuitos de precisão. Existe ainda uma diferença importante entre potenciômetros rotativos e deslizantes, sendo os rotativos os mais comuns em equipamentos domésticos, enquanto os deslizantes são frequentemente encontrados em mesas de som e equalizadores.

Outro aspecto técnico relevante é o desgaste mecânico do potenciômetro. Como o funcionamento depende do contato físico entre o cursor e a trilha resistiva, com o tempo pode ocorrer desgaste, sujeira ou oxidação, resultando em falhas como ruídos, interrupções ou variações bruscas de sinal. Esse é um problema clássico em equipamentos de áudio antigos, onde o simples ato de girar o botão de volume pode gerar chiados. Em muitos casos, a limpeza com produtos específicos resolve o problema, mas em situações mais críticas, a substituição do componente é necessária.

Além do uso como divisor de tensão, o potenciômetro também pode funcionar como reostato, utilizando apenas dois terminais. Nesse caso, ele atua como um resistor variável em série com a carga, controlando diretamente a corrente no circuito. Essa configuração é menos comum em eletrônica moderna, mas ainda pode ser encontrada em aplicações específicas, como controle de velocidade em motores simples ou ajuste de intensidade em sistemas resistivos.

Um ponto interessante que muitos iniciantes ignoram é a importância da potência nominal do potenciômetro. Assim como qualquer resistor, ele possui limites de dissipação de energia, e exceder esse limite pode causar superaquecimento e falha do componente. Em aplicações de baixa potência, como sinais de áudio, isso raramente é um problema, mas em circuitos de maior corrente é um fator crítico que deve ser considerado no projeto.

Outro detalhe técnico importante é a tolerância do componente, que indica o quanto o valor real pode variar em relação ao valor nominal. Em potenciômetros comuns, essa tolerância pode ser relativamente alta, o que não costuma ser um problema em aplicações não críticas, mas pode impactar circuitos que exigem precisão. Por isso, em projetos mais sensíveis, é comum utilizar trimpots, que são potenciômetros de ajuste fino, geralmente usados para calibração interna de circuitos.

Os potenciômetros também aparecem em diferentes configurações físicas, como eixo liso, eixo estriado, com ou sem chave liga/desliga acoplada, e até versões duplas (duplo gânglio), muito usadas em sistemas estéreo para controlar dois canais simultaneamente. Esse tipo de detalhe é essencial na hora de substituir um componente em manutenção, pois não basta apenas o valor elétrico, é necessário garantir compatibilidade mecânica e funcional.

Do ponto de vista prático, dominar o uso e o comportamento dos potenciômetros abre portas para uma série de projetos interessantes. Desde controles simples de LED até circuitos mais elaborados de áudio, automação e instrumentação, esse componente continua sendo uma peça-chave na eletrônica analógica. Mesmo em um mundo cada vez mais digital, os potenciômetros ainda desempenham um papel fundamental na interface entre o usuário e o sistema, permitindo ajustes intuitivos e precisos.

Em resumo, o potenciômetro é muito mais do que um simples “botão de volume”. Ele é um elemento essencial de controle, ajuste e interface em circuitos eletrônicos. Para técnicos e entusiastas, compreender seus princípios de funcionamento, tipos, limitações e aplicações é um passo importante para evoluir no domínio da eletrônica prática e profissional.

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Rádio Relógio Valvulado General Electric MSR-019

Última atualização em: 21/02/2020.
Este projeto consistiu originalmente em restaurar um rádio relógio. O que fiz foi comprar o modelo mais barato disponível no OLX e fui buscar na casa do vendedor. O vendedor também é técnico em eletrônica, estava desempregado e conserta aparelho antigo para vender. Na ocasião ele estava animado e quis me mostrar outros aparelhos que ele tinha na casa! O cara tinha várias TVs antigas, tudo valvulado.. Só não tirei foto porque eu estava na casa dele, mas também ia ser muita cara de pau!
Bom, quanto a mim, pelo menos, não tenho muita experiência com aparelhos eletrônicos valvulados. Por isso compensou comprar este que estava quebrado, estava com todas as válvulas, o transformador de saída de som e o valor do aparelho era baixo. Mesmo que eu quebrasse o rádio, ainda compensaria aprender com ele.
Infelizmente, o problema do rádio era simples demais. Era um problema no potenciômetro.
Parte 1:


Parte 2:

Potenciômetro e trimpot

No último post abordamos sobre o componente Resistor. O potenciômetro e o trimpot também são resistores, porém, digamos que é um tipo de resistor cujo valor da resistência pode ser alterado.

