포텐셔미터(Potentiometers)의 올바른 사용방법

Everight Position

개요

단순화된 인식에도 불구하고 포텐셔미터는 오늘날의 복잡한 자동화 산업에 여전히 적합한 옵션이 될 수 있다.

근본적으로 가변 저항기인 최근의 포텐셔미터는 더 비싼 센서와 마찬가지로, 공통적으로 전압 및 전류 같은 전통적인 출력값을 제공한다.

또한, 최신 포텐셔미터는 이전 제품의 많은 단점을 해결하기 위해 개선됐으며, 이전에는 더 비싼 센서로만 제공됐던 맞춤형 기능을 제공할 수 있다.

배경

포텐셔미터는 가장 오래되고 간단한 리니어센서 옵션 중 하나이다. 가변저항으로 동작하면 전압차이가 저항에 적용되고 와이퍼가 저항을 따라 움직인다. 전압공급에 대한 와이퍼에 따른 전압비율이 와이퍼의 위치를 사용자에게 제공한다.

적용 분야

단순성과 저비용으로 선형 포텐셔미터는 다음과 같은 무수한 응용 분야에 사용된다.

•공업 자동화

•포장

•자재 취급

•크레인

•컨베이어

•의료

•모바일 기계

구성 옵션

다양한 분야의 응용 분야를 통해 포텐셔미터는 다양한 하우징 옵션에서 찾아볼 수 있다. 포텐셔미터를 선택할 때 사용자는 스트로크 길이, 스타일, 고정 유형 및 전기적 연결(케이블 출구 또는 커넥터) 중에서 선택할 수 있다.

개선된 전기출력

포텐셔미터의 결점은, 와이퍼 전압과 공급 전압의 비율에 따라 위치가 결정되기 때문에 사용자는 알려진 일정한 전압 또는 특수 비율 회로를 제공하기 위해 조정된 선형 전원공급을 해야 한다는 것이다.

일부 적용에서는 이점이 문제가 되지 않지만 다른 적용에는 문제가 될 수 있다. 결과적으로, 현재는 0-10V 또는 4-20mA 구성출력으로 된 포텐셔미터들이 있다. 이 센서는 넓은 입력 전압 범위를 가지고 있어 쉽게 적용할수 있다. 단순한 센서를 보다 복잡하게 만드는 것은 센서의 성능을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 전체 시스템 비용에 염두해야 할 디자인 요소 중 하나이다.

Opkon의 ‘E’시리즈와 같은 포텐셔미터는 상대 제품들과 비교할 때 약 20%의 저렴한 가격으로 전압 또는 전류 출력을 제공한다.

단점 – 와이퍼 마모

여러 분야에서 적용된 포텐셔미터를 볼 수 있지만, 그 효율성은 보편적이지 않다. 측정은 기본적으로 저항 요소를 따라 미끄러지는 와이퍼에 의존하기 때문에 마모로 인해 와이퍼가 접촉을 잃어 유효 저항이 변경되고 부정확한 판독 값이 제공될 수 있다.

센서가 상대적으로 안정적이지만 매우 짧은 거리를 따라 자주 움직이는 진동이나 ‘디더링(dithering)’이 많은 응용분야에서는 이 문제가 더욱 일반적이다. 예를 들어 탱크의 액체수위에 있는 부표물을 고려해보면, 수위가 거의 일정하더라도 물을 가로 지르는 작은 물결은 부표물이 위아래로 움직이게 된다. 초당 1사이클의 가상 속도에서 1일 86,400사이클을 나타낸다. 따라서 1백만 사이클을 견딜 수 있도록 설계된 센서는 한 달 내에 마모 문제를 나타낼 수 있다. 이러한 짧은 수명은 현대 산업 응용 분야에서는 인정되지 않는다.

이러한 애플리케이션에서 고객에게는 세 가지 옵션이 있다.

1. 표준 유지 보수의 일환으로 센서를 정기적으로 교체

2. 보다 강력한 포텐셔미터로 교체

3. 다른 기술원리의 센서로 교체

분명한 이유로, 위의 첫 번째 옵션은 가장 바람직하지 않다. 정기적으로 센서를 교체하는 것은, 반복적인 센서 구매로 인해 비용을 발생시킬 뿐만 아니라 센서를 교체하면 정지시간과 센서 교체 및 테스트를 위해 숙련된 직원에게 비용을 지불해야 한다.

두 번째 옵션은 마모가 너무 심하지 않은 경우에 해당된다. 고품질 포텐셔미터는 금 및 팔라듐(palladium)으로 제조 된 이중 와이퍼를 사용해 최대 1억 사이클까지 지속되는 접촉을 보장한다. Teflon과 같은 코팅을 사용하면 움직이는 부품의 마찰을 줄이고 로드 출구의 고무 씰을 사용하면 먼지와 튀는 물로부터 보호할 수 있다.

가장 까다로운 경우에는, 대체 기술 특히 비접촉 센싱기술에 센서를 고려해야 한다. 더 비싸지만 접촉 와이퍼(contact wiper)를 없애고 정밀하게 움직이는 부품에 대한 의존도를 높이면 위의 부표물 예제에서 디더링 효과가 없는 센서가 된다. 또한 비접촉 측정 시스템은 IP 등급이 높을 뿐만 아니라 충격 및 진동에 대한 장기 내구성이 우수하다. 비접촉식 센서의 단점은 가격 및 전체 센서 길이가 센서 본체와 유사할 수 있다는 것이다. 이는 종종 비교 가능한 포텐셔미터보다 길다.

결론

최신 포텐셔미터는 다양한 종류의 리니어 센서 옵션을 사용자에게 제공한다. 더 나은 재료와 디자인 구조는 올바른 적용을 위해서는 고려해야 할 부분들이 생겨난다. 보다 고가의 기술에서 발견되는 대부분의 설계 커스터마이징 및 하우징 옵션은 고품질 포텐셔미터에서 찾을 수 있다.

자료 제공 : Everight Position (www.evrtp.com)

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