Electronique > Théorie > Potentiomètre
Dernière mise à jour : 14/05/2023
Présentation
Appelé aussi "Résistance variable", et parfois Rhéostat. Le potentiomètre peut être considéré comme une résistance dont on peut faire varier la valeur ohmique entre deux points, par simple action mécanique sur un axe rotatif ou rectiligne. Il est constitué d'une piste résistive sur laquelle entre en contact un curseur mobile, qui peut se promener d'une extrémité à l'autre de la piste. La photo ci-dessous montre un exemple de potentiomètre rotatif.
Il existe plusieurs formes et tailles de potentiomètres, mais il peuvent être classées en deux grandes catégories : potentiomètres ajustables et potentiomètres de tableau. Chacune de ces catégories peut être subdivisée à son tour en plusieurs familles, selon la forme du potentiomètre, la courbe de variation, le nombre de tours pouvant être effectués, le matériau utilisé pour réaliser la piste résistive.
Un potentiomètre simple possède le plus souvent trois broches, mais il en existe avec plus de broches, voir paragraphe "Et autres particularités". On peut n'utiliser que deux broches sur les trois (montage en résistance variable) ou utiliser les trois broches (montage potentiomètrique). Voir aussi Potentiomètres et gain.
Potentiomètres pour tableau / pour circuit imprimé
On choisi généralement un potentiomètre de tableau (accessible à l'utilisateur) quand on sait d'avance qu'ils seront souvent manoeuvrés, ce qui est le cas par exemple des potentiomètres de volume ou de tonalité (graves / aigus) sur un ampli hifi (potentiomètres rotatifs), ou encore des faders d'une console de mixage (potentiomètres rectilignes).
L'axe du curseur d'un potentiomètre rotatif, en plastique ou en métal, a un diamètre standard de 6 mm, mais il existe des axes de diamètre plus petit (4 mm et encore moins pour certains modèles). A l'extrémité de l'axe accessible par l'utilisateur, un filetage permet éventuellement de fixer le potentiomètre en l'insérant dans un simple trou (de 10 ou 12 mm par exemple) et en l'immobilisant avec un écrou, le plus souvent associé à une rondelle (photo de gauche ci-après).
On trouve également des potentiomètres de petites dimensions spécialement prévus pour les espaces restreints tels que tranches de consoles de mixage ou face avant de synthétiseurs (par exemple potentiomètres ALPS RK09K1130AAU, dessins de droite ci-après)
La majorité des potentiomètres possède un axe sur lesquel on peut fixer un bouton en aluminium ou en plastique pour faciliter la prise en main, mais il en existe aussi dont le curseur ne peut être actionné que par le biais d'un tournevis, et dont le raccord vers le circuit s'opère avec des fils souples. Potentiomètres de tableau, mais ajustables...
Les potentiomètres visibles sur les photos ci-devant sont de taille relativement modeste. Il en existe de plus gros (généralement bobinés), comme ceux visibles sur les photos suivantes. Le petit composant bleu à droite de la photo de gauche est un potentiomètre ajustable, qui n'est là que pour donner l'échelle.
Certains potentiomètres disposent de broches de connexion prévues pour être directement soudées sur un circuit imprimé (les pattes sont alors pointues et assez fines), alors que d'autres disposent de broches de connexion prévues pour accueillir un fil électrique (les pattes sont arrondies et creusées, et ressemblent à des cosses à souder). La photo qui suit montre un exemple de potentiomètre utilisé dans les petits postes de radio, talki-walki, ou autre appareil portable doté d'un réglage de volume rotatif :
Histoire de me contredire : pour le potentiomètre ci-devant, les broches sont arrondies et creusées, elles ressemblent à des cosses à souder, mais elle sont tout de même quasiment toujours directement soudées sur le circuit imprimé.
Potentiomètres ajustables
Il s'agit simplement d'une version miniature des potentiomètres de tableau. Les potentiomètres ajustables sont conçus pour être soudés directement sur un circuit imprimé, et sont généralement destinés à être réglés une fois pour toute, ou tout du moins très occasionnellement. Leur forme les destine à être placés directement sur un circuit imprimé, en un lieu souvent peu accessible de l'utilisateur final.
