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ポテンショメータは、可動または回転する接点を持つ3端子抵抗器で、調整可能な分圧器を形成します。[ 1 ]モーションコントロールシステムでは、ポテンショメータは位置センサとして頻繁に使用され、コントローラにアナログフィードバックを提供することで、機械的な動きを正確に追跡できます。2つの端子（一方の端とワイパー）のみを使用する場合は、可変抵抗器またはレオスタットとして機能します。
電位差計と呼ばれる測定器は、基本的に電位（電圧）を測定するために使用される分圧器です。この部品は同じ原理を実装したものであるため、そのように呼ばれています。
ポテンショメータは、オーディオ機器の音量調節など、電気機器の制御によく用いられます。また、扇風機の速度制御にも使用されます。機構によって操作されるポテンショメータは、例えばジョイスティックのように、位置変換器として使用できます。ポテンショメータで消費される電力が制御対象の負荷の電力と同程度になるため、ポテンショメータが大きな電力（1ワット以上）を直接制御するために用いられることはほとんどありません。
電子機器業界で特定の種類のポテンショメータを説明するために使用される用語には、次のようなものがあります。
ポテンショメータは、抵抗素子、その素子に沿って移動し、素子の一方の部分と良好な電気的接触を形成する摺動接点（ワイパー）、素子の両端にある電気端子、ワイパーを一方の端から他方の端まで移動させる機構、および素子とワイパーを収容するハウジングで構成されています。
多くの安価なポテンショメータは、抵抗素子（断面図のB）を円弧状に成形し、その円弧は通常、1回転より少し小さい長さで、ワイパー（C）が回転時にこの抵抗素子上を摺動して電気的に接触する構造になっています。抵抗素子は平らなものも角度のついたものも使用できます。抵抗素子の両端はケースの端子（E、G）に接続されています。ワイパーは、通常、他の2つの端子の間にある3番目の端子（F）に接続されています。パネルポテンショメータでは、ワイパーは通常、3つの端子の中央にあります。1回転ポテンショメータの場合、このワイパーは通常、接点の周りを1回転弱移動します。汚染物質が侵入する唯一の箇所は、シャフトと回転するハウジングの間の狭い空間です。
もう1つのタイプは、回転する代わりに直線状の要素に沿ってスライドするワイパーを備えたリニアスライダーポテンショメータです。スライダーが移動するスロットのどこにでも汚染物質が侵入する可能性があり、効果的なシールが難しくなり、長期的な信頼性が損なわれます。スライダーポテンショメータの利点は、スライダーの位置によって設定が視覚的に示されることです。ロータリーポテンショメータの設定はノブのマーキングの位置で確認できますが、グラフィックイコライザーやミキシングコンソールのフェーダーのように、スライダーの配列によって設定を視覚的に把握できます。
安価なポテンショメータの抵抗素子は、多くの場合グラファイトで作られています。その他に使用される材料としては、抵抗線、プラスチック中の炭素粒子、サーメットと呼ばれるセラミックと金属の混合物などがあります。
導電性トラックポテンショメータは、導電性を付与する炭素に加えて、耐摩耗性に優れた樹脂やポリマー、溶剤、潤滑剤を含む導電性ポリマー抵抗ペーストを使用している。
多回転ポテンショメータもシャフトを回転させることで操作しますが、1回転未満ではなく複数回転します。多回転ポテンショメータの中には、リードスクリューによって移動する摺動接点を備えた直線抵抗素子を持つものもあれば、らせん状の抵抗素子と、回転に合わせてらせんに沿って移動するワイパーを備えたものもあります。多回転ポテンショメータは、ユーザーが操作できるものとプリセットされているものがあり、より細かい調整が可能です。同じ角度で回転させた場合、単純な回転ポテンショメータの場合と比べて、設定値は通常10分の1程度しか変化しません。
