¿Qué es un potenciómetro?
La palabra potenciómetro es, por un lado, el nombre de un componente electrónico. Por otro lado, también es el nombre de un controlador de velocidad para motores EC. En dicho controlador de velocidad, el componente electrónico generalmente se utiliza. En ambos casos, la palabra "potenciómetro" indica que algo puede ser ajustado de forma infinitamente variable.
Controlador de velocidad para motores EC
Un motor EC se puede ver como la combinación de un motor de corriente alterna (AC) con un controlador de velocidad integrado (ver también el artículo "Motores AC versus EC"). Este controlador de velocidad integrado necesita información sobre la velocidad deseada del motor. Un potenciómetro es una de las opciones para comunicar la velocidad deseada al motor EC. Por eso, a veces, un potenciómetro también se describe como un controlador de velocidad para motores EC. El verdadero controlador de velocidad está integrado en el motor EC, mientras que el potenciómetro es el dispositivo con el cual se puede ajustar manualmente la velocidad deseada. Usando un potenciómetro, la velocidad de un motor EC se puede ajustar de manera infinitamente variable.
¿Pero cómo funciona eso? ¿Cómo puede el potenciómetro informar al motor EC qué tan rápido debe girar? Simple: a través de una señal eléctrica. En jerga técnica, esto se llama una señal analógica. Esto significa que esta señal eléctrica puede ajustarse de forma continua entre el valor mínimo y el máximo. La señal analógica más comúnmente utilizada es de 0 a 10 Voltios. Puede variar entre 0 Voltios y 10 Voltios.
En otras palabras, el potenciómetro es un dispositivo que traduce la posición del botón giratorio en una señal analógica (por ejemplo, 0-10 Voltios). Esta señal analógica puede ser utilizada para controlar otro dispositivo. El número de ejemplos es interminable, pero en el mundo de la climatización (HVAC), las señales analógicas se usan ampliamente para controlar motores EC, controladores de velocidad variable, posicionamiento de las palas de las válvulas, ajuste de la temperatura deseada, etc. En este artículo, seguiremos utilizando el ejemplo del control del motor EC. En este ejemplo, el ventilador permanecería parado si la señal de control es de 0 Voltios. Cuando la señal de control (variable de forma continua) aumenta a 10 Voltios, el ventilador acelerará (de forma variable) hasta alcanzar la velocidad máxima, la cual se alcanza a 10 Voltios.
Diferentes tipos de señales analógicas
En la práctica, existen muchos tipos diferentes de señales analógicas, cada una con sus propias ventajas y desventajas. El dispositivo que se va a controlar mediante la señal analógica determina qué tipo de señal es necesario. En algunos casos, hay múltiples opciones disponibles.
Aquí enumeramos las señales analógicas más comúnmente utilizadas:
- Señales de voltaje (por ejemplo, 0-10 Voltios):
Estas señales analógicas utilizan un voltaje o potencial diferente para transmitir la información. El motor EC detectará el nivel de voltaje de la señal analógica y determinará la velocidad deseada del motor en base a ello. Esta forma de señal analógica es muy popular porque el valor de la señal puede ser fácilmente medido con un voltímetro, lo que facilita la localización de problemas.
La desventaja es que la longitud del cable debe permanecer limitada. Debido a la resistencia eléctrica de los cables, habrá una caída de voltaje con longitudes de cable más largas (10 Voltios al principio del cable ya no serán 10 Voltios al final del cable). Esto resulta en una menor precisión. En el ejemplo del motor EC, será imposible alcanzar la velocidad máxima del ventilador si el cable de la señal analógica entre el potenciómetro y el motor EC es demasiado largo. La razón es que la señal de control analógica no puede alcanzar su valor máximo de 10 Voltios debido a la caída de voltaje en el cable largo. - Resistencia eléctrica (por ejemplo, 0 a 10 kΩ):
Esta es la forma más conocida de comunicar un valor en el mundo de la electrónica. Por cierto, un potenciómetro también es un componente electrónico con valor de resistencia variable, sobre lo cual hablaremos más adelante en este artículo. Volviendo a nuestro ejemplo con el motor EC, el motor EC determinará la velocidad deseada del motor en base al valor de la resistencia de la señal analógica.
Aquí también, una longitud de cable más larga entre el potenciómetro y el motor EC resultará en una menor precisión debido al aumento de la resistencia eléctrica del cable. Si la longitud del cable entre ambos dispositivos se puede mantener corta, esta es una solución simple y rentable. - Señales de corriente (por ejemplo, 4-20 mA):
Las señales analógicas que varían la corriente eléctrica para comunicar un valor. El motor EC determinará la velocidad del motor en base a la corriente de la señal analógica. Cuantos más mA se detecten, mayor será la velocidad del motor. En este ejemplo, 20 mA corresponde con la velocidad máxima del motor.