La photo ci-devant fait apparaitre qu'il existe des potentiomètres prévus pour être montés verticalement (à gauche et à droite), et des potentiomètres prévus pour être montés horizontalement (au centre). Notez que l'axe de ceux qui se montent verticalement peut être parallèle ou perpendiculaire au circuit imprimé sur lequel ils sont montés. Un petit tournevis ou padding est requis pour modifier la position du curseur. N'utiliser surtout pas un tournevis trop gros, vous seriez obligé de forcer pour faire tourner la partie mobile, ce qui conduirait de façon quasi-certaine à déteriorer le composant. Pour le câblage, on retrouve généralement le curseur au centre.
E1 = Extremité 1 et E2 = Extremité 2
Attention à cette "généralité", car comme pour les LED avec "anode à la place de la cathode", il existe aussi quelques exceptions et parfois le curseur se situe en extrémité du composant (cas de certains potentiomètres ajustables multitours horizontaux, par exemple).
Potentiomètres multitours
Les potentiomètres multitours (3, 5, 10 ou 25 tours) permettent un réglage très précis. Il existe des potentiomètres multitours de tableau et des potentiomètres multitours ajustables. Les premiers sont principalement utilisés pour (par exemple) régler précisement la tension de sortie d'une alimentation secteur de laboratoire, ou la fréquence d'un (vieux) générateur BF ou HF. Les seconds sont souvent utilisés pour ajuster un paramètre qui ne devrait normalement plus avoir besoin d'être retouché pendant la durée de vie de l'appareil (annulation d'une tension d'offset ou réjection en mode commun d'un étage d'entrée différentiel par exemple), ou qui ne devrait être réajusté que très occasionnellement (après une panne ou après un entretien, par exemple). Comme un potentiomètre multitours coute bien plus cher qu'un potentiomètre standard, les fabricants les réservent quand ils sont vraiment indispensables et que leur équipement doit "tenir" des caractéristiques serrées.
La première photo ci-devant représente deux potentiomètres ajustables multitours, le premier est un modèle 10 tours, le second est un modèle 25 tours. Par comparaison, les potentiomètres standards (mono-tour) ont gnéralement un débattement de 270 degrés, soit 3/4 de tours (certains potentiomètres "mono-tour" ont même un débattement moindre). Les deux photos de droite quant à elles montrent des potentiomètres multitours de tableau. Il existe deux types de potentiomètres multitours : les bobinés (les plus courants) qui consistent en un fil conducteur bobiné sur lequel se déplace le curseur, et les hybrides dans lesquels un plastique conducteur enrobe une bobine non conductrice. Cette dernière technique permet de limiter l'effet selfique, qui peut être gênant dans certaines applications.
Utilisation en diviseur de tension ou en résistance variable
Un potentiomètre peut être utilisé :
- en diviseur de tension (diviseur potentiométrique) si on utilise ses trois broches- en résistance variable si on n'utilise que deux de ses trois broches.
Remarque : dans les deux câblages en résistance variable montrés ci-devant, l'extrémitée non utilisée du potentiomètre est reliée au curseur.
Utilisation en potentiomètre
Le principe repose ici sur le prélèvement d'une partie d'un signal, prélèvement plus ou moins grand (rien ou totalité avec tous les intermédiaires possibles) selon la position du curseur. On dit que le potentiomètre est utilisé en diviseur de tension résistif. On applique la totalité du signal entre les deux broches extrêmes, et on en récupère une fraction plus ou moins élevée entre le curseur et une des deux extrémités.
Utilisation courante : réglage de volume, mélange entre un signal traité et un signal non traité, panoramique ou balance Gauche/Droite. Dans ce mode, les trois broches du potentiomètre sont utilisées. Exemple pratique : réglage de volume.
Utilisation en résistance variable (rhéostat)
Dans ce mode, le potentiomètre devient une résistance dont on peut faire varier la valeur. Ce type d'utilisation est très fréquente dans les filtres audio simples (un réglage de tonalité par exemple), dans le réglage de la fréquence d'un oscillateur (LFO par exemple), pour le réglage de gain d'un étage amplificateur, etc. Dans ce mode, seules deux des trois broches du potentiomètre sont utilisées : la centrale (curseur) et l'une des deux extrémités. Il est conseillé de relier l'extrémitée non utilisée du potentiomètre à son curseur quand le composant est utilisé en résistance variable (à noter que cela n'est pas possible dans certains contextes d'utilisation).
Matériau
Différents matériaux peuvent être utilisés pour constituer la piste résistive d'un potentiomètre. Du matériaux utilisé dépendra la qualité générale et la fiabilité du composant.