ストリングポテンショメータは、バネに抗して回転するワイヤーのリールによって作動する多回転ポテンショメータであり、直線的な位置を可変抵抗に変換することができる。
ユーザーが操作できるロータリーポテンショメータには、通常、反時計回りの回転端で動作するスイッチを取り付けることができます。デジタル電子機器が普及する以前は、このような部品を使用して、ラジオやテレビ受信機などの機器を、カチッという音とともに最小音量でオンにし、同じノブを回して音量を上げることができました。家庭用照明調光器などの他の用途では、ポテンショメータを現在の位置に固定したままにしておくのが通常の操作パターンに最も適しているため、スイッチはノブを軸方向に押して交互にオン/オフするプッシュアクションで操作されます。
複数の抵抗素子は、例えばステレオオーディオアンプの音量調節などで、同じシャフト上の摺動接点で連結することができます。ブレンディングまたはバランスコントロールでは、抵抗素子が逆方向に配置されているため、中央では各チャンネルが同じレベルになり、回転の両端ではどちらか一方のチャンネルが最大抵抗になります。これらの抵抗素子には、トラックの半分だけを覆うテーパーを設けることで、中央では両方のチャンネルが最大音量になり、回転の他の位置ではどちらか一方のチャンネルのみが影響を受けるようにすることができます。[ 2 ]
その他のポテンショメータは機器内部に内蔵されており、製造時または修理時の機器の校正時のみ調整され、それ以外の場合は触れないように設計されている。これらは通常、ユーザーがアクセスできるポテンショメータよりも物理的にずっと小さく、つまみではなくドライバーで操作する必要がある場合がある。これらは通常、「トリマー」、「トリミング」、「プリセット」ポテンショメータ（またはポット）、あるいは一般名称の「トリムポット」と呼ばれる。
スライダーの位置と抵抗値の関係は、「テーパー」または「法則」として知られており、製造時に抵抗素子に沿った抵抗コーティングの組成や厚さを変更することで制御できます。原理的にはどのようなテーパーでも可能ですが、一般的に製造されているのは、直線型と対数型（別名「オーディオテーパー」）の2種類のポテンショメータです。
文字コードを使用してどのテーパーが使用されているかを識別することができますが、文字コードの定義は標準化されていません。アジアおよび米国製のポテンショメータは通常、対数テーパーの場合は「A」、線形テーパーの場合は「B」、まれに逆対数テーパーの場合は「C」でマークされています。その他、特にヨーロッパ製のものは、線形テーパーの場合は「A」、対数テーパーの場合は「C」または「B」、逆対数テーパーの場合は「F」でマークされている場合があります。[ 3 ]使用されるコードもメーカーによって異なります。非線形テーパーでパーセンテージを参照する場合、それはシャフト回転の中点での抵抗値に関係します。したがって、10%対数テーパーは、回転の中点での全抵抗の10%を測定します。つまり、10 kΩのポテンショメータで10%対数テーパーを使用すると、中点で1 kΩになります 。パーセンテージが高いほど、対数曲線は急になります。[ 4 ]
リニアテーパーポテンショメータ（「リニア」はデバイスの電気的特性を表し、抵抗素子の形状を表すものではありません）は、断面積が一定の抵抗素子を備えているため、接点（ワイパー）と一方の端子間の抵抗がそれらの間の距離に比例するデバイスとなります。リニアテーパーポテンショメータ[ 5 ]は、ポテンショメータの分割比がシャフトの回転角度（またはスライダーの位置）に比例する必要がある場合に使用されます。たとえば、アナログ陰極線オシロスコープの表示の中心を調整するために使用される制御器などです。高精度ポテンショメータは、抵抗とスライダーの位置の間に正確な関係があります。
対数テーパーポテンショメータとは、抵抗素子にバイアスが組み込まれたポテンショメータのことです。つまり、ポテンショメータの中央位置は、ポテンショメータの全値の半分ではありません。抵抗素子は対数テーパー、つまり数学的な指数または「二乗」プロファイルに従うように設計されています。対数テーパーポテンショメータは、一方の端から他方の端に向かってテーパー状になっている抵抗素子、または抵抗率が一方の端から他方の端まで変化する材料で作られた抵抗素子で構成されています。これにより、出力電圧がスライダー位置の対数関数となるデバイスが実現します。