La gran ventaja aquí es que no se pierde precisión en caso de que aumente la longitud del cable. La resistencia eléctrica aumentada del cable será compensada por la señal analógica, y se alcanzará la corriente deseada. También se puede detectar una rotura de cable (0 mA solo puede ocurrir en caso de una rotura de cable, ya que el valor mínimo de la señal analógica es 4 mA). Sin embargo, detectar posibles errores es más complejo, ya que la corriente es más difícil de medir que el voltaje. - Señales de frecuencia (por ejemplo, Modulación por Ancho de Pulsos o PWM):
Este tipo de señal analógica también se llama tren de pulsos. Es una serie constante de pulsos con la misma amplitud (voltaje). La diferencia radica en la frecuencia y el ancho de los pulsos. El motor EC recibe una serie constante de pulsos eléctricos. La velocidad del motor se determina en función de la frecuencia y la duración de los pulsos.
Esta forma de señal analógica no es sensible al aumento de la resistencia eléctrica ni a las caídas de voltaje debido a la longitud del cable. Se necesitan componentes electrónicos más avanzados para interpretar correctamente el tren de pulsos, y detectar posibles errores también es más complicado.
Al final, todas estas señales analógicas hacen lo mismo: transmiten o comunican un valor determinado entre diferentes dispositivos. La diferencia entre estos tipos de señales analógicas se puede ver como comunicar el mismo mensaje en diferentes idiomas.
En resumen: las señales de voltaje y de resistencia eléctrica son simples y adecuadas para distancias cortas, mientras que las señales de corriente y frecuencia son más complejas y más adecuadas para distancias más largas.
En resumen: las señales de voltaje y de resistencia eléctrica son simples y adecuadas para distancias cortas, mientras que las señales de corriente y frecuencia son más complejas y más adecuadas para distancias más largas.
El componente electrónico 'Potenciómetro'
Un potenciómetro es un componente electrónico con resistencia variable que se utiliza para ajustar voltajes en circuitos eléctricos. Está compuesto por una resistencia con un terminal fijo, un terminal de salida variable y un terminal de entrada. A medida que se gira el eje del potenciómetro, el terminal variable cambia su posición a lo largo de la resistencia, lo que varía la cantidad de voltaje que se pasa a través de él. Esto permite ajustar, por ejemplo, el volumen de un altavoz, la velocidad de un motor EC o cualquier otro parámetro que dependa de un valor variable.
El potenciómetro se usa comúnmente en aplicaciones donde se necesita un ajuste manual de una señal, como en controles de volumen en dispositivos electrónicos, control de luz en dimmers o, como en el caso de los motores EC, para ajustar la velocidad del motor.
En términos de funcionamiento, un potenciómetro actúa como un divisor de voltaje, proporcionando una salida proporcional al valor ajustado por el usuario.
La gama de productos Sentera de potenciómetros y interruptores de control
Controladores de ventiladores EC para control de velocidad variable continua
Un potenciómetro se utiliza típicamente para controlar la velocidad de los motores EC en el sector HVAC. Es por eso que también se le conoce como controlador de velocidad de ventiladores EC o controladores de ventiladores EC. El potenciómetro genera una señal de control (típicamente de 0 a 10 Voltios). Esta señal de control proporciona información a otro dispositivo (por ejemplo, un controlador de velocidad de ventiladores). En este ejemplo, el potenciómetro "informa" al controlador de velocidad del ventilador sobre la velocidad solicitada a través de la señal de control.
Una señal analógica puede representar un valor determinado (por ejemplo: 8 Voltios = 80%). Este valor se encuentra dentro de un rango (0-10 Voltios o 0 - 100%). Los potenciómetros o controladores de velocidad de ventiladores EC generan una señal de control variable de forma continua que puede ser utilizada para definir la velocidad del ventilador solicitada.
Una señal analógica puede representar un valor determinado (por ejemplo: 8 Voltios = 80%). Este valor se encuentra dentro de un rango (0-10 Voltios o 0 - 100%). Los potenciómetros o controladores de velocidad de ventiladores EC generan una señal de control variable de forma continua que puede ser utilizada para definir la velocidad del ventilador solicitada.
La gama de productos de Sentera incluye tres grupos de controladores de velocidad de ventiladores EC. Estos grupos se dividen según el voltaje de suministro que el potenciómetro necesita para funcionar:
1. Bajo voltaje de alimentación
Estos potenciómetros son extremadamente adecuados para su combinación con motores de corriente continua (EC) que proporcionan un voltaje de alimentación de 10 V DC (o similar). Ofrecen la posibilidad de conectar tanto el voltaje de alimentación como la señal de control analógica a través de un solo cable.
Estos potenciómetros son extremadamente adecuados para su combinación con motores de corriente continua (EC) que proporcionan un voltaje de alimentación de 10 V DC (o similar). Ofrecen la posibilidad de conectar tanto el voltaje de alimentación como la señal de control analógica a través de un solo cable.