Potentiomètres à piste
Dans cette catégorie, il existe trois types de potentiomètres très répendus : les potentiomètres à piste carbone, les potentiomètres à piste plastique et les potentiomètres à piste Cermet (Ceramic et Metal).
Les potentiomètres à piste carbone sont globalement de moins bonne qualité, mais ils sont très bon marché. Il conviennent pour des réalisations où le nombre de manoeuvres est réduit et où les performances requises (bruit notemment) ne sont pas très élevées. Ce type de potentiomètre est intensement utilisé dans les appareils grand-public.
Les potentiomètres à piste plastique sont largement utilisés dans les appareils haut de gamme. Ils sont fiables, peux bruyants et le nombre de manoeuvres peut être très élevé (environ 1 million).
Les potentiomètres à piste Cermet sont préférés dans les réalisations hautement professionnelles (industriel et millitaire) en raison de leur meilleure tenue des caractéristiques techniques dans le temps. Leur coût élevé rebute naturellement le particulier (à 40 euros le potentiomètre, ça fait réfléchir). Les potentiomètres ajustables de bonne qualité sont à piste cermet et coûtent heureusement beaucoup moins cher que leur homologue pour tableau.
Potentiomètre bobiné
Dans les potentiomètres bobinés, le curseur ne se déplace pas sur une piste pleine, mais sur les spires d'une bobine (d'une spire à l'autre).
(clic pour agrandir)
Ce type de potentiomètre est requis quand la puissance qu'il doit pouvoir dissiper est élevée. A cause des spires qui ne sont pas toujours forcement jointives, il ne peut pas être utilisé partout (coupure possible de la liaison du curseur au moment du passage d'une spire à l'autre).
Fiabilité
Un critère important (autre que le taux d'usure de la piste) entre en compte dans la qualité du potentiomètre : son étanchéité à la poussière. Les potentiomètres professionnels sont soit étanches, soit conçus pour que la poussière n'ait que peu de chance de pénétrer à l'interieur du composant. Il est assez facile de limiter le jeu de l'axe pour un potentiomètre rotatif, mais celà est plus difficile pour un potentiomètre rectiligne. Pour ces dernier, certains fabricants ont choisi de "déporter" l'axe mobile, de telle sorte que ce dernier ne soit plus en face de la rainure principale.
Le type de matériau utilisé et le taux d'étanchéité jouent très fortement sur le coût de fabrication. Ne vous étonnez pas si les potentiomètres d'une console de mixage analogique 16 voies à 400 euros commencent à présenter des signes de faiblesse au bout d'un an... Des deux potentiomètres pris en photo ci-après, je vous laisse deviner lequel est grand public et lequel est professionnel...
L'axe du potentiomètre peut être en plastique ou en métal. Le plastique est plus facile à couper et présente un avantage certain lorsqu'il s'agit d'isolation électrique. Du côté des potentiomètres rectilignes, même chose : vous trouverez des potentiomètres à 2 euros et d'autres à 50 euros. Il y a forcement quelque chose qui les différencie...
Courbes de variation
Il existe deux courbes de variation répendues : la courbe de variation logarithmique (LOG) et la courbe de variation linéaire (LIN).
Une troisième courbe moins répendue existe aussi, il s'agit de la courbe de variation anti-logarithmique.
Variation linéaire (Lin)
Dans le cas d'un potentiomètre linéaire, la variation est progressive.
Quand le curseur se trouve au centre de la piste, la résistance ohmique que l'on peut mesurer entre le curseur et une extrêmité est la même que celle que l'on peut mesurer entre le curseur et l'autre extrêmité : Ra = Rb (si le potentiomètre est un modèle 100K, Ra = Rb = 50K).
Quand le curseur est à 80% de sa course (plus vers l'extrêmité haute), Ra = 20% de la résistance totale et Rb = 80% de la résistance totale. Il s'agit le plus souvent du type de potentiomètre à utiliser quand rien n'est spécifié par l'auteur du schéma électronique, sauf s'il s'agit d'un potentiomètre de volume (dans ce cas un modèle log est requis).
J'ignore s'il existe des potentiomètres ajustables autre que linéaires, je ne me souviens pas en avoir déjà vu de logarithmique.
Variation logarithmique (Log Pos)
La variation de la valeur de la résistance entre le curseur et une extrêmité répond à une fonction logarithmique.