ほとんどの（安価な）「対数」ポテンショメータは正確には対数ではなく、異なる抵抗値（ただし一定の抵抗率）の 2 つの領域を使用して対数法則を近似します。2 つの抵抗トラックは、ポテンショメータの回転の約 50% で重なり合います。これにより、段階的な対数テーパーが得られます。[ 6 ]対数ポテンショメータは、線形ポテンショメータと外部抵抗器を使用してシミュレートすることもできます。真の対数ポテンショメータは、はるかに高価です。
対数テーパーポテンショメータは、ウェーバー・フェヒナーの法則によれば人間の音量知覚が対数的であるため、オーディオシステムの音量や信号レベルによく使用されます。
機械式ポテンショメータとは異なり、非接触式ポテンショメータは、光ディスクを使用して赤外線センサーをトリガーするか、磁石を使用して磁気センサーをトリガーします（容量式センサーなど、他の種類のセンサーが存在する限り、他の種類の非接触式ポテンショメータも製造できる可能性があります）。その後、電子回路が信号処理を行い、アナログまたはデジタルの出力信号を生成します。
非接触式ポテンショメータの一例として、 AS5600集積回路が挙げられる。ただし、アブソリュートエンコーダも同様の原理に基づいている必要があるが、産業用途向けであるため、家庭用電化製品への応用にはコスト的に明らかに不向きである。
回路の抵抗を連続的に変化させる最も一般的な方法は、レオスタットを使用することです。[ 7 ]抵抗の変化により、回路の電流の大きさを調整するためにも使用できます。レオスタットという言葉は、1843 年にチャールズ・ホイートストン卿によって造語されました。[ 8 ]ギリシャ語のῥέος rheosは「流れ」を意味し、- στάτης - states ( ἱστάναι histanai、「設定する、立たせる」から) は「設定装置、調整装置」を意味します。 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]これは 2 端子の可変抵抗器です。低電力アプリケーション (約 1 ワット未満) では、3 端子のポテンショメータがよく使用され、1 つの端子は接続されていないか、ワイパーに接続されています。
レオスタットの定格電力がより高い場合（約 1 ワット以上）、半円形の絶縁体に抵抗線を巻き付け、ワイパーを抵抗線の巻線から次の巻線へとスライドさせる構造が用いられることがあります。また、耐熱性の円筒に抵抗線を巻き付け、抵抗線の巻線のごく一部を軽く掴む複数の金属フィンガーでスライダーを構成することも可能です。この「フィンガー」は、スライドノブで抵抗線のコイルに沿って移動させることができ、これにより「タップ」ポイントを変更できます。数千ワットまでの定格電力を持つ巻線型レオスタットは、直流モータ駆動装置、電気溶接制御装置、発電機制御装置などの用途で使用されます。レオスタットの定格は全抵抗値で示され、許容電力損失は回路内のデバイス全体の抵抗値の割合に比例します。カーボンパイル型レオスタットは、自動車用バッテリーや電源装置のテスト用負荷バンクとして使用されます。
デジタルポテンショメータ（デジポットとも呼ばれる）は、アナログポテンショメータの機能を模倣した電子部品です。アナログポテンショメータと同様に、デジタル入力信号によって2つの端子間の抵抗値を調整できます。主な機能タイプは2種類あります。1つは揮発性タイプで、電源が切れると設定値が失われ、通常は最小位置から初期化されるように設計されています。もう1つは不揮発性タイプで、フラッシュメモリやEEPROMと同様の記憶機構を使用して設定値を保持します。
