Vad är en potentiometer?
Ordet potentiometer är å ena sidan namnet på en elektronisk komponent. Å andra sidan är det också namnet på en varvtalsregulator för EC-motorer. I en sådan varvtalsregulator används vanligtvis den elektroniska komponenten. I båda fallen indikerar ordet "potentiometer" att något kan justeras steglöst.
Ordet potentiometer är å ena sidan namnet på en elektronisk komponent. Å andra sidan är det också namnet på en varvtalsregulator för EC-motorer. I en sådan varvtalsregulator används vanligtvis den elektroniska komponenten. I båda fallen indikerar ordet "potentiometer" att något kan justeras steglöst.
Varvtalsregulator för EC-motorer
En EC-motor kan ses som en kombination av en AC-motor med en inbyggd varvtalsregulator. Denna inbyggda varvtalsregulator behöver information om den önskade motorhastigheten. En potentiometer är en av möjligheterna att kommunicera den önskade hastigheten till EC-motorn. Därför beskrivs en potentiometer ibland också som en varvtalsregulator för EC-motorer. Den faktiska varvtalsregulatorn är dock integrerad i EC-motorn, medan potentiometern är den enhet med vilken den önskade hastigheten manuellt kan ställas in. Med en potentiometer kan hastigheten på en EC-motor justeras steglöst.
Men hur fungerar det? Hur kan potentiometern informera EC-motorn om hur snabbt den ska snurra? Enkelt: via en elektrisk signal. På tekniskt språk kallas detta för en analog signal. Detta innebär att den elektriska signalen kan justeras kontinuerligt mellan minimalt och maximalt värde. Den vanligaste analoga signalen är 0 till 10 volt. Den kan variera mellan 0 volt och 10 volt.
Med andra ord är potentiometern en enhet som översätter vridknappens position till en analog signal (t.ex. 0–10 volt). Denna analoga signal kan sedan användas för att styra en annan enhet. Antalet användningsområden är oändligt, men inom HVAC-världen används analoga signaler ofta för att styra EC-motorer, varvtalsregulatorer, ventilbladens position, inställning av önskad temperatur och mycket mer.
I denna artikel kommer vi att fortsätta använda exemplet med styrning av en EC-motor. I detta fall står fläkten stilla när styrsignalen är 0 volt. När styrsignalen (steglöst) ökar upp till 10 volt, accelererar fläkten (steglöst) till sin maximala hastighet, som nås vid 10 volt.
Olika typer av analoga signaler
I praktiken finns det många olika typer av analoga signaler, var och en med sina egna för- och nackdelar. Vilken signaltyp som krävs beror på vilken enhet som ska styras. I vissa fall finns det flera möjliga alternativ.
I praktiken finns det många olika typer av analoga signaler, var och en med sina egna för- och nackdelar. Vilken signaltyp som krävs beror på vilken enhet som ska styras. I vissa fall finns det flera möjliga alternativ.
Här listar vi de vanligaste analoga signalerna:
1. Spänningssignaler (t.ex. 0–10 Volt)
Dessa analoga signaler använder olika spänningar eller potentialer för att överföra information. EC-motorn detekterar spänningsnivån i den analoga signalen och bestämmer den önskade motorhastigheten utifrån detta. Denna form av analog signal är mycket populär eftersom signalens värde enkelt kan mätas med en voltmeter, vilket gör felsökning betydligt enklare.
Dessa analoga signaler använder olika spänningar eller potentialer för att överföra information. EC-motorn detekterar spänningsnivån i den analoga signalen och bestämmer den önskade motorhastigheten utifrån detta. Denna form av analog signal är mycket populär eftersom signalens värde enkelt kan mätas med en voltmeter, vilket gör felsökning betydligt enklare.
Nackdel: Kabelns längd måste vara begränsad. På grund av den elektriska resistansen i kablarna uppstår en spänningsfall vid längre kabellängder (10 Volt i början av kabeln kommer inte längre att vara 10 Volt i slutet av kabeln). Detta leder till minskad noggrannhet.
