Potansiyometreler ve kontrol anahtarları
Potansiyometre nedir?
Potansiyometre kelimesi bir yandan bir elektronik bileşenin adıdır. Diğer yandan, EC motorlar için bir hız kontrol cihazının da adıdır. Bu tür bir hız kontrol cihazında genellikle elektronik bileşen kullanılır. Her iki durumda da 'potansiyometre' kelimesi bir şeyin sonsuz değişken olarak ayarlanabileceğini ifade eder.
Potansiyometre kelimesi bir yandan bir elektronik bileşenin adıdır. Diğer yandan, EC motorlar için bir hız kontrol cihazının da adıdır. Bu tür bir hız kontrol cihazında genellikle elektronik bileşen kullanılır. Her iki durumda da 'potansiyometre' kelimesi bir şeyin sonsuz değişken olarak ayarlanabileceğini ifade eder.
EC motorlar için hız kontrol cihazı
Bir EC motoru, dahili bir hız kontrol cihazına sahip bir AC motorunun birleşimi olarak görülebilir (bkz. AC ve EC motorları makalesi). Bu dahili hız kontrol cihazı, istenen motor
hızı hakkında bilgiye ihtiyaç duyar. Potansiyometre, istenen motor hızını EC motoruna iletmek için bir seçeneklerden biridir. Bu nedenle, potansiyometre bazen EC motorları için bir hız kontrol cihazı olarak da tanımlanır. Gerçek hız kontrol cihazı aslında EC motoruna entegre edilmiştir, potansiyometre ise istenen hızın manuel olarak ayarlanabileceği cihazdır. Bir potansiyometre kullanarak, bir EC motorunun hızı sonsuz değişkenlikte ayarlanabilir.
Bir EC motoru, dahili bir hız kontrol cihazına sahip bir AC motorunun birleşimi olarak görülebilir (bkz. AC ve EC motorları makalesi). Bu dahili hız kontrol cihazı, istenen motor
hızı hakkında bilgiye ihtiyaç duyar. Potansiyometre, istenen motor hızını EC motoruna iletmek için bir seçeneklerden biridir. Bu nedenle, potansiyometre bazen EC motorları için bir hız kontrol cihazı olarak da tanımlanır. Gerçek hız kontrol cihazı aslında EC motoruna entegre edilmiştir, potansiyometre ise istenen hızın manuel olarak ayarlanabileceği cihazdır. Bir potansiyometre kullanarak, bir EC motorunun hızı sonsuz değişkenlikte ayarlanabilir.Ama bu nasıl çalışıyor? Potansiyometre, EC motorunun ne kadar hızlı döneceğini nasıl bildirebilir? Basit: elektriksel bir sinyal aracılığıyla. Teknik terimlerle buna analog sinyal denir. Bu, bu elektriksel sinyalin minimum ve maksimum değerler arasında sürekli değişken olarak ayarlanabileceği anlamına gelir. En yaygın kullanılan analog sinyal 0 ile 10 Volt arasındadır. 0 Volt ile 10 Volt arasında değişebilir.
Başka bir deyişle, potansiyometre, döner düğmenin pozisyonunu bir analog sinyale (örneğin 0-10 Volt) çeviren bir cihazdır. Bu analog sinyal, başka bir cihazı kontrol etmek için kullanılabilir. Örneklerin sayısı sonsuzdur, ancak HVAC dünyasında analog sinyaller, EC motorları, değişken hız kontrol cihazları, vana kanadı pozisyonlaması, istenen sıcaklığın ayarlanması vb. gibi işlemleri kontrol etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede EC motorunun kontrol edilmesi örneğini kullanmaya devam edeceğiz. Bu örnekte, kontrol sinyali 0 Volt olduğunda fan duracaktır. Kontrol sinyali (sonsuz değişken) 10 Volt'a yükseldiğinde, fan maksimum hıza (sonsuz değişken) ulaşana kadar hızlanacaktır; bu hız 10 Volt'ta elde edilir.
Farklı türde analog sinyaller
Pratikte, kendi avantajları ve dezavantajları ile birçok farklı türde analog sinyal vardır. Analog sinyal ile kontrol edilecek cihaz, hangi sinyal türünün gerektiğini belirler. Bazı durumlarda, birden fazla seçenek bulunmaktadır.