A diferença entre o potenciômetro e o trimpot é a seguinte:

• Potenciômetros são geralmente instalados com o eixo voltado para fora do aparelho eletrônico, de forma que o valor da resistência possa ser modificado pelo usuário do equipamento. Exemplo: botão do volume de um aparelho de som;
• Trimpots são componentes que também regula o valor da resistência dentro de um circuito eletro-eletrônico, porém, sua instalação é feita diretamente na placa de circuito, sendo que somente o técnico tem acesso a este componente. Seu ajuste, normalmente, é feito com objetivo de regulagem (no sentido de calibar, de ajuste) do aparelho;

Aspectos visuais de um potenciômetro:

Aspectos visuais de um Trimpot:

Note que o potenciômetro tem uma diferença significativa com relação ao trimpot: ele possui um eixo com o centro cortado, de forma a encaixar um knob (botão de plástico). Já o trimpot, o eixo é pequeno, sendo que o ajuste é feito com uma chave de fenda pequena. 

Tanto para o potenciômetro como para o trimpot, o símbolo em um esquema de circuito é o mesmo, sendo que o técnico deverá compreender sozinho quando o referido componente se trata realmente de um potenciômetro ou trimpot.

Atenção: Para fins de facilitação, daqui pra frente vamos nos referir apenas ao potenciômetro, mas tudo o que está escrito também vale para o trimpot.

O simbolo está a seguir:

Na figura acima vemos duas formas diferentes de representar o potenciômetro, porém ambos os símbolos significam a mesma coisa, bem como possuem o mesmo princípio de funcionamento.

Princípio de funcionamento

Todo potenciômetro é nominado por seu valor de resistência máxima, já que o valor de resistência mínima será sempre zero. Por exemplo, se eu for na loja procurar por um potenciômetro de 100KΩ, e depois medir o valor da resistência deste potenciômetro com um multímetro, veremos que, ao manipular o eixo do componente, o valor da resistência vai variar entre 0 a 100KΩ (isto é nominalmente, porque na prática é possível verificar um pouquinho de resistência quando o eixo está totalmente virado, mas esta resistência não é levada em consideração em fins comerciais). Também é importante lembrar que um pouco antes do eixo chegar ao final do curso de rotação, o potenciômetro já vai ter alcançado o seu valor máximo de resistência. Estas características não são nenhum defeito, é que o potenciômetro simplesmente não é um componente "perfeito".

Quando se manipula o eixo do potenciômetro, dentro do componente existe uma trilha de carvão, que aumenta ou diminui a distância entre os terminais 1 e 3 (consulte a última imagem acima). Quanto maior a distância entre esses terminais (ou seja, quanto maior for a extensão de trilha de carvão por meio do qual a corrente vinda do terminal 3 vai passar para o terminal 1 ou 3), maior será a resistência.

Na prática, dizer que a distância entre um terminal ou outro aumenta ou diminui com relação ao terminal 2 é algo relativo e depende do referencial. Quando se aumenta a resistência para o terminal 3, ela diminui para o terminal 1 e vice-versa.

Tipos comportamento de potenciômetros

Para todos os potenciômetros, durante a manipulação do seu eixo, a variação do valor da resistência de zero ao valor máximo nominal pode apresentar dois tipos de comportamento: linear e logarítimico. Estes dois tipos de comportamento não são aleatórios: quando se compra um potenciômetro numa loja de componentes, o comprador já deverá especificar se o potenciômetro que precisa é linear ou logarítimico.

No tipo logarítimico observamos que o valor da resistência cresce (ou diminui) mais rápido depois de 50% de rotação do eixo. O tipo linear é de mais fácil compreensão porque a resistência cresce gradativamente, na mesma proporção em que o eixo do componente é manipulado.

Ao comprar um potenciômetro, observe se o valor máximo de resistência está gravado no componente. Além desta informação, geralmente um potenciômetro é indicado quando é linear ou logarítimico:

Potência

Assim como os resistores, os potenciômetros também possuem diferentes valores de potência. Isto ocorre porque antigos aparelhos tinham que aguentar uma corrente maior que os atuais. Desta forma, um potenciômetro de 5W possui um tamanho bem maior do que um potenciômetro de 1W.

Potenciômetro como regulador de corrente

Nesta configuração o potenciômetro está atuando como um resistor variável

Potenciômetro como regulador de tensão

Aqui a tensão V1 e V2 varia conforme o eixo do potenciômetro é manipulado.

Entenda o que é e para que servem os resistores

Os resistores são componentes que tem por finalidade oferecer uma oposição contra a passagem de corente elétrica em um circuito eletro-eletrônico. Esta oposição à passagem de corrente é feita através do material do qual é feito o resistor e é chamada de resistência (R), a qual possui como unidade o Ohm (Ω).