Quand le curseur se trouve au centre de la piste, la résistance ohmique que l'on peut mesurer entre le curseur et une extrêmité n'est pas la même que celle que l'on peut mesurer entre le curseur et l'autre extrêmité : Ra <> Rb. Pour donner un ordre de grandeur et pour compléter les trois exemples cités ci-avant, Ra = Rb quand le curseur est à 90% de sa course totale. Vous comprendrez aisement que l'on ne peut pas utiliser un potentiomètre de ce type dans une alimentation secteur pour ajuster finement la tension de sortie. En effet, la variation est lente quand le curseur se déplace vers une extrêmité et est très rapide quand le curseur arrive sur l'autre extrêmité. Ce type de potentiomètre est principalement utilisé pour les réglages de volume sonore, pour "coller" à la caractéristique de l'oreille, qui possède justement une réponse logarithmique à la pression que l'air exerce sur les tympans. A cause de cette particularité, le respect du sens de branchement des deux extrêmités de la piste résistive a bien plus d'importance que pour le potentiomètre linéaire.
Remarque : si vous mesuriez la résistivité d'un potentiomètre logarithmique de façon très précise et avec un grand nombre de positions du curseur, vous constateriez que la courbe n'est pas une courbe, mais une suite de petits segments de droites, cela est lié au procédé de fabrication de la piste. Essayez d'imaginer un seul instant la complexité de réalisation d'une piste vraiment logarithmique... Sachant cela, vous pouvez maintenant aussi imaginer que l'on peut trouver des potentiomètres log dont la courbe de variation n'est pas forcement très proche de la courbe de variation log théorique.Variation anti-logarithmique (Log Neg, Antilog ou Log inverse)
La variation de la valeur de la résistance entre le curseur et une extrémité répond à une fonction logarithmique inverse (appelée aussi négative ou neg-log). Ce type de potentiomètre peut être requis pour le réglage de gain ou de tonalité dans certaines réalisations audio.
Reconnaissance de la
courbe de
variation des potentiomètres usuels
Vous avez entre les mains un potentiomètre de récupération ou d'origine inconnue, et vous aimeriez bien connaitre sa courbe de variation. Lin ou Log ? La différenciation entre les courbes Lin et Log s'effectue normalement grâce aux lettres A et B marquée sur le composant à côté de sa valeur ohmique (par exemple 10KA ou 22KB). Mais attention, la norme n'est pas la même entre Europe / Etats-Unis et Asie. En europe, la lettre A désigne le modèle linéaire et la lettre B ou C désigne le modèle logarithmique. Au japon, c'est la lettre A qui désigne un potentiomètre logarithmique. Ainsi, un potentiomètre marqué 47KA fabriqué en Europe est un modèle linéaire, alors qu'un potentiomètre marqué 47KA fabriqué en Asie est un modèle logarithmique !
Les lettres F et L désignent respectivement une courbe de variation anti-logarithmique (anti-log = rev-log) et une courbe de variation logarithmique. Les lettres S et V désignent une courbe de variation linéaire sur 80% de la course totale (au centre), la variation n'est pas linéaires aux deux extrémités (courbe en S avec milieu du S en ligne droite). Résumons cela dans le tableau suivant :
| A |
B |
C |
F | L |
S | V | |
| Europe |
Lin | Log | - | Anti-Log | - |
- | - |
| Etats-Unis | Log | Lin | Anti-Log | - | - | - | - |
| Asie |
Log | Lin | - | - | - | - | - |
| Vishay | Lin | - | - | Anti-Log | Log | Lin-S | - |
| Alpha | Log | Lin | Anti-Log | - | - | - | - |
| ALPS | Log | - | - | - | - | - | Lin-S |
Ce repérage par lettre pourrait être suffisant et simple, mais il semblerait que l'on trouve aussi désormais des potentiomètres logarithmique de provenance européenne frappé de la lettre A. En cas de doute, suivre la procédure de vérification d'un potentiomètre, décrite à la page Vérification d'un composant.
Autres types de courbes
Les trois courbes de variation évoquées ci-avant (A, B et C) sont les plus usuelles, mais il en existe d'autres, moins répendues et d'ailleurs appelées courbes de variation spéciales. On peut ainsi rencontrer la courbe de variation T qui correspond à une variation de type log mais plus "lente", ou la courbe de variation F qui selon le fabricant correspond soit à une variation de type log plus "rapide" soit à une variation log inverse (anti-log). Il existe également une courbe de variation de type semi-logarithmique à laquelle on attribue la lettre S (linéaire au centre et log aux extrémités). Ces types de variation sont utilisées dans des applications spécifiques, telles que certains vieux téléviseurs à tube cathodique ou des cross-fader pour table de mixage DJ.
