기계식 포텐쇼미터는 오프셋 및 이득 조정, LCD 컨트라스트 전압 설정, 전원 조정 등 다양한 애플리케이션을 위해 오랫동안 사용되어 온 가변 저항이다. 스크루드라이버를 사용하는 아날로그식 조정은 급속히 낡은 방식이 되어 가고 있으며, 구현 비용이 비싸고 수동 작업에 따른 오류 발생도 잦다. 오늘날의 경쟁 시장에서 기계식 포텐쇼미터를 디지털 포텐쇼미터로 교체하는 것은 큰 이점이 될 수 있다. 디지털 포텐쇼미터는 제품에 견고함을 더해주고, 값비싸고 문제성이 많은 수동 생산 조정을 제거함으로써 제조 공정을 능률화한다. 그 결과는 낮은 가격과 증가된 어셈블리 처리능력으로 나타난다. 디지털 포텐쇼미터는 종종 완벽한 대안이지만, 그러한 업그레이드에 적합한 설계인지 판단할 때 고려해야 할 사항들이 있다.
분해능
기계식 포텐쇼미터는 이론적으로 무한한 분해능을 갖는다. 그러나 실제적으로 유효한 분해능은 포텐쇼미터 조정자의 숙련도에 따라 결정된다. 숙련도는 사람마다 다르고 날마다 다르므로 유효한 분해능은 상당히 낮을 수 있다. 1회전(1-turn) 포텐쇼미터는 조정자 지터에 매우 민감한 반면, 10회전(10-turn) 포텐쇼미터는 이러한 우려를 최소화한다.
디지털 포텐쇼미터는 무한한 분해능을 제공할 수 없지만, 특정 애플리케이션을 위해 충분히 높은 분해능 포텐쇼미터를 선택함으로써 연속적으로 보이는 분해능을 제공할 수 있다. 또한 분해능이 완벽하게 지정되며, 반복 및 보증된다.
제한사항
기계식 포텐쇼미터에서는 와이퍼가 저항성 요소와 접촉하고 길이에 따라 이동되어 저항을 다양화한다. 와이퍼 접촉 및 전반적인 저항성 요소의 연결은 신뢰성 있는 동작을 위해 제품의 수명 기간 동안 오래 보존되어야 한다. 기계식 포텐쇼미터는 와이퍼 보호를 위해 환경적으로 밀봉된 패키지로 제공되지만, 이러한 특성 때문에 비용이 증가한다. 또한 실제 기계 연결이 이루어지기 때문에, 기계식 포텐쇼미터는 궁극적으로 진동, 충격, 습도 및 압력에 대단히 민감하다.
디지털 포텐쇼미터는 좀더 신뢰성 있고, 더 높은 품질 솔루션을 제공할 수 있지만, 마찬가지로 고려해야 할 자체 제한사항이 있다.
디지털 포텐쇼미터에서 와이퍼와 포텐쇼미터 연결은 전원 레일 경계로 제한된다. 일부 설계는 2.7 ~ 5.5V 전원을 수용할 수 있는 반면, 다른 설계들은 ±15V를 수용할 수 있다. 어느 경우이든 포텐쇼미터 연결은 IC의 동작 레일 범위 이내에서 이루어져야 한다. 종종 포텐쇼미터 연결이 전원 레일 범위 내에 들도록 설계를 변경할 수 있으며 또는 간단한 저항 분배기를 사용할 수도 있다.
디지털 포텐쇼미터는 휘발성 및 비휘발성 옵션 모두 제공된다. 휘발성의 경우 일단 전원이 소자에서 제거되면 포텐쇼미터 조정이 소실된다. 따라서 정보를 외부 EEPROM, 플래시, 또는 기타 다른 형태의 비휘발성 메모리에 저장해야 한다. 역으로 전원이 꺼진 후에도 설정을 저장하기 위해 이 메모리를 온 칩 형태로 포함하는 EEPROM과 같은 비휘발성 포텐쇼미터도 있다.
또한 조정 및 동작을 위해 디지털 포텐쇼미터에 전원을 공급해야 한다. 전원이 공급되지 않은 상태에서 사용하기 위한 저항성 요소는 제공되지 않는다.
기계식 포텐쇼미터 비용과 디지털 포텐쇼미터 비용을 비교할 때, 발생되는 모든 실제 비용을 고려하는 것이 중요하다. 어셈블리 비용, 물리적 조정과 관련된 노동력과 잠재적인 보증 비용을 추가하면 디지털 포텐쇼미터는 거의 언제나 덜 비싼 솔루션이 된다. 다수의 디지털 포텐쇼미터를 필요로 하는 애플리케이션의 경우에는 비용 이점이 더 커진다. 디지털 포텐쇼미터와 기계식 포텐쇼미터의 상세 비교는 표 1을 참조한다.
표 1. 디지털 포텐쇼미터 vs. 기계식 포텐쇼미터
Feature
Digital Pot
Mechanical Pot
Resolution
32 to 256 steps are available at this time.
Theoretically, this is infinite, though limited by the skill level of the pot adjuster.
Common-mode limitations
This is presently limited to the power-supply rails.
This is limited to the breakdown voltages of the wiper/dielectric.
Unpowered operation
This only functions when power is applied to the device.
These are functional without power, though utility may be limited.
Durability
The number of adjustment cycles is infinite, though nonvolatile devices may have EEPROM-write limitation.
The number of adjustment cycles is finite, and depend on the manufacturer/design.
Environmental concerns
Generally, these are very durable.
Depending on the design, some are very susceptible to vibration, shock, humidity, and pressure.
Setting retention
The setting is retained with the use of either external or included EEPROM/flash memory.
The setting is retained without power. More permanent retention can be obtained by the use of a glue dab, which is difficult to remove for subsequent adjustments.
Adjustment procedure
A 2-or 3-wire serial digital interface typically allows a MCU (or user) to adjust the pot. Also available are increment/decrement interfaces that do not require MCU intervention.
Typically a screwdriver is used to adjust the pot until the desired set point is read on a voltmeter or similar.
In-use pot adjustment
The MCU or user can adjust the pot as desired during operation. This can be helpful in automatically adjusting references, thresholds, etc.
If the set screw is not glued, a screwdriver may be used to adjust the pot manually.
Scaling
Linear and log are available.
Linear and log are available.
Temperature correction
Several digital pot designs include a temperature sensor and NV memory to provide a lookup-table-adjusted pot output over temperature.
Temperature-based adjustment is not possible.
Cost
The cost of the pot, plus the savings from eliminating a manual adjustment procedure and from lower rework/lower warranty repair cost, results in an overall cost savings.
Mechanical pots are inexpensive. However, the total overall cost will be higher due to the labor needed to make the adjustment, the possibility of adjustment error, and the cost of warranty repairs.
결론
거의 모든 경우에 기계식 포텐쇼미터를 디지털 포텐쇼미터로 교체하면 이점이 있고 최종 제품이 개선된다. 신뢰성이 개선되고 제조 공정이 더욱 견고해질 뿐 아니라 총 솔루션 비용이 낮아진다. 추가적인 이점은 소프트웨어이며, 시스템 내 조정 또는 설정 제어가 잠정적으로 자동화된다. 이것은 더 높은 유연성, 기능 확장 및 추가적인 기능을 가져온다.
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