Pratikte, kendi avantajları ve dezavantajları ile birçok farklı türde analog sinyal vardır. Analog sinyal ile kontrol edilecek cihaz, hangi sinyal türünün gerektiğini belirler. Bazı durumlarda, birden fazla seçenek bulunmaktadır.
Burada en yaygın kullanılan analog sinyalleri listeliyoruz:
1. Voltaj sinyalleri (örneğin 0-10 Volt): Bu analog sinyaller, bilgiyi iletmek için farklı bir voltaj veya potansiyel kullanır. EC motor, analog sinyalin voltaj seviyesini algılar ve buna dayanarak istenen motor hızını belirler. Bu tür bir analog sinyal çok popülerdir çünkü sinyalin değeri bir voltmetre ile kolayca ölçülebilir. Bu, sorun giderme işlemini çok daha kolay hale getirir. Dezavantajı ise kablo uzunluğunun sınırlı tutulması gerektiğidir. Kabloların elektriksel direnci nedeniyle, uzun kablo uzunluklarında bir voltaj düşüşü olacaktır (kablonun başında 10 Volt olan voltaj, kablonun sonunda artık 10 Volt olmayacaktır). Bu durum, daha düşük doğruluğa neden olur. EC motor örneğinde, potansiyometre ile EC motor arasındaki analog sinyal kablosu çok uzun ise maksimum fan hızına ulaşmak mümkün olmayacaktır. Bunun nedeni, uzun kablodaki voltaj düşüşü nedeniyle analog kontrol sinyalinin maksimum 10 Volt değerine ulaşamamasıdır.
1. Voltaj sinyalleri (örneğin 0-10 Volt): Bu analog sinyaller, bilgiyi iletmek için farklı bir voltaj veya potansiyel kullanır. EC motor, analog sinyalin voltaj seviyesini algılar ve buna dayanarak istenen motor hızını belirler. Bu tür bir analog sinyal çok popülerdir çünkü sinyalin değeri bir voltmetre ile kolayca ölçülebilir. Bu, sorun giderme işlemini çok daha kolay hale getirir. Dezavantajı ise kablo uzunluğunun sınırlı tutulması gerektiğidir. Kabloların elektriksel direnci nedeniyle, uzun kablo uzunluklarında bir voltaj düşüşü olacaktır (kablonun başında 10 Volt olan voltaj, kablonun sonunda artık 10 Volt olmayacaktır). Bu durum, daha düşük doğruluğa neden olur. EC motor örneğinde, potansiyometre ile EC motor arasındaki analog sinyal kablosu çok uzun ise maksimum fan hızına ulaşmak mümkün olmayacaktır. Bunun nedeni, uzun kablodaki voltaj düşüşü nedeniyle analog kontrol sinyalinin maksimum 10 Volt değerine ulaşamamasıdır.
2.Elektrik direnci (örneğin 0'dan 10 kΩ'ye): Bu, elektronik dünyasında bir değeri iletmenin en bilinen yoludur. Bu arada, potansiyometre de değişken direnç değerine sahip bir elektronik bileşendir - bu makalenin ilerleyen kısımlarında daha fazlasını öğreneceksiniz. EC motor ile örneğimize geri dönelim. EC motor, analog sinyalin direnç değerine dayalı olarak istenen motor hızını belirleyecektir. Burada da, potansiyometre ile EC motor arasında daha uzun bir kablo uzunluğu, kablonun artan elektrik direnci nedeniyle doğruluğun azalmasına yol açacaktır. Eğer iki cihaz arasındaki kablo uzunluğu kısa tutulabilirse, bu basit ve uygun maliyetli bir çözüm olacaktır.
3.Mevcut sinyaller (örneğin, 4-20 mA): Bir değeri iletmek için elektrik akımını değiştiren analog sinyallerdir. EC motor, analog sinyalin akımına göre motor hızını belirleyecektir. Tespit edilen mA miktarı arttıkça motor hızı da artar. Bu örnekte, 20 mA maksimum motor hızına karşılık gelir. Buradaki büyük avantaj, kablo uzunluğu arttığından dolayı herhangi bir doğruluk kaybı yaşanmamasıdır. Kablonun artan elektriksel direnci, analog sinyal tarafından telafi edilecek ve istenen akıma ulaşılacaktır. Bir kablo arızası da tespit edilebilir (0 mA yalnızca bir kablo arızası durumunda meydana gelebilir, çünkü analog sinyalin minimum değeri 4 mA'dir). Olası hataların tespit edilmesi daha karmaşıktır çünkü akımı ölçmek, voltajdan daha zordur.