Sfernice-Vishay, courbes potentiomètres série P11
Une chose est sûre, il faut plonger dans les documents constructeur pour s'assurer que telle ou telle lettre correspond à telle ou telle loi de variation...
Modification de la courbe de variation
Moyennant l'ajout (greffe) d'une ou de deux résistances sur un potentiomètre, il est possible d'en modifier sa courbe de variation. Par exemple, en ajoutant une résistance de 15k entre le curseur et l'extrêmité "supérieure" d'un potentiomètre linéaire de 150k, on obtient une variation extrêmement proche de celle d'un potentiomètre Anti-Log de 150k. En câblant cette résistance entre le curseur et l'extrêmité "inférieure", on obtient une variation Log.
Pour plus de détails, se reporter à la page Potentiomètre - Modification de la courbe de variation. Vous pouvez aussi jeter un oeil sur mon petit logiciel PotModCurve, qui permet de visualiser la courbe modifiée de variation d'un potentiomètre en fonction des valeurs de résistance spécifiées..
Différents types de potentiomètres
Nous n'avons survolé ici que les potentiomètres simples à trois broches. Sachez qu'il existe encore d'autres types de potentiomètres, en voici quelques exemples.
Potentiomètres doubles (2 x 3 broches)
Il s'agit simplement de deux potentiomètres simples électriquement indépendants mais couplés mécaniquement et partageant le même axe de commande.
La rotation de l'axe entraine le curseur de chacun des deux potentiomètres, les deux offrent alors une même variation ohmique à partir d'un seul mouvement mécanique. Ce type de potentiomètre est fréquent dans les applications audio stéréo, car il permet un contrôle simultané sur les deux voies audio gauche et droite. Il peut aussi être utilisé (entre autres) dans un oscillateur où il est nécessaire de faire varier simultanement deux résistances identiques (oscillateur à pont de Wien par exemple, comme le générateur audio 010).
Remarque : la plupart du temps, les deux potentiomètres suivent la même loi (courbe) de variation. Mais dans des cas spécifiques, on peut trouver des pistes couplées dont lescourbes de variation sont différentes, inversées ou non.
Potentiomètres triples (3 x 3 broches)
Trois potentiomètres couplés. Oui, ça existe ;-)
Potentiomètres quadruples (4 x 3 broches)
Même chose que pour les doubles et les triples, sauf que là il y a quatre potentiomètres couplés. Leur usage est moins fréquent, et on a d'ailleur un peu plus de mal à en trouver... à prix "raisonnable"
Potentiomètres à prise intermédiaire (1 x 4 broches, 2 x 4 broches ou 4 x 4 broches)
Une broche intermédiaire fixe est ajoutée aux trois existantes. Ce type de potentiomètre est utilisé pour les réglages de volume avec fonction Loudness (correction physiologique).
Je ne sais pas s'ils peuvent avoir d'autres fonctions. Mais comme ce type de composant est rare et que la fonction Loudness peut également être assurée avec un potentiomètre standard à trois broches (exemple 1 et exemple 2), ce type de potentiomètre n'est plus très répendu chez les distributeurs.
Potentiomètres avec interrupteur (3 + 2 broches ou 3 + 2x3 broches)
Très souvent utilisés dans les petites radios portables, le potentiomètre rotatif avec interrupteur permet à l'aide d'une unique commande manuelle, de mettre en route ou d'arrêter la radio et de régler le volume. La position OFF de l'interrupteur se situe juste avant le "minimum" du potentiomètre. Il existe également des potentiomètres rotatifs avec interrupteur activé par pression sur l'axe (la position du curseur peut dans ce cas être conservée).
Un interrupteur de fin de course peut également être intégré à des potentiomètres rectilignes installés dans des consoles de mixage pour radio ou pour discothèque, cet interrupteur (switch) assurant la fonction de "Start" (télécommande d'un lecteur de CD ou d'une platine disque) quand le potentiomètre est "monté".
Autre exemple : potentiomètre Push-Pull (poussé-tiré).
