전자회로의 기초: 가변저항(Variable Resistor) 완전 정리
아두이노로 볼륨 노브를 읽는데 값이 계속 흔들려서 화면 숫자가 떨리는 경우가 많습니다. 가변저항 자체는 단순하지만 ADC 입력 임피던스와 접촉 노이즈가 겹치면 읽기 값이 안정되지 않습니다.
이 글은 가변저항의 구조와 종류를 정리하고, MCU의 ADC로 안정적으로 읽는 연결 방법과 코드를 다룹니다.
페이지내용
전자회로 가변저항, 3단자 분압 구조의 동작 원리
가변저항은 내부에 저항체와 이를 따라 움직이는 슬라이더(또는 와이퍼)가 있어, 와이퍼의 위치에 따라 전체 저항 값이 달라집니다. 즉, 전류가 흐르는 경로의 길이가 바뀌면서 저항이 가변되는 원리입니다.
트랙과 와이퍼 구조, 선형(B)·로그(A) 테이퍼
- 저항체: 전류가 흐르는 경로
- 슬라이더(와이퍼): 저항체 위를 움직이며 접점을 바꿈
- 단자 3개: 두 개는 전체 저항, 하나는 슬라이더와 연결
볼륨·센서 보정·ADC 입력에서의 활용 사례
// Arduino: 10k 포텐셔미터를 A0에서 읽고 이동평균으로 안정화
const int PIN = A0;
const int N = 8;
int buf[N]; int idx = 0; long sum = 0;
void setup() { Serial.begin(115200); }
void loop() {
sum -= buf[idx];
buf[idx] = analogRead(PIN); // 0~1023
sum += buf[idx];
idx = (idx + 1) % N;
Serial.println(sum / N);
delay(10);
}와이퍼를 ADC 핀에, 양 끝을 VCC와 GND에 연결하면 분압비가 곧 ADC 값이 됩니다. 8샘플 이동평균은 접촉 노이즈를 평균해 값의 떨림을 줄이는 가장 단순한 방법이며, 샘플 수를 늘릴수록 안정되지만 응답이 느려집니다.
“ADC는 출력 임피던스가 약 10kΩ 이하인 아날로그 신호에 최적화되어 있다.”
— Microchip ATmega328P 데이터시트, ADC 절 (요약 인용)
- 볼륨 조절: 오디오 기기의 음량을 조절
- 조명 밝기 조절: LED나 조명의 강도를 바꿈
- 라디오 주파수 선택: 다이얼을 돌려 원하는 채널 선택
- 센서 활용: 온도, 압력, 위치 센서의 보정 회로
포텐셔미터·트리머·디지털 포텐셔미터 비교
- 회전형 포텐셔미터: 노브를 돌려 저항 값을 조절
- 슬라이드형 포텐셔미터: 직선으로 움직이며 저항 조절
- 트리머 포텐셔미터: PCB에 장착해 미세 조정용으로 사용
정리
- 가변저항은 저항 값을 자유롭게 바꿀 수 있는 수동소자
- 포텐셔미터 구조: 저항체 + 슬라이더 + 단자
- 볼륨 조절, 밝기 조절, 라디오 주파수 선택 등 다양한 활용
- 회전형, 슬라이드형, 트리머 등 다양한 형태 존재
전자회로 가변저항 관련 실무 질문
Q. 포텐셔미터 값은 몇 kΩ을 쓰는 것이 좋은가요?
MCU ADC 입력에는 10kΩ이 표준적인 선택입니다. 값이 너무 크면 ADC 샘플링 커패시터 충전이 늦어 오차가 커집니다.
Q. 로그(A) 테이퍼와 선형(B) 테이퍼는 어떻게 구분하나요?
오디오 볼륨은 사람의 청각 특성에 맞춘 A 테이퍼를, 센서 보정이나 전압 설정은 B 테이퍼를 씁니다. 용도를 바꾸면 조절 감도가 한쪽에 쏠립니다.
Q. 가변저항을 오래 쓰면 값이 튀는 이유는 무엇인가요?
와이퍼와 저항 트랙의 마모와 오염으로 접촉 저항이 변하기 때문입니다. 고정 설정 용도는 트리머, 빈번한 조작은 비접촉식 홀 센서나 엔코더가 낫습니다.
Q. 디지털 포텐셔미터는 어떤 경우에 쓰나요?
펌웨어로 저항값을 바꿔야 하는 이득 조절이나 캘리브레이션에 쓰며, I2C·SPI로 제어합니다. 기계식보다 비싸고 허용 전압 범위가 제한되므로 데이터시트를 확인해야 합니다.
이 글은 정보 제공을 목적으로 작성되었으며, 실제 기기·환경·정책에 따라 결과가 다를 수 있습니다. 보다 정확하고 최신인 정보는 아래 공신력 있는 기관의 자료를 함께 참고하시기 바랍니다.