4.Frekans sinyalleri (örneğin, Darbe Genişliği Modülasyonu veya PWM): Bu tür bir analog sinyal, aynı zamanda bir darbe zinciri olarak da adlandırılır. Bu, aynı genlikte (voltaj) sabit bir dizi darbedir. Fark, darbelerin frekansında ve genişliğindedir. EC motoru, sabit bir elektrik darbe dizisi alır. Motor hızı, darbelerin frekansı ve süresine göre belirlenir. Bu tür bir analog sinyal, artan elektrik direncine veya daha uzun kablo uzunluklarından kaynaklanan voltaj düşüşlerine karşı duyarlı değildir. Darbe zincirini doğru bir şekilde yorumlamak için daha gelişmiş elektronikler gereklidir ve olası hataların tespit edilmesi de daha zor.
Sonunda, bu analog sinyallerin hepsi aynı şeyi yapar: farklı cihazlar arasında belirli bir değeri iletmek veya iletişim kurmaktır. Bu analog sinyal türleri arasındaki fark, aynı mesajı farklı bir dilde iletmek olarak görülebilir.
Özetle: Voltaj sinyalleri ve elektrik direnci basittir ve daha kısa mesafeler için uygundur, akım ve frekans sinyalleri ise daha karmaşıktır ve daha uzun mesafeler için daha uygundur.
Elektronik bileşen 'Potansiyometre'
Teknik geçmişi olmayan birine potansiyometrenin çalışmasını anlatmak için bazen su musluğu örneği verilir, çünkü bu herkesin günlük hayatından aşina olduğu bir durumdur. Bu benzetmede voltaj su borusundaki basınca, elektrik akımı ise suyun akışına (hareket eden su miktarı) karşılık gelir. Elektriksel direnç ise su borusunun "ne kadar dar" olduğu şeklinde görülebilir.
Bu örnekte potansiyometre, su borusunu açan veya kapatan musluktur:
- Açık musluk (düşük direnç) = Daha fazla akan su (yüksek elektrik akımı)
- Kapalı musluk (yüksek direnç) = Daha az akan su (düşük elektrik akımı)
Ancak bir potansiyometrenin elbette suyla hiçbir ilgisi yoktur. Potansiyometre, değişken bir direnç veya voltaj bölücü olarak görev yapan üç terminalli bir elektronik bileşendir. Bir direnç elemanı, kayan veya dönen bir kontak (wiper/fırça denir) ve üç terminalden oluşur: İki sabit terminal direnç elemanının uçlarına bağlıdır. Bir değişken terminal (fırça) ise direnci ve dolayısıyla voltaj çıkışını değiştirmek için direnç elemanı boyunca kayar veya döner.
İki sabit terminal arasına bir voltaj uygulandığında, fırça bu voltajı direnç elemanı üzerindeki konumuna göre böler. Fırçayı hareket ettirmek, devrenin bir bölümündeki direnci değiştirirken eş zamanlı olarak diğer bölümdeki direnci de değiştirir. Bu da fırça ile sabit terminallerden biri arasındaki voltajı ayarlar.
Özetle şunu söyleyebiliriz: "Voltaj itici güçtür, akım akıştır ve direnç bu akışın ne kadar zor olduğudur. Potansiyometre ise sadece bu zorluğu değiştiren bir düğmedir." Potansiyometreler, kullanıcının belirli bir değeri kolayca ayarlamasını sağlamak için elektronik devrelerde sıkça kullanılır. Örneğin: Radyonun sesini açmak veya fan hızını ayarlamak gibi.