Potentiomètres
à
axes concentriques (2 x 3 broches ou 4 x 3 broches)
Ce type de potentiomètre à la particularité de permettre le réglage séparé de plusieurs potentiomètres couplés (deux ou quatres en général, mais il peut s'agir d'un nombre différent) avec deux boutons concentriques : volume pour le bouton central et balance pour le bouton "extérieur", sur un autoradio ou sur certaines chaines hifi, par exemple.
Potentiomètres motorisés
Potentiomètres auquels est couplé un petit moteur à courant continu. Installés dans certains amplis hifi, ils permettent un réglage de volume à l'aide d'une télécommande. Il existe certe des potentomètres numériques intégrés qui permettent le réglage de volume de façon électronique, mais les potentiomètres à moteur permettent un contrôle électrique ET manuel, ce que les utilisateurs apprécient en général.
Exemple de potentiomètre rectiligne motorisé pour table de mixage (ALPS)
Autre exemple de potentiomètre rectiligne motorisé pour table de mixage (Behringer)
Potentiomètres "sans son"
En dehors des potentiomètres rectilignes standards souvent appelés "fader", on trouve également des "faders" qui ont la particularité de ne recevoir aucun son, et qu'il serait plus juste d'appeler "capteurs de position". Ces "fader" offrent la possibilité de commander l'atténuation du son via un système magnétique ou optique dont l'usure mécanique est moindre et qui de ce fait promettent une grande longévité.
Le procédé optique adopté par le fabricant Rane (photo de gauche) semble moins "encombré" que le procédé magnétique adopté par Behringer (photo de droite)...
Potentiomètres à impédance constante
Il s'agit d'atténuateurs variables travaillant généralement à des impédances faibles et à des puissances assez élevées, et qui permettent d'ajuster le niveau (volume) en s'intercalant directement entre la sortie de puissance d'un amplificateur et un haut-parleur.
Deux utilisations possibles (entre autres) : réglage du niveau d'un HP médium ou aigu par rapport au boomer, ou fonctionnement à plus forte puissance d'un amplificateur à lampe en gardant un volume raisonnable au niveau du HP, pour obtenir une sonorité différente de celle obtenue à bas régime (le surplus de puissance est évacué en chaleur par le potentiomètre).
Potentiomètres avec roue
Principalement utilisés pour un déplacement du curseur par le biais d'une couroie ou d'un fil (pédale d'effet guitare par exemple).
Capteur potentiométrique
Il s'agit d'un potentiomètre plat, de forme rectiligne ou circulaire, dont la position du "curseur" dépend de l'endroit où est exercée la force mécanique sur une partie de la zone "sensible". La pression peut être effectuée à l'aide d'un élement mécanique (bille par exemple) ou à l'aide d'un doigt (pression nécessaire environ 1 N).
Particularité non partagée avec les autres potentiomètres : lorsque qu'aucune pression n'est exercée sur le composant, le curseur reste "en l'air" et ne présente aucun contact physique avec l'une ou l'autre "extrêmité". A cela s'ajoute une usure très faible et un encrassement par poussière impossible (étanchéité parfaite). Voir par exemple page Sensofoil de Megatron.
Potentiomètres à double curseur
Avez-vous jamais entendu parler de potentiomètre rectiligne simple avec deux curseurs ? Moi pas, jusqu'en décembre 2009, c'est à dire après plus de 33 ans de bricolage. Christian, un collègue de travail, vient me voir pour me montrer ce composant fort curieux, récupéré sur un appareil de mesure de marque HP. C'est la première fois qu'il voyait ça, et moi aussi. En apparence, il s'agit d'un potentiomètre rectiligne normal, avec un curseur certes fendu en deux, mais fort similaire à celui des potentiomètres "normaux".
Mais chose très drôle, on peut séparer les curseurs et les déplacer dans des directions opposées !
Et bien sûr, quatre broches et non trois, puisqu'en plus des deux extrêmités du potentiomètre, on a accès aux deux curseurs séparés :
Sans aucun doute une fabrication maison - HP - pour un appareil de mesure bien à eux.
Potentiomètre à résistances commutées
Il ne s'agit pas là à proprement parler de potentiomètre, mais d'un commutateur multipositions doté d'une valeur de résistance différente pour chaque position. Il est en effet établi qu'un pont diviseur à résistances déteriore moins le signal BF qu'un potentiomètre "classique".