- La serie SDP-E0US requiere un voltaje de alimentación en el rango de 5 a 24 VDC. El tipo de salida se puede ajustar cambiando la posición de un puente. El valor mínimo y máximo de la señal de salida analógica se puede ajustar mediante dos potenciómetros. El puente y ambos potenciómetros se encuentran detrás del panel frontal del potenciómetro, donde se conectan los cables.
- La serie SDP-M010 requiere un voltaje de alimentación de 24 VDC. A través del botón en el panel frontal, se puede ajustar la señal de salida analógica. Si es necesario, este botón puede ser anulado por la comunicación Modbus RTU. Si la anulación a través de la comunicación Modbus RTU está activa, la señal de salida analógica seguirá la información en el registro de retención Modbus correspondiente. El botón en el panel frontal se desactiva durante la anulación. Además de ajustar la señal de salida analógica, todos los ajustes del potenciómetro se pueden modificar a través de la comunicación Modbus RTU. Una aplicación típica es anular el botón en el panel frontal durante ciertos momentos del día. Por ejemplo, en un edificio escolar. La velocidad del ventilador EC se puede ajustar de forma remota (a través del sistema BMS o una computadora central) mientras que el botón en el panel frontal está desactivado.
- La serie MTP-D010 requiere un voltaje de alimentación en el rango de 3 a 15 VDC. Estos potenciómetros aún vienen en el tipo de caja clásica. La señal de salida analógica se puede ajustar entre el 10 % y el 100 % del voltaje suministrado. Por ejemplo, si este potenciómetro está conectado a un voltaje de alimentación de 10 VDC, la señal de salida analógica se puede ajustar en el rango de 1 a 10 VDC. Si la velocidad del ventilador es demasiado alta en su valor máximo, se puede reducir a un rango de 1 a 8 Voltios, por ejemplo.
2. Voltaje de alimentación de 230 VAC
Estos potenciómetros requieren un voltaje de alimentación de 230 VAC. La señal analógica se puede conectar a través de un cable separado. Los cables de alimentación (230 VAC) y los cables de señal de control deben estar siempre separados para evitar interferencias. Estos potenciómetros fueron desarrollados para generar una señal analógica para dispositivos que no proporcionan un voltaje de alimentación de 10 V DC (o similar) para el potenciómetro.
Estos potenciómetros requieren un voltaje de alimentación de 230 VAC. La señal analógica se puede conectar a través de un cable separado. Los cables de alimentación (230 VAC) y los cables de señal de control deben estar siempre separados para evitar interferencias. Estos potenciómetros fueron desarrollados para generar una señal analógica para dispositivos que no proporcionan un voltaje de alimentación de 10 V DC (o similar) para el potenciómetro.
3. Unpowered potentiometers 10 kOhm
Estos potenciómetros no requieren una fuente de alimentación. Ofrecen un valor de resistencia variable en el rango de 0 a 10 kilo ohmios (0 a 10,000 ohmios). Esto hace posible conectar estos potenciómetros con un cable de tres hilos. La única diferencia entre los productos de este grupo es su caja.
Estos potenciómetros no requieren una fuente de alimentación. Ofrecen un valor de resistencia variable en el rango de 0 a 10 kilo ohmios (0 a 10,000 ohmios). Esto hace posible conectar estos potenciómetros con un cable de tres hilos. La única diferencia entre los productos de este grupo es su caja.
Control switches for EC motors or damper actuators
Estos dispositivos regulan la velocidad del ventilador EC en pasos. Los potenciómetros mencionados anteriormente generan una señal variable de manera continua. Sin embargo, existen aplicaciones en las que el usuario desea regular la velocidad del ventilador en unos pocos pasos, de mínimo a máximo, y no de forma continua. Para estas aplicaciones, se pueden utilizar los interruptores de control Sentera. Los interruptores de control generan una señal de control en 3 pasos. Dividen la señal analógica de 0-10 Voltios en tres (ajustables) pasos. Esto hace posible ajustar la velocidad del ventilador en tres pasos.
Interruptores de control para motores de CA con múltiples devanados
Un grupo muy específico de motores de CA tiene un funcionamiento similar. Son motores de 3 velocidades que se utilizan, por ejemplo, en ventiladores de techo. Este grupo de interruptores de control está diseñado para controlar motores de CA con 3 devanados de motor separados. Cada devanado proporciona al motor una velocidad diferente. Cuando se energiza el primer devanado, el motor comienza a girar lentamente. Cuando se energiza el segundo devanado, el motor gira un poco más rápido. Cuando se energiza el tercer devanado, el motor funciona a máxima velocidad. Para controlar este tipo de motores de CA, se necesita un interruptor mecánico que conecte el voltaje de alimentación de 230 VAC a uno de los tres devanados del motor. Para aclarar, este grupo de interruptores de control no tiene nada que ver con señales analógicas.