Existem dois tipos de resistores: os fixos e os variáveis. Os fixos são aqueles cuja resistência não pode ser alterada, como por exemplo, os resistores de fio, de filme de carbono, o de cerâmica e o de filme metálico. Já os resistores variáveis são componentes cuja resistência pode ser alterada, como por exemplo, no caso do potênciômetro, trimpot e do LDR.

Entre os resistores que possuem valor fixo, destacam-se os resistores de fio metálico e os resistores de filme de carbono. Os resistores de fio possuem o seguinte aspecto:

O resistor de fio consiste de um tubo de cerâmica que serve como suporte para o enrolamento de um determinado comprimento de fio. Este fio é de liga especial, com o qual se obtém o valor desejado de resistência. os terminais deste fio são conectados às braçadeiras presas ao tubo. Além deste, existem variações deste tipo de resistor, com terminais axiais, conforme mostra a figura acima. As especificações de resistência e potência são geralmente impresas sobre o corpo deste tipo de componente.

Já os resistores de filme de carbono, que são os mais utilizados hoje em dia, possuem um sistema de identificação por faixa de cor que dá o seu valor nominal (veremos com mais detalhe abaixo). O tamanho do resistor identifica a potência dele (outro assunto que veremos em detalhe). A imagem a seguir mostra do que é composto este tipo de resistor:

Note que, na imagem acima, temos uma sequência de como é fabricado um resistor de filme de carbono, sendo a imagem à direita o seu aspecto final na hora que sai da fábrica.


Os resistores são especificados dentro de três parâmetros: o valor nominal da resistência, a tolerância e a potência elétrica dissipada.


Unidades de medida

Por se tratar de uma unidade de medida, a resistência pode ser expressa em Teraohms (TΩ), Giga ohms(GΩ), Megaohms (MΩ), Kilohms (KΩ), Ohms (Ω), Miliohms (mΩ), Microhms (uΩ), Nanohms  (nΩ) e Picohms (pΩ).

Sistema de identificação de resistor por cores

Este sistema serve para identificar resistores mais facilmente. Por se tratar de um componente de tamanho pequeno, não é possível ao fabricante imprimir o valor e a tolerância por extenso sobre o resistor. Desta forma, o sistema de código de cores simplifica a maneira de identificar o valor da resistência e a tolerância do resistor. Para identificar a resistência e a tolerância de um resistor, o primeiro passo é identificar quais são as cores que foram impressas sobre ele, conforme a seguir:

Apesar do resistor ter um valor nominal determinado pelo fabricante, o valor de sua resistência real pode variar, dentro da margem de tolerância. Assim sendo, um resistor com valor nominal de 330 ohms pode ter o valor real de 323 ohms, por exemplo. Se a cor da 4ª faixa for prateada, então a tolerância é de 10% para menos ou para mais sobre o valor da resistência nominal. Só é possível saber o valor real de uma resistência com o uso do multímetro, ajustado na escala de medição de resistência.

Aqui vão alguns exemplos de identificação:

Exemplo #1

Exemplo #2

Exemplo #3

Exemplo #4

Exemplo #5

Valores comerciais dos resistores

Os valores comerciais dos resistores são (Série E24): 10 - 11 - 12 - 13 - 15 - 16 - 18 - 20 - 22 - 24 - 27 - 30 - 33 - 36 - 39 - 43 - 47 - 51 - 56 - 62 - 68 - 75 - 82 - 91.

Ligação de resistores

Por causa de sua propriedade de oferecer oposição à corrente elétrica, a corrente sempre tenderá a passar por onde houver menor resistência quando houver associação de resistores. São três formas de fazer associação de resistores: em série, em paralelo, e associação mista.

Resistores em diferentes formatos

Além da forma clássica do resistor com dois terminais, existem outros componentes que atuam como resistores? SIM! Vamos ver alguns deles:

• Potênciômetro: funciona como um resistor variável. Sua resistência pode ser ajustável conforme o seu eixo é manipulado. Exemplo: o controle do volume de um aparelho de som é feito por meio de um potenciômetro;
• Trimpot: este componente, na verdade, é um potênciômetro, mas com o propósito de ficar dentro do aparelho, para ser acessado apenas pelo técnico, e não pelo usuário;
• LDR; a resistência deste componente varia de acordo com a incidência de luz solar sobre o componente. Quanto maior a quantidade de luz, maior a resistência e vice-versa;

Símbolo

Em esquemas elétricos, o resistor é representado pela seguinte simbologia:

Note que na figura acima existem dois simbolos. Ambos significam a mesma coisa.