デジタルポテンショメータの使用は、単純な機械式ポテンショメータの使用よりもはるかに複雑で、多くの制約があります。それでも、特に機械式ポテンショメータの制約が問題となるような工場での機器の調整や校正に広く使用されています。デジタルポテンショメータは、他の半導体デバイスと同様に、中程度の長期的な機械的振動や環境汚染の影響を受けにくく、さまざまな手段でプログラミング入力へのアクセスを保護することで、不正な改ざんから電子的に保護することができます。
マイクロプロセッサ、FPGA 、またはその他の機能ロジックを備え、設定を保存して電源投入のたびに「ポテンショメータ」に再ロードできる機器では、デジタルポテンショメータの代わりに乗算DACを使用することができ、これにより、より高い設定分解能、温度によるドリフトの低減、およびより高い操作の柔軟性を実現できます。
メンブレンポテンショメータは、スライド要素によって変形する導電性メンブレンを使用して抵抗分圧器に接触します。直線性は、材料、設計、製造プロセスによって0.50%から5%の範囲になります。繰り返し精度は通常0.1 mmから1.0 mmで、理論的には無限の分解能があります。これらのタイプのポテンショメータの耐用年数は、製造時に使用される材料とアクチュエーション方法によって、通常100万サイクルから2000万サイクルです。接触式と非接触式（磁気式）の方法が利用可能です（位置検出用）。PET、FR4、Kaptonなど、さまざまな材料バリエーションが利用可能です。メンブレンポテンショメータメーカーは、直線型、回転型、および用途に応じたバリエーションを提供しています。直線型は長さ9 mmから1000 mm、回転型は直径 20 mmから450 mmで、高さはそれぞれ0.5 mmです。メンブレンポテンショメータは位置検出に使用できます。[ 12 ]
抵抗膜方式のタッチスクリーンデバイスでは、2次元メンブレンポテンショメータがx座標とy座標を提供します。上層は薄いガラスで、隣接する内層と間隔を狭めて配置されています。上層の下面には透明な導電性コーティングが施され、その下の層の表面には透明な抵抗膜コーティングが施されています。指またはスタイラスでガラスを変形させて下層に接触させます。抵抗膜の端には導電性接点があります。接触点の位置特定は、反対側の端に電圧を印加し、他の2つの端を一時的に接続解除することで行います。上層の電圧によって1つの座標が得られます。その2つの端を切り離し、以前は接続解除されていた他の2つの端に電圧を印加することで、もう1つの座標が得られます。端のペアを高速で交互に切り替えることで、位置を頻繁に更新できます。アナログ-デジタル変換器が出力データを提供します。
このようなセンサーの利点は、センサーへの接続がわずか5本で済むことと、関連する電子回路が比較的シンプルであることです。また、小さな面積で上層を押し下げる素材であれば、どのようなものでもうまく機能します。欠点としては、接触させるために十分な力を加える必要があることと、タッチ位置を下のディスプレイに合わせるために、センサーを定期的にキャリブレーションする必要があることが挙げられます。（静電容量式センサーは、キャリブレーションや接触力は不要で、指やその他の導電性物体を近づけるだけで済みます。ただし、構造ははるかに複雑です。）
ポテンショメータは、1ワット以上の大きな電力を直接制御するために使われることはほとんどありません。代わりに、アナログ信号のレベル調整（例えば、オーディオ機器の音量調節 ）や、電子回路の制御入力として使用されます。例えば、調光器はポテンショメータを使ってトライアックのスイッチングを制御し、間接的にランプの明るさを制御します。
プリセットポテンショメータは、製造時や保守時に調整が必要となるあらゆる電子機器分野で広く使用されている。
ユーザー操作式ポテンショメータは、ユーザーコントロールとして広く用いられており、非常に多様な機器機能を制御できます。1990年代には、ロータリー式インクリメンタルエンコーダ、上下プッシュボタン、その他のデジタル制御が普及したため、民生用電子機器におけるポテンショメータの使用は減少しました。しかし、音量調節や位置センサーなど、多くの用途で依然として使用されています。