Comme le montre la photo ci-devant à gauche (modèle à 24 positions), il est relativement aisé de constituer des potentiomètres doubles, quadruples ou sextuples avec les commutateurs. Aisé, mais couteux : à 140 euros le potentiomètre double et à 360 euros le potentiomètre sextuple, je vous autorise à réfléchir un peu... Mais ne dit-on pas que la qualité à un prix ? Heureusement, il existe aussi des modèles de potentiomètres à résistances commutées un peu plus accessibles, photo ci-devant à droite, proposé à environ 15 euros.
Si pour des besoins "modestes" vous avez envie de réaliser un tel potentiomètre avec un unique rotacteur électromécanique, voici deux exemples de câblage d'un "potentiomètre cranté" à 12 positions monté en diviseur de tension.
L'ensemble de gauche est plutôt prévu pour une application audio. On applique le signal BF entre les points E1 et E2, et on recueille le signal BF plus ou moins atténué entre les points C et E2.
L'ensemble de droite est plutôt prévu pour une application de commande en tension. Avec une tension d'entrée (point E1') de +5 V par exemple, on dispose en sortie (point C') d'une tension pouvant varier entre environ 0 V et +5 V par pas de 0,5 V. L'avantage de cette méthode est qu'elle permet de décider précisement du taux d'atténuation pour chacune des positions mécaniques du rotacteur.
Potentiomètre numérique
Les potentiomètres numériques remplissent les fonctions électriques d'un potentiomètre "analogique standard", mais ne possèdent aucune partie mécanique mobile et se présentent sous la forme d'un circuit intégré. Il existe des modèles simples, doubles ou quadruples, à commande séparée ou commune, et que les paramètres suivants permettent de différencier :
- nombre de pas, qui par analogie peut être comparé au nombre de positions fixes possibles que pourrait avoir un potentiomètre normal doté d'un bouton à crans (par exemple 32, 64, 128, 129 ou 256)
- taux de distorsion (par exemple 0,005% à pleine modulation)
- impédance d'entrée (par exemple 40 kO) et résistance minimale du curseur (wiper)
- plage dynamique (par exemple 120 dB)
- atténuation maximale (par exemple 78 dB)
- diaphonie (par exemple 110 dB)
- bande passante (par exemple 20 Hz à 50 kHz à -3 dB)
- appariement entre "pistes" (par exemple 0,5 dB)
- possibilité de mémoriser la position du "curseur" en absence d'énergie (dans une mémoire non volatile)
- possibilité de couper le signal d'entrée (sans passer par la position min), fonction Mute
- détection du passage par zéro (pour éviter les clics lors des changements de position)
- type de commande : bouton poussoir (up/down), commande série (2 ou 3 fils) ou les deux
Avantages et inconvénients
Par rapport aux modèles mécaniques, les potentiomètres numériques présentent l'avantage indiscutable de la longévité, de la précision de la courbe de variation, de la répétabilité et de l'appariement entre pistes. Côté performances, il faut toutefois faire attention aux chiffres annoncés, surtout côté distorsion : une valeur aussi faible que 0,008% peut n'être valable que pour le taux d'atténuation minimal (cela dépend de la conception du potentiomètre).
Le fait de devoir nécessairement piloter certains types de potentiomètres numériques par des commandes séries (informatiques) fait de ce composant un élement particulièrement étanche au débutant en électronique, sauf si ce dernier connait ou veut s'attaquer à la programmation de composants programmables (PIC ou autres). Il est en effet possible mais plus difficile d'élaborer des ordres de commandes avec des circuits logiques traditionnels tels que portes et compteurs.
Exemples de potentiomètres numériques
Voici quelques références de potentiomètres numériques proposés par différents fabricants. ZC = Zero-cross (détection de passage par zéro du signal appliqué sur le potentiomètre, pour limiter les clics audibles lors des changements de positions du curseur - utile pour l'audio).