Legal até agora? No próximo post vamos falar sobre associação em série de resistores. Aguarde!

Como fazer um divisor de tensão com resistores em série

Na eletrônica, muitas vezes nos deparamos com situações em que temos uma fonte com um valor de tensão maior do que àquela requerida pela carga. Existe, felizmente, uma forma de você reaproveitar a fonte, com um circuito divisor de tensão.

O circuito abaixo mostra um divisor de tensão:

Considere que a tensão de entrada (Vin) é de 9V e você precisa de 4,5V. Neste caso, basta colocar dois resistores de valores iguais e terá, como tensão de saída (Vout), os 4,5V. Em qualquer situação em que R1 for igual a R2, a tensão de saída será sempre a metade da tensão de entrada.

Para obter uma tensão de saída com um valor diferente você vai precisar utilizar a seguinte fórmula:

Então, digamos que você tem uma tensão de entrada de 5V e precisa de uma tensão de saída de 3V. Para obter esta tensão de saída, o R1 vai ter que ter o valor de 1,2KΩ e o R2 vai ter que ter o valor de 1,8KΩ. Repare que se você inverter a posição dos resistores (trocar R1 por R2) a tensão de saída cai para 2V (dica: coloque esta fórmula no Excel).

Quando fizer o cálculo dos resistores, faça também o cálculo da potência dos resistores com a fórmula P=V²/R. Ao determinar a potência, multiplique o resultado por 1,2 para certificar-se de que você tenha uma margem de 20%. Se você colocar um resistor com potência inferior àquela requerida pelo circuito, o resistor vai queimar porque não dissipou direito o calor gerado na resistência.

Existe ainda a possibilidade de trocar os dois resistores por um potenciômetro. O circuito abaixo mostra esta configuração.

O princípio de funcionamento de um potenciômetro é o seguinte: entre o ajuste e cada terminal existe uma resistência que pode ser variável conforme manipulação do eixo do potenciômetro. Coloque um multímetro na escala de resistência, posicione uma ponta de prova no ajuste e a outra em um dos terminais. Quando você girar o potenciômetro totalmente para um dos lados, a resistencia entre o pino do ajuste e o primeiro terminal terá aumentado e a resistência entre o pino do ajuste e o segundo terminal terá diminuído. Em suma, um potenciômetro pode ser considerado um componente com dois resistores em série, e é por isso que você pode utilizá-lo para variar a tensão.

Faça uma década de resistência bem baratinha (Resistance Box)

A década de resistência não é nem um aparelho e nem um instrumento de medição: é uma ferramenta de trabalho. Imagine-se numa situação em que você tem um circuito no protoboard e tem um determinado resistor dando trabalho demais, sendo que em circunstâncias normais você teria que trocá-lo por vários outros até achar um de valor ideal para o seu projeto. Ocorre que, apesar de baratos, muitas vezes não compensa ter um estoque grande de resistores de vários valores e potência. Não seria melhor ter um só resistor em que você pudesse mudar o valor?

Pois bem, a década resistiva é uma ferramenta desenvolvida pensando neste propósito. Tratam-se de uma ferramenta essencial para laboratórios tecnicos, pesquisa e desenvolvimento, escolas, entre outros, porque possibilitam a seleção de uma ampla faixa de valores de resistência.

Mas, para aqueles pobres técnicos de eletrônica e estudantes que, como eu, não tem espaço para ficar guardando resistores em seu devido lugar (e já se cansou de vê-los jogados numa caixa de sapatos esperando o dia em que serão finalmente organizados), esta é uma ferramenta que pode acabar saíndo muito caro para o bolso.

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O modelo que você vê na foto é de um fabricante brasileiro bastante famoso. No Mercado Livre encontrei um revendedor oferecendo-o por pouco mais de R$ 3.000,00. À princípio parece um estorvo este valor, mas é também uma ferramenta difícil de quebrar e para um mercado muito pequeno. Felizmente, encontrei uma saída para quem quiser fazer uma caixa de resistência (década de resistência, decada resistiva, chame do que quiser...) por um custo bem baixo. Mas antes, vamos entender como isto funciona.

O circuito básico de uma década de resistência está ilustrado na imagem abaixo. Em conversa com uma amiga minha que trabalhou na empresa que fabrica este modelo da foto acima, ela me disse que a década de resistência não possui placas e que os resistores utilizados são resistores de precisão (um pouco mais caros que os resistores convencionais) e que estes resistores são soldados diretamente nas chaves seletoras. Estas chaves seletoras possuem 1 pólo e 10 posições, uma interligada à outra, conforme a seguir.