Bir potansiyometre elektrik üretmez; ne kadar elektriğin geçmesine izin verileceğini kontrol eder. Bu elektriğin bir şekilde beslenmesi gerekir. Pasif (beslemesiz) potansiyometrelerde, elektrik sinyali (genellikle 10 Volt) harici bir cihaz (örneğin bir EC motor, frekans konvertörü vb.) tarafından sağlanır. Potansiyometre, elektriksel direnci değiştirerek bu sağlanan elektriğin daha az veya daha çok geçmesine izin verir. Bunu yine su musluğuna benzetebilirsiniz. Pasif potansiyometreler, ana elektronik bileşenin potansiyometrenin kendisi olduğu basit cihazlardır.
Ayrıca bağımsız olarak 0-10 Volt sinyali üretebilen potansiyometreler de mevcuttur. Bu cihazlar, 0-10 Volt sinyalini kendileri ürettikleri için bazen aktif potansiyometreler olarak adlandırılır. Bunlar çok daha fazla elektronik bileşene sahiptir. Düğmenin konumunu yorumlar ve sağlanan besleme voltajını analog bir sinyale dönüştürürler. Genellikle 0-10 Volt, 0-20 mA veya PWM sinyali arasında seçim yapma imkanı sunarlar. Bu da onları birden fazla cihaz türüyle uyumlu hale getirir.
Bir kontrol sinyali (0-10 Volt gibi), cihazları beslemek için değil, onlara ne yapacaklarını söylemek içindir. Cihaz, 0-10 Volt sinyalini yorumlarken çok küçük bir miktar akım çeker. Bir, iki veya birkaç cihaz sorun teşkil etmez, ancak çok fazla cihaz bağlarsanız, toplamda çok fazla akım çekerler. Bir cihazın giriş empedansı (input impedance), o cihazın 0-10 Volt sinyalini ne kadar "yüklediğini" veya "tükettiğini" gösterir.
- Yüksek giriş empedansı, cihazın neredeyse hiçbir şey çekmediği anlamına gelir. Birçok cihazı bağlamak güvenlidir.
- Düşük giriş empedansı, cihazın daha fazla çektiği anlamına gelir. Sinyali daha fazla yükleyecek veya tüketecektir.
0-10 Volt sinyaline çok fazla cihaz bağlandığında, potansiyometrenin voltaj kaynağı artık 10 Volt'u koruyamaz. Analog sinyal "çöker" (örneğin 10 Volt, 8 Volt veya daha altına düşer). Sonuç olarak cihazlar yanlış komut alır. Örneğin: Motorlar artık maksimum hıza ulaşamaz (10 Volt yerine komut olarak maksimum 8 Volt alırlar).
Elektrik kabloları bakırdan yapılır ve bu malzemenin bir elektriksel direnci vardır. Kablo ne kadar uzunsa, direnç o kadar yüksek olur ve elektrik akımının içinden geçmesi o kadar zorlaşır. Bu nedenle, uzun kablo mesafeleri de analog 0-10 Volt sinyalleri üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir.
Bazı potansiyometreler son derece güçlü bir güç kaynağı ile donatılmıştır, bu da onları birden fazla cihazın kontrol edilmesi gereken ve uzun kablo mesafelerinin bulunduğu uygulamalar için son derece uygun hale getirir. Buna bir örnek SPV-8-010-MF modelidir.
Sentera ürün yelpazesi potansiyometreler ve kontrol anahtarları
Sürekli değişken fan hızı kontrolü için EC fan kontrol cihazları
Bir potansiyometre, HVAC işinde EC motorlarının hızını kontrol etmek için genellikle kullanılır. Bu yüzden EC fan hız kontrolörü veya EC fan kontrolörleri olarak da adlandırılır. Potansiyometre, bir kontrol sinyali (genellikle 0-10 Volt) üretir. Bu kontrol sinyali, başka bir cihaza (örneğin fan hız kontrolörü) bilgi sağlar. Bu örnekte, potansiyometre kontrol sinyali aracılığıyla fan hız kontrolörüne istenen fan hızını 'bildirir'. Analog bir sinyal belirli bir değeri temsil edebilir (örneğin: 8 Volt = %80). Bu değer, bir aralık içinde yer alır (0-10 Volt veya 0 - 100%). Potansiyometreler veya EC fan hız kontrolörleri, istenen fan hızını tanımlamak için kullanılabilecek sürekli değişken bir kontrol sinyali üretir.
Bir potansiyometre, HVAC işinde EC motorlarının hızını kontrol etmek için genellikle kullanılır. Bu yüzden EC fan hız kontrolörü veya EC fan kontrolörleri olarak da adlandırılır. Potansiyometre, bir kontrol sinyali (genellikle 0-10 Volt) üretir. Bu kontrol sinyali, başka bir cihaza (örneğin fan hız kontrolörü) bilgi sağlar. Bu örnekte, potansiyometre kontrol sinyali aracılığıyla fan hız kontrolörüne istenen fan hızını 'bildirir'. Analog bir sinyal belirli bir değeri temsil edebilir (örneğin: 8 Volt = %80). Bu değer, bir aralık içinde yer alır (0-10 Volt veya 0 - 100%). Potansiyometreler veya EC fan hız kontrolörleri, istenen fan hızını tanımlamak için kullanılabilecek sürekli değişken bir kontrol sinyali üretir.
Sentera ürün yelpazesi, üç grup EC fan hızı kontrol cihazı içermektedir. Bu gruplar, potansiyometrenin çalışması için gerekli olan besleme gerilimine göre ayrılmıştır:
1. Düşük besleme voltajı
Bu potansiyometreler, 10 Volt DC (veya benzeri) besleme gerilimi sağlayan EC motorlarla kombinasyon için son derece uygundur. Hem besleme gerilimini hem de analog kontrol sinyalini tek bir kablo aracılığıyla bağlama imkanı sunar.
SDP-E0US serisi, 5 ila 24 VDC aralığında bir besleme gerilimine ihtiyaç duyar. Çıkış tipi, bir jumper'ın konumunu değiştirerek ayarlanabilir. Analog çıkış sinyalinin minimum ve maksimum değeri iki trimmer ile ayarlanabilir. Jumper ve her iki trimmer, potansiyometrenin ön panelinin arkasında, kabloların bağlandığı yerde bulunabilir.
1. Düşük besleme voltajı
Bu potansiyometreler, 10 Volt DC (veya benzeri) besleme gerilimi sağlayan EC motorlarla kombinasyon için son derece uygundur. Hem besleme gerilimini hem de analog kontrol sinyalini tek bir kablo aracılığıyla bağlama imkanı sunar.
SDP-E0US serisi, 5 ila 24 VDC aralığında bir besleme gerilimine ihtiyaç duyar. Çıkış tipi, bir jumper'ın konumunu değiştirerek ayarlanabilir. Analog çıkış sinyalinin minimum ve maksimum değeri iki trimmer ile ayarlanabilir. Jumper ve her iki trimmer, potansiyometrenin ön panelinin arkasında, kabloların bağlandığı yerde bulunabilir.
SDP-M010 serisi 24 VDC besleme gerilimine ihtiyaç duyar. Ön paneldeki knop ile analog çıkış sinyali ayarlanabilir. Gerekirse, bu knop Modbus RTU iletişimi ile geçersiz kılınabilir. Modbus RTU iletişimi aracılığıyla geçersiz kılma işlemi aktif olduğunda, analog çıkış sinyali ilgili Modbus tutma kaydındaki bilgilere bağlı olarak değişecektir. Ön paneldeki knop, geçersiz kılma sırasında devre dışı bırakılır. Analog çıkış sinyalini ayarlamanın yanı sıra, tüm potansiyometre ayarları Modbus RTU iletişimi aracılığıyla ayarlanabilir. Tipik bir uygulama, günün belirli anlarında ön paneldeki knopun geçersiz kılınmasıdır. Örneğin bir okul binasında. EC fan hızı uzaktan (BMS sistemi veya merkezi bir bilgisayar aracılığıyla) ayarlanabilirken, ön paneldeki düğme devre dışı bırakılmıştır.
MTP-D010 serileri 3 ile 15 VDC arasında bir besleme gerilimi gerektirir. Bu potansiyometreler hala klasik kasa tipinde gelir. Analog çıkış sinyali, sağlanan gerilimin %10 ile %100'ü arasında ayarlanabilir. Örneğin, bu potansiyometre 10 VDC'lik bir besleme gerilimine bağlanırsa, analog çıkış sinyali 1 ile 10 VDC arasında ayarlanabilir. Eğer fan hızı maksimum değeri çok yüksekse, örneğin 1 ile 8 Volt'a kadar azaltılabilir.