| Référence | Valeur | Nb positions | Type | Nb éléments | Mute | ZC | Nota |
| AD5220BNZ10 | 10 kO | 128 | Lin | 1 | - | - | |
| AD5259 | 10 kO | 256 | Lin | 1 | - | - | |
| DS1267-10 | 10 kO | 256/512 | Lin | 2 | - | - | |
| DS1802(+) | 45 kO | 63+1 | Log | 2 | x | x | |
| DS1808 | 45 kO | 32 | Log | 2 | x | - | 1,2 |
| DS1867-10 | 10 kO | 256 | Lin | 2 | - | - | |
| DS1881 | 45 kO | 63 | Log | 2 | x | x | 1,3 |
| DS18030-010 | 10 kO | 256 | Lin | 2 | - | - | |
| LM1972 | - | 127 | Log | 2 | x | x | 4 |
| MAX5160 | 50 kO | 32 | Lin | 1 | - | - | |
| MAX5408 | 10 kO | 32 | Log | 2 | x | x | |
| MAX5413 | 10 kO | 256 | Lin | 2 | - | - | |
| MAX5481 | 10 kO | 1024 | Lin | 1 | - | - | |
| MCP41010 | 10 kO | 256 | Lin | 1 | - | - | |
| MCP41050 | 50 kO | 256 | Lin | 1 | - | - | |
| MCP41100 | 100 kO | 256 | Lin | 1 | - | - | |
| MCP4131-104 | 100 kO | 129 | Lin | 1 | - | - | |
| MCP4151-103 | 10 kO | 257 | Lin | 1 | - | - | |
| MCP4231-103 | 10 kO | 129 | Lin | 2 | - | - | |
| PGA2310 | - | 255 | Log | 2 | x | x | 1,5 |
| TDA1074 | 10 kO | - | Lin | 4 | - | - | 6 |
| X9241 | 2..50 kO | 64/../253 | Lin | 4 | - | - | |
| X9C103PZ | 10 kO | 100 | Lin | 1 | - | - |
Nota 2 : 32 positions non également réparties : 12 positions 1 dB, 12 positions 2 dB et 8 positions 3 dB.
Nota 3 : 63 positions 1 dB, ou 32 positions non également réparties : 12 positions 1 dB, 12 positions 2 dB et 8 positions 3 dB.
Nota 4 : 0 à -47,5 dB par pas de 0,5 dB et -48 à -78 dB par pas de 1 dB. Mute -104 dB.
Nota 5 : +31.5dB à -95.5dB par pas de 0.5 dB
Nota 6 : contrôle des potentiomètres par tensions continues.
Utiliser un potentiomètre Lin pour de l'audio ?
Un potentiomètre numérique linéaire peut être utilisé pour un réglage de volume audio, qui réclame normalement une courbe de variation log. Toutefois, le nombre de pas de réglage s'en trouve fortement réduit. Si on prend l'exemple d'un potentiomètre numérique à 256 ou 1024 pas, voici les valeurs de position de curseur à adopter pour une variation par pas de 6 dB ou 3 dB :| Valeur
désirée (pas de 6 dB) |
Valeur exacte (pas de 6 dB) |
Valeur
désirée (pas de 3 dB) |
Valeur
exacte (pas de 3 dB) |
Valeur
curseur pot. 8 bits |
Valeur
curseur pot. 10 bits |
Remarque |
| Off | -60..-90 dB | Off | -60..-90 dB | 0 | 0 | Atténuation maxi |
| -48 dB | -48,13 dB | -48 dB | -48,13 dB | 1 | 4 | |
| - | - | -45 dB | - | - | 6 | |
| -42 dB | -42,11 dB | -42 dB | -42,11 dB | 2 | 8 | |
| - | -39 dB | -38,58 dB | 3 | 11 | ||
| -36 dB | -36,08 dB | -36 dB | -36,08 dB | 4 | 16 | |
| - | - 33 dB | -32,56 dB | 6 | 23 | ||
| -30 dB | -30,17 dB | -30 dB | -30,17 dB | 8 | 32 | |
| - | -27 dB | -26,55 dB | 12 | 46 | ||
| -24 dB | -24,05 dB | -24 dB | -24,05 dB | 16 | 64 | |
| - | -21 dB | -20,52 dB | 24 | 91 | ||
| -18 dB | -18,02 dB | -18 dB | -18,02 dB | 32 | 128 | |
| - | -15 dB | -15,07 dB | 45 | 181 | ||
| -12 dB | -12,00 dB | -12 dB | -12,00 dB | 64 | 256 | |
| - | -9 dB | -9,04 dB | 90 | 362 | ||
| -6 dB | -5,98 dB | -6 dB | -5,98 dB | 128 | 512 | |
| - | -3 dB | -3,02 dB | 180 | 724 | ||
| 0 dB | 0 dB | 0 dB | 0 dB | 255 | 1023 | Atténuation mini |