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A imagem acima é meio que um "resumo" pois o aparelho da primeira foto possui seis chaves seletoras, mas, dando pra entender, então tá valendo. Nas extremidades você coneca as pontas de prova, as quais vão para o protoboard. Repare duas coisas: a primeira é que o aparelho não possui fonte de alimentação, pois é uma ferramenta, e a seguinda é que os resistores estão conectados em série, conforme o usuário seleciona a posição de cada chave. Agora imagine então que você tem a  seguinte sequencia  de valores com as chaves seletoras:

          1ª chave: escala de 0 a 100 ohms;
          2ª chave: escala de 100 a 1K ohms
          3ª chave: escala de 1K a 100K ohms
          4ª chave: escala de 100K a 1M Ohms;

Portanto, se durante um teste eu precisar de uma resistência de 1K1, bastaria eu selecionar a primeira chave na posição de 100 ohms, a segunda na posição de 1K ohms e a terceira e a quarta na posição zero. Teriamos, assim, uma resistência equivalente de 100 ohms + 1K ohms = 1K1.

Mesmo assim, comprar chaves seletoras e potenciômetros de precisão, além dos knobs e de uma caixa me pareceu uma ideia ainda muito cara. Você faça o seu se quiser. O meu resolvi fazer com potenciômetros! Penso que o princípio ainda é o mesmo, com a diferença que você vai ter que medir a resistência com um multímetro, mas até aí tudo bem. Dificilmente um potenciômetro assume o valor de zero quando estiver na escala mais baixa, sempre sobra um pouco de resistência. Portanto, não tem como você deixar um potenciômetro na escala "zero" e impedir que a ferramenta funcione.

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Esses potenciômetros eu já tinha, portanto não gastei um centavo. Instalei tudo dentro de uma caixa de fita VHS antiga que eu tinha e "voilá"! Ficou legal pra caralho!

Se você gostou deste projeto e se interessou, fique sabendo que também existe a Décadas de Capacitância e a Década de Indutância, mas estes eu ainda não fiz.

Controlador de intensidade de luz

Chega o fim de semana, e não ha muito o que fazer senão abrir a caixa de componentes e fazer umas experiencias. Para muitos que são "veteranos" na área esse tipo de coisa pode parecer brincadeira de criança, mas para mim - que iniciei um curso de eletrônica ainda neste ano - e' um aprendizado muito interessante.

Este controlador de intensidade de luz e' de fácil construção e muito simples de ser feito. Você precisara de:

Qtd Descrição
1 Placa de circuito universal;
1 Resistor 1K?, 0,25 watts;
1 Led 5mm de qualquer cor;
1 Clipe de bateria de 9V
1 Bateria de 9V
Fios de cobre desencapado e solda.

Apenas siga o esquema de circuito abaixo:

O componente R1 e' o resistor e sua conexão neste circuito se faz necessária pelo motivo de que, se o LED for conectado diretamente na bateria, pode ser queimado. O resistor não e' polarizado, portanto, tanto faz em qual sentido você quer colocar ele. Suas cores sao: marrom - preto - vermelho - dourado.

O componente R2 e' um potenciômetro linear de 500K?. Na verdade, eu só usei este componente porque era o que eu tinha disponível em mãos. Se tivesse que ir 'a uma loja comprar, teria adquirido um de 1M? para que o controle de intensidade de luz ficasse "mais suave". O potenciômetro tem 3 conectores, portanto, não pode ser ligado de qualquer jeito. 

Para nos orientarmos, vamos utilizar a imagem acima. O terminal 1 não sera' utilizado aqui, somente o de numero 2 e 3. A conexão que vem do R1 você liga no 2 e depois você conecta o 3 no Led. Este componente e' polarizado, sendo que quando você comprar um novo na loja, percebera que uma das hastes do componente e' mais comprida que a outra. A haste mais comprida e' o positivo e a mais curta e' o negativo. Se você obteve seu Led de um aparelho qualquer usado ou quebrado e as pernas foram cortadas na hora da solda, não se preocupe. Com a ajuda de uma lupa, olhe na parte debaixo do led e encontre o lado em que o vidro possui uma superfície reta. Esta superfície fica exatamente ao lado do fio de polaridade negativa.

Por fim, temos o Led, peguei um de 5 mm que já tinha aqui em casa também. Solde tudo na placa de circuito, lembrando-se de que o fio vermelho da bateria deve ser ligado no resistor e o preto na ponta negativa do Led.

Como resultado final você vai obter o seguinte: