Какво представлява потенциометърът?
Потенциометрите са вид електронни компоненти, предназначени за регулиране на оборотите на вентилатори с вградени ЕС мотори. Те са подходящи за управление на ЕС вентилатори, задвижки за клапи, както и други устройства, изискващи използването на аналогов 0-10 VDC, 0-20 мA или 0-100% ШИМ управляващ сигнал.
Потенциометрите са вид електронни компоненти, предназначени за регулиране на оборотите на вентилатори с вградени ЕС мотори. Те са подходящи за управление на ЕС вентилатори, задвижки за клапи, както и други устройства, изискващи използването на аналогов 0-10 VDC, 0-20 мA или 0-100% ШИМ управляващ сигнал.
Регулатори на скоростта на ЕС двигатели
Стандартният ЕС двигател следва да се разглежда като комбинация между АС двигател и вграден регулатор на обороти (за повече информация прочетете статията „Разликата между АС и ЕС вентилатор“). За да работи безупречно този вид контролери изисква използването на информацията за въпросния двигател, чрез който искате да снабдите помещението със свеж въздух. За целта използването на стандартен потенциометър е идеалното решение за управление на стандартен ЕС двигател. В повечето случаи потенциометрите се разглеждат като регулатори на скоростта на ЕС двигатели, като стандартните регулатори на обороти следва да бъдат вградени в ЕС двигатели, докато потенциометърът следва да се използва като устройство за ръчно управление на скоростта на вентилатора. Използването на потенциометър предоставя възможност за безстъпково управление на скоростта на свързания ЕС вентилатор.
Но как всъщност работи потенциометърът и как подава нужната информация за промяна на скоростта към ЕС вентилатора? Отговорът е изключително лесен: чрез използването на управляващ сигнал (или технически казано: аналогов сигнал). Чрез този сигнал можете да настроите безстъпково скоростта на вентилатора между минимално и максимално зададената скорост. Най-често срещаният тип настройка на сигнала е от 0 до 10 волта.
С други думи: потенциометърът е устройство, което преобразува позицията на въртящата се кнобка в аналогов сигнал (например 0-10 волта), който следва да се използва за настройка на скоростта на вентилатора или за управление на друго устройство. Броят на примерите е безкраен, но в ОВиК индустрията аналоговите сигнали се използват за управление на EC двигатели, електронни регулатори на обороти, задвижки за клапи, задаване на желаната температура в помещението и т.н. Нека разгледаме примера за управление на ЕС мотор в статията, като в него вентилаторът ще стои неподвижно, ако управляващият сигнал е зададен на 0 волта. Когато управляващият сигнал достигне до 10 волта, вентилаторът ще ускори (безстъпково) до максималната скорост.
Различни видове аналогови сигнали за управление на скоростта на вентилатора
В ОВиК индустрията има най-различни видове аналогови сигнали за управление, като всеки един от тях има своите предимства и недостатъци при използването им. Типа устройство, което ще се управлява от сигнала, определя и типа сигнал, като в някои случаи имаме богат избор.
Някои от най-използваните аналогови сигнали са:
- Напрежение (напр. 0—10 волта) – Този тип аналогови сигнали използват различно напрежение, за да разпределят получената информация към вентилатора. ЕС двигателят следва да разпознае вида напрежение от аналоговия сигнал и да определи желаната скорост спрямо сигнала. Този тип аналогов сигнал е изключително популярен в ОВиК индустрията, защото може да се засече и измери посредством волтметър, което пък от своя страна води до разрешаването на редица проблеми, свързани с подаваното напрежение. Недостатъците при използването на аналоговия сигнал е дължината на кабелите, чрез които следва да свържете устройствата, а те трябва да са къси поради електрическото съпротивление на проводниците (при използването на по-дълги кабели, напрежението намалява). Това мигновено води до понижаване на точността на измерване. Ако вземем примера с ЕС двигателя, в този случай ще е невъзможно за скоростта да достигне минималната точка на въртене на вентилатора, ако кабела, през който преминава сигнала, е много дълъг и по този начин сигналът не може да достигне максималната си стойност от 10 волта.
- Електрическо съпротивление (напр. от 0 до 10 kΩ) – Това е може би най-често срещаният начин за установяване на комуникация между устройствата в света на електрониката. Между другото, потенциометърът също може да се използва и като електрически компонент с променлива стойност на съпротивлението (повече за това ще прочетете по-надолу в статията). ЕС двигателят следва да работи на предварително зададената скорост спрямо стойността на съпротивлението на аналоговия сигнал. И все пак, колкото по-дълъг е кабела между потенциометъра и ЕС моторът, толкова по-неточни ще са стойностите и информацията, подадена към вентилатора, затова винаги използвайте по-къси кабели.
- Сигнали за тока (напр. 4—20 мА) — Това са аналогови сигнали, които преобразуват тока, за да изпращат стойности към вентилатора. ЕС двигателят следва да определи подходящата скорост на вентилатора спрямо тока от аналоговия сигнал. Колкото повече милиампера биват отчетени, толкова по-висока следва да е скоростта. В този случай, максималната скорост на двигателя е 20 мА. Ползата от използването на този вид сигнали е, че дори при наличието на по-дълги кабели, точността на измерване не се нарушава. Повишеното съпротивление на кабелите и зададеният ток не се променят. Откриването на възможни проблеми е по-сложно, защото токът е по-труден за измерване от напрежението, но в случай на прекъсване на кабела, стойността мигновено е 0 мА, тъй като минималната стойност на аналоговия сигнал е 4 мА.
- Честотни управляващи сигнали (напр. широчинно-импулсна модулация или съкратено ШИМ) — Този тип аналогови сигнали се наричат още „импулсна модулация“, т.е. носещият сигнал се излъчва под формата на поредица от импулси и се променят параметрите на тази поредица (амплитуда, честота, фаза, широчина). Електродвигателят получава постоянна серия от електрически импулси, като скоростта на електромотора се определя спрямо честотата и продължителността на импулсите. Този вид аналогов сигнал не може да се промени поради увеличаване на електрическото съпротивление или спад в напрежението поради по-дългите свързващи кабели. Необходима е по-усъвършенствана електроника за правилно интерпретиране на импулсната модулация, а откриването на възможни проблеми също не е толкова лесно.
Като заключение можем да приемем, че всеки аналогов сигнал може да прехвърля информация или определени стойности между свързаните в една верига устройства. Разликата между видовете е, че те прехвърлят отчетените стойности по различен начин. Управляващите сигнали на напрежението и съпротивлението са изключително опростени и подходящи за кратки разстояние между свързаните устройства, докато управляващите сигнали на тока и честотата са по-сложни и подходящи за по-дълги разстояния между свързаните устройства.
Потенциометър – универсален електрически компонент
За да се обясни работата на потенциометъра на човек без технически познания, понякога се прави сравнение с кран за вода, тъй като всеки е запознат с това от ежедневието си. В това сравнение напрежението съответства на налягането във водопроводната тръба, а електрическият ток – на водния поток (колко вода се движи). Електрическото съпротивление може да се разглежда като това „колко е тясна“ тръбата.
В този пример потенциометърът е кранът, който отваря или затваря тръбата:
- Отворен кран (ниско съпротивление) = повече течаща вода (висок електрически ток)
- Затворен кран (високо съпротивление) = по-малко течаща вода (нисък електрически ток)
Но потенциометърът, разбира се, няма нищо общо с водата. Той е електронен компонент с три извода, който действа като променлив резистор или делител на напрежение. Състои се от съпротивителен елемент, плъзгащ се или въртящ се контакт (наречен плъзгач) и три извода: два фиксирани извода, свързани към краищата на съпротивителния елемент, и един променлив извод (плъзгач), който се движи по елемента, за да променя съпротивлението и съответно изходното напрежение.
Когато към двата фиксирани извода се подаде напрежение, плъзгачът разделя напрежението въз основа на позицията си върху съпротивителния елемент. Движението на плъзгача променя съпротивлението в единия сегмент на веригата, като едновременно с това променя съпротивлението и в другия. Това регулира напрежението между плъзгача и един от фиксираните изводи.
В обобщение можем да кажем: „Напрежението е натискът, токът е потокът, а съпротивлението е трудността, с която протича потокът. Потенциометърът е просто копче, което променя тази трудност.“ Потенциометърът често се използва в електронни схеми, за да позволи на потребителя лесно да регулира определена стойност. Например: за настройка на силата на звука на радиото или за регулиране на скоростта на вентилатор.
Потенциометърът не генерира електричество; той контролира колко електричество преминава през него. Това електричество трябва да бъде осигурено по някакъв начин. В случай на пасивни потенциометри, електрическият сигнал (обикновено 10 волта) се подава от външно устройство (напр. EC мотор, честотен инвертор и др.). Потенциометърът позволява преминаването на повече или по-малко от това подадено електричество чрез промяна на съпротивлението. Сравнете го с кран за вода. Пасивните потенциометри са прости устройства, при които основният компонент е самият потенциометър.
Съществуват и потенциометри, които могат самостоятелно да генерират сигнал 0-10 волта. Тези устройства понякога се наричат активни потенциометри, защото сами създават сигнала. Те съдържат много повече електронни компоненти. Те интерпретират позицията на копчето и преобразуват подаденото захранващо напрежение в аналогов сигнал. Обикновено предлагат избор между сигнал 0-10 волта, 0-20 mA или PWM сигнал. Това ги прави съвместими с множество видове устройства.
Контролният сигнал (като 0–10 волта) е предназначен да казва на устройствата какво да правят, а не да ги захранва. При интерпретирането на сигнала устройството консумира много малко количество ток. Едно, две или няколко устройства не са проблем, но ако свържете твърде много, те колективно консумират твърде много. Входният импеданс (input impedance) на едно устройство показва колко то „натоварва“ или „изтощава“ сигнала 0-10 волта.
- Висок входен импеданс означава, че устройството почти не консумира нищо. Безопасно е да се свържат много устройства.
- Нисък входен импеданс означава, че устройството консумира повече и ще натовари сигнала значително.
Когато към сигнала 0-10 волта са свързани твърде много устройства, източникът на напрежение на потенциометъра не може повече да поддържа 10 волта. Аналоговият сигнал „пада“ (напр. 10 волта стават 8 волта или по-малко). В резултат на това устройствата получават грешна команда. Например: мотори не могат да достигнат максимална скорост (вместо 10 волта, те получават максимум 8 волта като команда).
Електрическите кабели са направени от мед, която има електрическо съпротивление. Колкото по-дълъг е кабелът, толкова по-високо е съпротивлението и толкова по-трудно преминава токът. Следователно големите дължини на кабелите също имат отрицателно въздействие върху аналоговите сигнали 0-10 волта.
Някои потенциометри са оборудвани с изключително мощен източник на захранване, което ги прави много подходящи за приложения, където трябва да се управляват множество устройства и където има големи дължини на кабелите. Пример за това е моделът SPV-8-010-MF.
Продуктова гама на Sentera: Потенциометри и превключватели за управление
ЕС контролери за безстепенно регулиране на скоростта на вентилатори В ОВК сектора (HVAC) потенциометърът обикновено се използва за управление на скоростта на ЕС мотори. Ето защо той често се нарича ЕС регулатор или ЕС контролер за скорост. Потенциометърът генерира управляващ сигнал (обикновено 0-10 V). Този сигнал предоставя информация на друго устройство (напр. регулатор на скоростта). В този пример потенциометърът „информира“ регулатора за желаната скорост чрез управляващия сигнал. Аналоговият сигнал представлява определена стойност (например: 8 V = 80%). Тази стойност е в диапазон (0-10 V или 0-100%). Потенциометрите или ЕС регулаторите генерират непрекъснат променлив управляващ сигнал, който определя желаната скорост.
ЕС контролери за безстепенно регулиране на скоростта на вентилатори В ОВК сектора (HVAC) потенциометърът обикновено се използва за управление на скоростта на ЕС мотори. Ето защо той често се нарича ЕС регулатор или ЕС контролер за скорост. Потенциометърът генерира управляващ сигнал (обикновено 0-10 V). Този сигнал предоставя информация на друго устройство (напр. регулатор на скоростта). В този пример потенциометърът „информира“ регулатора за желаната скорост чрез управляващия сигнал. Аналоговият сигнал представлява определена стойност (например: 8 V = 80%). Тази стойност е в диапазон (0-10 V или 0-100%). Потенциометрите или ЕС регулаторите генерират непрекъснат променлив управляващ сигнал, който определя желаната скорост.
Гамата на Sentera включва три групи ЕС регулатори, разделени според захранващото напрежение, от което се нуждаят:
1. Ниско захранващо напрежение
Тези потенциометри са изключително подходящи за комбиниране с ЕС мотори, които осигуряват захранване от 10 VDC. Те позволяват свързване както на захранването, така и на аналоговия сигнал чрез един кабел.
Тези потенциометри са изключително подходящи за комбиниране с ЕС мотори, които осигуряват захранване от 10 VDC. Те позволяват свързване както на захранването, така и на аналоговия сигнал чрез един кабел.
Серия SDP-E0US: Изисква захранване в диапазона от 5 до 24 VDC. Типът на изхода може да се задава чрез джъмпер. Минималната и максималната стойност на изходния сигнал се настройват чрез два тримера, разположени зад предния панел.
Серия SDP-M010: Изисква захранване от 24 VDC. Изходният сигнал се настройва чрез копчето на предния панел, което може да бъде дублирано или игнорирано чрез Modbus RTU комуникация. Всички настройки могат да се променят дистанционно. Типично приложение е деактивирането на ръчното управление в определени часове (напр. в училища), като скоростта се задава централно чрез BMS система.
Серия MTP-D010: Изисква захранване от 3 до 15 VDC. Предлагат се в класически корпус. Аналоговият изход може да се настройва между 10% и 100% от подаденото напрежение (напр. от 1 до 10 V).
Серия SDP-M010: Изисква захранване от 24 VDC. Изходният сигнал се настройва чрез копчето на предния панел, което може да бъде дублирано или игнорирано чрез Modbus RTU комуникация. Всички настройки могат да се променят дистанционно. Типично приложение е деактивирането на ръчното управление в определени часове (напр. в училища), като скоростта се задава централно чрез BMS система.
Серия MTP-D010: Изисква захранване от 3 до 15 VDC. Предлагат се в класически корпус. Аналоговият изход може да се настройва между 10% и 100% от подаденото напрежение (напр. от 1 до 10 V).
2. Захранващо напрежение
230 VAC Тези потенциометри изискват 230 VAC захранване. Аналоговият сигнал се свързва чрез отделен кабел. Захранващите кабели (230 VAC) и сигналните кабели трябва винаги да са разделени, за да се предотвратят смущения. Разработени са за устройства, които не осигуряват собствено 10 VDC захранване.
230 VAC Тези потенциометри изискват 230 VAC захранване. Аналоговият сигнал се свързва чрез отделен кабел. Захранващите кабели (230 VAC) и сигналните кабели трябва винаги да са разделени, за да се предотвратят смущения. Разработени са за устройства, които не осигуряват собствено 10 VDC захранване.
3. Пасивни потенциометри 10 kOhm
Тези потенциометри не изискват захранване. Осигуряват променливо съпротивление в диапазона от 0 до 10 kOhm. Свързват се с трижилен кабел. Разликата между продуктите в тази група е единствено в техния корпус.
Тези потенциометри не изискват захранване. Осигуряват променливо съпротивление в диапазона от 0 до 10 kOhm. Свързват се с трижилен кабел. Разликата между продуктите в тази група е единствено в техния корпус.
Превключватели за управление на ЕС мотори или задвижващи механизми за клапи
Тези устройства регулират скоростта на ЕС вентилаторите на стъпки. Докато гореспоменатите потенциометри генерират плавен сигнал, превключвателите на Sentera са предназначени за приложения, където се изисква регулиране в няколко фиксирани стъпки (минимум до максимум). Те разделят аналоговия сигнал 0-10 V на три (регулируеми) стъпки.
Тези устройства регулират скоростта на ЕС вентилаторите на стъпки. Докато гореспоменатите потенциометри генерират плавен сигнал, превключвателите на Sentera са предназначени за приложения, където се изисква регулиране в няколко фиксирани стъпки (минимум до максимум). Те разделят аналоговия сигнал 0-10 V на три (регулируеми) стъпки.
Контролни превключватели за АС мотори с множество намотки
Специфична група АС мотори (напр. в таванни вентилатори) работят на 3 скорости чрез отделни намотки. Тези превключватели са проектирани да управляват точно такива мотори. Всяка намотка съответства на различна скорост: първата е за бавна работа, втората за по-бърза, а третата за пълна мощност. Това е механичен превключвател, който подава 230 VAC към една от трите намотки и няма нищо общо с аналоговите сигнали.
Специфична група АС мотори (напр. в таванни вентилатори) работят на 3 скорости чрез отделни намотки. Тези превключватели са проектирани да управляват точно такива мотори. Всяка намотка съответства на различна скорост: първата е за бавна работа, втората за по-бърза, а третата за пълна мощност. Това е механичен превключвател, който подава 230 VAC към една от трите намотки и няма нищо общо с аналоговите сигнали.