低消費電力のポテンショメータ（スライド式と回転式の両方）は、オーディオ機器を制御し、音量、周波数減衰、およびオーディオ信号のその他の特性を変更するために使用されます。
対数ポテンショメータ（log pot）は、抵抗値、テーパー、または「曲線」（または法則）が対数（log）形式になっているポテンショメータで、オーディオパワーアンプのボリュームコントロールとして使用されます。人間の耳の振幅応答がほぼ対数的であることから、「オーディオテーパーポテンショメータ」とも呼ばれます。例えば、0から10まで目盛りの付いたボリュームコントロールで、5の設定が10の設定の半分の音量に聞こえるようにします。また、対数ポテンショメータの逆であるアンチ対数ポテンショメータ（またはリバースオーディオテーパー）もあります。これは、オーディオバランスコントロールなど、対数ポテンショメータと連動して使用されることがほとんどです。
ポテンショメータは、フィルタネットワークと組み合わせて使用することで、トーンコントロールまたはイコライザーとして機能します。
オーディオシステムにおいて、スライドポテンショメータを説明する際に「リニア」という言葉が、物理的なスライド動作が直線的であることから、紛らわしい形で用いられることがあります。スライド式か回転式かを問わず、ポテンショメータに「リニア」という言葉を用いる場合、それはポテンショメータの位置とタップ（ワイパーまたは電気出力）ピンの測定値との間に直線的な関係があることを意味します。
ポテンショメータは、かつては画面の明るさ、コントラスト、色応答を制御するために使用されていました。ポテンショメータは、「垂直ホールド」を調整するためによく使用され、これは受信機の内部スイープ回路（マルチバイブレータの場合もある）と受信画像信号との同期、オーディオビデオキャリアオフセット、チューニング周波数（プッシュボタン式受信機の場合）などに影響を与えました。また、波の周波数変調にも役立ちました。
ポテンショメータは、サーボ機構などの閉ループ制御を実現するための位置フィードバック装置として使用できます。このモーション制御方法は、角度や変位を測定する最も簡単な方法です。
ポテンショメータは、構造が単純であることと、大きな出力信号が得られることから、変位変換器の一部として非常に広く使用されています。
アナログコンピュータでは、高精度ポテンショメータは、中間結果を所望の定数係数でスケーリングしたり、計算の初期条件を設定したりするために使用されます。モーター駆動のポテンショメータは、非線形抵抗カードを使用して三角関数の近似値を生成する関数発生器として使用できます。例えば、シャフトの回転を角度として表し、電圧分割比をその角度のコサインに比例させることができます。
ポテンショメータは、電圧分圧器として使用でき、ポテンショメータの両端に印加される固定入力電圧から、スライダー（ワイパー）で手動で調整可能な出力電圧を得ることができます。これが最も一般的な用途です。
R L の両端の電圧は次のように計算できます。
R L が他の抵抗（演算増幅器の入力など）に比べて大きい場合、出力電圧はより単純な式で近似できます。 （全体をR L で割り、R Lを分母とする項を約分する。）
例として、、、、 そして
負荷抵抗は他の抵抗に比べて大きいため、出力電圧V Lはおよそ しかし、負荷抵抗のため、実際にはわずかに低くなり、約6.623Vになります。
電源と直列に接続された可変抵抗器と比較した場合の分圧器の利点の1つは、可変抵抗器は常に電流が流れる最大抵抗値を持つのに対し、分圧器はワイパーがポテンショメータの一端から他端に移動する際に、出力電圧を最大値（ VS）から接地（0ボルト）まで変化させることができる点です。ただし、常にわずかな接触抵抗が存在します。
さらに、負荷抵抗はしばしば不明であるため、負荷に可変抵抗器を直列に接続するだけでは、負荷によっては効果がほとんどない場合もあれば、過剰な効果が生じる場合もある。
経年劣化により、回転時に抵抗トラックとワイパーが断続的に接触することがある。ボリュームコントロール使用時に、これがパチパチというノイズの原因となる。[ 13 ]