2. 230 VAC besleme voltajı
Bu potansiyometreler 230 VAC besleme voltajı gerektirir. Analogue sinyal ayrı bir kablo ile bağlanabilir. Enerji kabloları (230 VAC) ve kontrol sinyali kabloları her zaman ayrılmalı, böylece parazit önlenmelidir. Bu potansiyometreler, potansiyometre için 10 Volt DC (veya benzeri) besleme voltajı sağlamayan cihazlar için analog bir sinyal üretmek amacıyla geliştirilmiştir.
3. Güçsüz potansiyometreler 10 kOhm
Bu potansiyometreler bir güç kaynağına ihtiyaç duymaz. 0 ile 10 kilo Ohm (0 ile 10.000 Ohm) aralığında değişken bir direnç değeri sunarlar. Bu, bu potansiyometrelerin üç tel ile bağlanmasını mümkün kılar. Bu grup ürünler arasındaki tek fark, muhafazalarıdır.
EC motorlar veya damper aktüatörleri için kontrol anahtarları
Bu cihazlar EC fan hızını adımlarla düzenler. Yukarıda bahsedilen potansiyometreler sürekli değişken bir sinyal üretir. Ancak, kullanıcının fan hızını sürekli değişken değil, minimumdan maksimuma birkaç adımda düzenlemek istediği belirli uygulamalar vardır. Bu uygulamalar için Sentera kontrol anahtarları kullanılabilir. Kontrol anahtarları 3 adımda bir kontrol sinyali üretir. Analog 0-10 Volt sinyalini üç (ayarla değiştirilebilir) adımda böler. Bu, fan hızını üç adımda ayarlamayı mümkün kılar.
Bu cihazlar EC fan hızını adımlarla düzenler. Yukarıda bahsedilen potansiyometreler sürekli değişken bir sinyal üretir. Ancak, kullanıcının fan hızını sürekli değişken değil, minimumdan maksimuma birkaç adımda düzenlemek istediği belirli uygulamalar vardır. Bu uygulamalar için Sentera kontrol anahtarları kullanılabilir. Kontrol anahtarları 3 adımda bir kontrol sinyali üretir. Analog 0-10 Volt sinyalini üç (ayarla değiştirilebilir) adımda böler. Bu, fan hızını üç adımda ayarlamayı mümkün kılar.
Birden fazla sargılı AC motorlar için kontrol anahtarları
Çok spesifik bir AC motor grubu benzer bir şekilde çalışır. Bunlar, örneğin, tavan ventilatörlerinde kullanılan 3 hız kademesine sahip motorlardır. Bu kontrol anahtarları grubu, 3 ayrı motor sargısıyla AC motorları kontrol etmek için tasarlanmıştır. Her sargı, motorun farklı bir hızda dönmesini sağlar. Birinci sargı enerjilendiğinde, motor yavaşça dönmeye başlar. İkinci sargı enerjilendiğinde, motor biraz daha hızlı döner. Üçüncü sargı enerjilendiğinde, motor tam hızda çalışır. Bu tür AC motorları kontrol etmek için, 230 VAC besleme gerilimini üç motor sargısından birine bağlayan bir mekanik anahtara ihtiyaç vardır. Açık olmak gerekirse, bu kontrol anahtarları grubunun analojik sinyallerle hiçbir ilgisi yoktur.
Çok spesifik bir AC motor grubu benzer bir şekilde çalışır. Bunlar, örneğin, tavan ventilatörlerinde kullanılan 3 hız kademesine sahip motorlardır. Bu kontrol anahtarları grubu, 3 ayrı motor sargısıyla AC motorları kontrol etmek için tasarlanmıştır. Her sargı, motorun farklı bir hızda dönmesini sağlar. Birinci sargı enerjilendiğinde, motor yavaşça dönmeye başlar. İkinci sargı enerjilendiğinde, motor biraz daha hızlı döner. Üçüncü sargı enerjilendiğinde, motor tam hızda çalışır. Bu tür AC motorları kontrol etmek için, 230 VAC besleme gerilimini üç motor sargısından birine bağlayan bir mekanik anahtara ihtiyaç vardır. Açık olmak gerekirse, bu kontrol anahtarları grubunun analojik sinyallerle hiçbir ilgisi yoktur.