I exemplet med EC-motorn blir det omöjligt att uppnå maximal fläkthastighet om den analoga signalkabeln mellan potentiometern och EC-motorn är för lång. Orsaken är att den analoga styrsignalen inte kan nå sitt maximala värde på 10 Volt på grund av spänningsfallet i den långa kabeln.
2. Elektrisk resistans (t.ex. 0–10 kΩ)
Detta är det mest välkända sättet att kommunicera en värdesignal inom elektronikvärlden. En potentiometer är för övrigt också en elektronisk komponent med ett variabelt resistansvärde – mer om detta senare i artikeln.
Detta är det mest välkända sättet att kommunicera en värdesignal inom elektronikvärlden. En potentiometer är för övrigt också en elektronisk komponent med ett variabelt resistansvärde – mer om detta senare i artikeln.
Åter till vårt exempel med EC-motorn. EC-motorn bestämmer den önskade motorhastigheten baserat på resistansvärdet i den analoga signalen. Även här leder en längre kabellängd mellan potentiometern och EC-motorn till minskad noggrannhet, på grund av den ökande elektriska resistansen i kabeln. Om kabellängden mellan enheterna kan hållas kort är detta en enkel och kostnadseffektiv lösning.
3. Strömsignaler (t.ex. 4–20 mA)
Analoga signaler som varierar den elektriska strömmen för att kommunicera ett värde. EC-motorn bestämmer sin hastighet baserat på strömstyrkan i den analoga signalen – ju högre mA, desto högre motorhastighet. I detta exempel motsvarar 20 mA den maximala motorhastigheten.
Analoga signaler som varierar den elektriska strömmen för att kommunicera ett värde. EC-motorn bestämmer sin hastighet baserat på strömstyrkan i den analoga signalen – ju högre mA, desto högre motorhastighet. I detta exempel motsvarar 20 mA den maximala motorhastigheten.
Fördelar: Noggrannheten påverkas inte av kabellängden. Den ökade elektriska resistansen i kabeln kompenseras av den analoga signalen, vilket säkerställer att den önskade strömstyrkan alltid uppnås.
Ett kabelbrott kan enkelt upptäckas. Eftersom den lägsta signalnivån är 4 mA, kommer ett värde på 0 mA att indikera att en kabel har gått av.
Nackdel: Felsökning är mer komplicerad, eftersom ström är svårare att mäta än spänning.
Ett kabelbrott kan enkelt upptäckas. Eftersom den lägsta signalnivån är 4 mA, kommer ett värde på 0 mA att indikera att en kabel har gått av.
Nackdel: Felsökning är mer komplicerad, eftersom ström är svårare att mäta än spänning.
4. Frekvenssignaler (t.ex. pulsbreddsmodulering eller PWM)
Denna typ av analog signal kallas även pulståg. Det är en konstant serie pulser med identisk amplitud (spänning). Skillnaden ligger i pulsernas frekvens och bredd. EC-motorn får en konstant serie elektriska pulser. Motorvarvtalet bestäms utifrån pulsernas frekvens och varaktighet. Denna form av analog signal är inte känslig för ökande elektriskt motstånd eller spänningsfall på grund av längre kabellängder. Det krävs mer avancerad elektronik för att tolka pulståget korrekt och det är inte heller lika lätt att upptäcka eventuella fel.
I slutändan gör alla dessa analoga signaler samma sak: de överför eller kommunicerar ett visst värde mellan olika enheter. Skillnaden mellan dessa analoga signaltyper kan ses som att samma meddelande kommuniceras på olika språk.
Sammanfattningsvis: Spänningssignaler och elektriskt motstånd är enkla och lämpar sig för kortare avstånd, medan ström- och frekvenssignaler är mer komplexa och lämpar sig bättre för längre avstånd.
Den elektroniska komponenten ”Potentiometer”
En potentiometer är en elektronisk komponent med tre terminaler som fungerar som ett variabelt motstånd eller en spänningsdelare. Den består av ett resistivt element, en glidande eller roterande kontakt (en s.k. wiper) och tre terminaler: Två fasta terminaler är anslutna till ändarna av det resistiva elementet. En variabel terminal (torkaren) glider eller roterar längs det resistiva elementet för att variera motståndet och följaktligen spänningsutgången.
När en spänning läggs på över de två fasta terminalerna delar torkaren spänningen baserat på sin position längs resistivelementet. När torkaren flyttas ändras motståndet i ett segment av kretsen samtidigt som motståndet i det andra segmentet ändras. Detta justerar spänningen mellan visaren och en av de fasta terminalerna.
Sammanfattningsvis: Spänningssignaler och elektriskt motstånd är enkla och lämpar sig för kortare avstånd, medan ström- och frekvenssignaler är mer komplexa och lämpar sig bättre för längre avstånd.
Den elektroniska komponenten ”Potentiometer”
En potentiometer är en elektronisk komponent med tre terminaler som fungerar som ett variabelt motstånd eller en spänningsdelare. Den består av ett resistivt element, en glidande eller roterande kontakt (en s.k. wiper) och tre terminaler: Två fasta terminaler är anslutna till ändarna av det resistiva elementet. En variabel terminal (torkaren) glider eller roterar längs det resistiva elementet för att variera motståndet och följaktligen spänningsutgången.
När en spänning läggs på över de två fasta terminalerna delar torkaren spänningen baserat på sin position längs resistivelementet. När torkaren flyttas ändras motståndet i ett segment av kretsen samtidigt som motståndet i det andra segmentet ändras. Detta justerar spänningen mellan visaren och en av de fasta terminalerna.
En potentiometer används ofta i en elektronisk krets för att användaren enkelt ska kunna justera ett visst värde. Till exempel för att ställa in volymen på radion.
Senteras produktsortiment av potentiometrar och kontrollomkopplare
EC-fläktkontroller för kontinuerligt variabel fläkthastighetsreglering
En potentiometer används vanligtvis för att styra hastigheten på EC-motorer i HVAC-branschen. Det är därför det också kallas EC-fläkthastighetsregulator eller EC-fläktregulatorer. Potentiometern genererar en styrsignal (vanligtvis 0-10 volt). Denna styrsignal ger information till en annan enhet (t.ex. fläkthastighetsregulatorn). I det här exemplet ”informerar” potentiometern fläkthastighetsregulatorn om den begärda fläkthastigheten via styrsignalen. En analog signal kan representera ett visst värde (t.ex. 8 volt = 80%). Detta värde ligger inom ett intervall (0-10 volt eller 0-100 %). Potentiometrar eller EC-fläkthastighetsregulatorer genererar en kontinuerlig variabel styrsignal som kan användas för att definiera den begärda fläkthastigheten.
Sentera produktsortiment omfattar tre grupper av EC-fläkthastighetsregulatorer. Dessa grupper är indelade efter den matningsspänning som potentiometern behöver för att fungera:
Senteras produktsortiment av potentiometrar och kontrollomkopplare
EC-fläktkontroller för kontinuerligt variabel fläkthastighetsreglering
En potentiometer används vanligtvis för att styra hastigheten på EC-motorer i HVAC-branschen. Det är därför det också kallas EC-fläkthastighetsregulator eller EC-fläktregulatorer. Potentiometern genererar en styrsignal (vanligtvis 0-10 volt). Denna styrsignal ger information till en annan enhet (t.ex. fläkthastighetsregulatorn). I det här exemplet ”informerar” potentiometern fläkthastighetsregulatorn om den begärda fläkthastigheten via styrsignalen. En analog signal kan representera ett visst värde (t.ex. 8 volt = 80%). Detta värde ligger inom ett intervall (0-10 volt eller 0-100 %). Potentiometrar eller EC-fläkthastighetsregulatorer genererar en kontinuerlig variabel styrsignal som kan användas för att definiera den begärda fläkthastigheten.
Sentera produktsortiment omfattar tre grupper av EC-fläkthastighetsregulatorer. Dessa grupper är indelade efter den matningsspänning som potentiometern behöver för att fungera:
1. Låg matningsspänning
Dessa potentiometrar är mycket lämpliga att kombinera med EC-motorer som har en matningsspänning på 10 volt DC (eller liknande). Det ger möjlighet att ansluta både matningsspänningen och den analoga styrsignalen via en kabel.
-
o SDP-E0US-serien kräver en matningsspänning i intervallet 5 till 24 VDC. Utgångstypen kan justeras genom att ändra positionen på en jumper. Minsta och högsta värde för den analoga utsignalen kan justeras med två trimmers. Jumpern och de båda trimmarna sitter bakom potentiometerns frontpanel, där kablarna är anslutna.
o SDP-M010-serien kräver en matningsspänning på 24 VDC. Via ratten på frontpanelen kan den analoga utsignalen ställas in. Om det behövs kan detta vred överstyras av Modbus RTU-kommunikationen. Om överstyrningen via Modbus RTU-kommunikation är aktiv, kommer den analoga utsignalen att följa informationen i motsvarande Modbus-hållregister. Vredet på frontpanelen är avaktiverat under överstyrningen. Förutom att justera den analoga utsignalen kan alla potentiometerinställningar justeras via Modbus RTU-kommunikation. En typisk tillämpning är att styra ratten på frontpanelen under vissa tider på dygnet. Till exempel i en skolbyggnad. EC-fläkthastigheten kan då ställas in på distans (via BMS-systemet eller en centraldator) medan vredet på frontpanelen är inaktiverat.
Dessa potentiometrar är mycket lämpliga att kombinera med EC-motorer som har en matningsspänning på 10 volt DC (eller liknande). Det ger möjlighet att ansluta både matningsspänningen och den analoga styrsignalen via en kabel.
-
o SDP-E0US-serien kräver en matningsspänning i intervallet 5 till 24 VDC. Utgångstypen kan justeras genom att ändra positionen på en jumper. Minsta och högsta värde för den analoga utsignalen kan justeras med två trimmers. Jumpern och de båda trimmarna sitter bakom potentiometerns frontpanel, där kablarna är anslutna.
o SDP-M010-serien kräver en matningsspänning på 24 VDC. Via ratten på frontpanelen kan den analoga utsignalen ställas in. Om det behövs kan detta vred överstyras av Modbus RTU-kommunikationen. Om överstyrningen via Modbus RTU-kommunikation är aktiv, kommer den analoga utsignalen att följa informationen i motsvarande Modbus-hållregister. Vredet på frontpanelen är avaktiverat under överstyrningen. Förutom att justera den analoga utsignalen kan alla potentiometerinställningar justeras via Modbus RTU-kommunikation. En typisk tillämpning är att styra ratten på frontpanelen under vissa tider på dygnet. Till exempel i en skolbyggnad. EC-fläkthastigheten kan då ställas in på distans (via BMS-systemet eller en centraldator) medan vredet på frontpanelen är inaktiverat.
o MTP-D010-serien kräver en matningsspänning i intervallet 3 till 15 VDC. Dessa potentiometrar levereras fortfarande i den klassiska kapslingstypen. Den analoga utsignalen kan ställas in mellan 10 % och 100 % av matningsspänningen. Om potentiometern t.ex. ansluts till en matningsspänning på 10 VDC, kan den analoga utsignalen ställas in i intervallet 1 till 10 VDC. Om fläkthastigheten är för hög vid sitt maxvärde kan den minskas till t.ex. 1 till 8 volt.
2. 230 VAC matningsspänning
Dessa potentiometrar kräver en matningsspänning på 230 VAC. Den analoga signalen kan anslutas via en separat kabel. Strömkablar (230 VAC) och styrsignalkablar måste alltid vara åtskilda för att förhindra störningar. Dessa potentiometrar har utvecklats för att generera en analog signal för enheter som inte har en matningsspänning på 10 volt DC (eller liknande) för potentiometern.
3. Potentiometrar utan strömförsörjning 10 kOhm
Dessa potentiometrar kräver ingen strömförsörjning. De har ett variabelt motståndsvärde i intervallet 0 till 10 kilo Ohm (0 till 10.000 ohm). Detta gör det möjligt att ansluta dessa potentiometrar med en tretrådig kabel. Den enda skillnaden mellan produkterna i denna grupp är deras hölje.
Dessa potentiometrar kräver en matningsspänning på 230 VAC. Den analoga signalen kan anslutas via en separat kabel. Strömkablar (230 VAC) och styrsignalkablar måste alltid vara åtskilda för att förhindra störningar. Dessa potentiometrar har utvecklats för att generera en analog signal för enheter som inte har en matningsspänning på 10 volt DC (eller liknande) för potentiometern.
3. Potentiometrar utan strömförsörjning 10 kOhm
Dessa potentiometrar kräver ingen strömförsörjning. De har ett variabelt motståndsvärde i intervallet 0 till 10 kilo Ohm (0 till 10.000 ohm). Detta gör det möjligt att ansluta dessa potentiometrar med en tretrådig kabel. Den enda skillnaden mellan produkterna i denna grupp är deras hölje.
Styromkopplare för EC-motorer eller spjällställdon
Dessa enheter reglerar EC-fläktens varvtal stegvis. Potentiometrarna som nämns ovan genererar en kontinuerligt variabel signal. Det finns dock vissa applikationer där användaren vill reglera fläkthastigheten i några steg från minimum till maximum, inte kontinuerligt variabel. För dessa applikationer kan Sentera kontrollomkopplare användas. Kontrollomkopplare genererar en styrsignal i 3 steg. De delar upp den analoga 0-10 Volt-signalen i tre (justerbara) steg. Detta gör det möjligt att justera fläkthastigheten i tre steg.
Styrbrytare för AC-motorer med flera lindningar
En mycket specifik grupp AC-motorer har en liknande funktion. Dessa är 3-växlade motorer som används i t.ex. takfläktar. Denna grupp av manöverbrytare är konstruerade för att styra AC-motorer med 3 separata motorlindningar. Varje lindning ger motorn olika hastighet. När lindning ett spänningssätts börjar motorn snurra långsamt. När lindning två aktiveras snurrar motorn lite snabbare. När den tredje lindningen aktiveras går motorn med full hastighet. För att styra den här typen av AC-motorer behövs en mekanisk omkopplare som ansluter 230 VAC matningsspänning till en av de tre motorlindningarna. För tydlighetens skull vill vi påpeka att den här gruppen av styrbrytare inte har något med analoga signaler att göra.
Dessa enheter reglerar EC-fläktens varvtal stegvis. Potentiometrarna som nämns ovan genererar en kontinuerligt variabel signal. Det finns dock vissa applikationer där användaren vill reglera fläkthastigheten i några steg från minimum till maximum, inte kontinuerligt variabel. För dessa applikationer kan Sentera kontrollomkopplare användas. Kontrollomkopplare genererar en styrsignal i 3 steg. De delar upp den analoga 0-10 Volt-signalen i tre (justerbara) steg. Detta gör det möjligt att justera fläkthastigheten i tre steg.
Styrbrytare för AC-motorer med flera lindningar
En mycket specifik grupp AC-motorer har en liknande funktion. Dessa är 3-växlade motorer som används i t.ex. takfläktar. Denna grupp av manöverbrytare är konstruerade för att styra AC-motorer med 3 separata motorlindningar. Varje lindning ger motorn olika hastighet. När lindning ett spänningssätts börjar motorn snurra långsamt. När lindning två aktiveras snurrar motorn lite snabbare. När den tredje lindningen aktiveras går motorn med full hastighet. För att styra den här typen av AC-motorer behövs en mekanisk omkopplare som ansluter 230 VAC matningsspänning till en av de tre motorlindningarna. För tydlighetens skull vill vi påpeka att den här gruppen av styrbrytare inte har något med analoga signaler att göra.