Soggetti:
- Potenziometro
- Progressione della resistenza
- Tensione del segnale
- Divisore di tensione
- Potenziometro per la regolazione dello specchio
- Potenziometri per il motorino di regolazione dell'acceleratore
potenziometro:
Un potenziometro è chiamato anche potenziometro o sensore angolare e viene spesso utilizzato nella tecnologia automobilistica come sensore di posizione, ad esempio, del pedale dell'acceleratore, della valvola a farfalla o del livello del serbatoio. Il pattino (contatto scorrevole) si muove sulla pista in carbonio per mezzo di una parte regolabile, dove a cambiamento di resistenza si ottiene e quindi è possibile determinare la posizione. Le tre immagini seguenti mostrano un vero potenziometro, le parti di un potenziometro e il simbolo di un potenziometro.
La resistenza della connessione del segnale cambia quando il pattino viene ruotato in una posizione diversa sulla pista in carbonio. Tuttavia, un dispositivo di controllo non può “leggere” la resistenza. Un dispositivo di controllo commuta una tensione di riferimento di 5 volt e una massa sui due collegamenti esterni del potenziometro. Poiché la corrente ora scorre attraverso la pista di carbonio, la tensione di 5 volt nella pista di carbonio viene consumata. C'era una tensione di 5 volt in ingresso e 0 volt in uscita. A metà della pista del carbonio è stata consumata metà della tensione: qui la tensione è la metà della tensione di riferimento, ovvero 2,5 volt. La tensione inviata alla centralina tramite il tergicristallo e il collegamento del segnale fornisce alla centralina informazioni sufficienti per determinare con precisione la posizione sul grado. Questo viene utilizzato, tra le altre cose, per il sensori pedale acceleratore e posizione farfalla.
La tensione di 5 volt è un valore comunemente utilizzato, perché la tensione di bordo rimane superiore a 5 volt durante tutte le condizioni operative. Se sensori importanti dovessero funzionare con una tensione di 12 volt, potrebbero funzionare male all'avvio del motore: la tensione di avviamento in inverno con una batteria mediocre potrebbe scendere a 10 volt.
Un'altra possibilità è che il potenziometro fornisca una tensione per un circuito elettrico con, ad esempio, un amplificatore operazionale, come nel regolazione dei fari. In questo caso il potenziometro funziona con una tensione compresa tra 12 e 14 volt.
Il potenziometro può spesso compiere una rotazione di 270 gradi. Qui assumiamo un potenziometro con un gradiente lineare. L'animazione mostra la tensione di uscita in sette diverse posizioni del corridore:
- 0 gradi: 0 volt
- 45 gradi: 0,8 volt
- 90 gradi: 1,7 volt
- 135 gradi: 2,5 volt
- 180 gradi: 3,3 volt
- 225 gradi: 4,2 volt
- 270 gradi: 5 volt
In realtà, la tensione di uscita cambia ad ogni grado di rotazione del pattino sulla pista in carbonio:
- La corsa totale è di 270 gradi;
- La resistenza è di 10 kΩ (10.000 Ω)
- Ad ogni grado di rotazione la resistenza cambia di 37 Ω
- La tensione cambia di 18,5 mV (0,0185 V) per ogni grado di rotazione.
Nell'animazione sopra vediamo che allo 0% di torsione la tensione del segnale è di 0 volt e al 100% è di 5 volt. Tuttavia, ciò può anche avvenire al contrario: 0% twist 5 volt e 100% 0 volt.
Progressione della resistenza:
Con un potenziometro lineare, ogni grado di rotazione angolare corrisponde ad un certo valore fisso. Ad esempio, un potenziometro da 270 Ω che può compiere una rotazione di 270° fornisce una differenza di resistenza di 1 Ω per grado di rotazione. Con un potenziometro logaritmico la variazione della resistenza non è direttamente proporzionale ma progressiva.
Nell'immagine successiva vediamo la progressione lineare (rossa) del potenziometro del paragrafo precedente. Inoltre si può vedere anche la progressione logaritmica (verde) dell'altro tipo di potenziometro. Il potenziometro logaritmico viene utilizzato principalmente per simulare processi fisici.
La tensione del segnale di questi potenziometri è proporzionale alla resistenza.
Tensione del segnale:
Il potenziometro è collegato nel seguente modo:
- Tensione di alimentazione di 5 volt dalla centralina;
- Massa di 0 volt tramite la centralina;
- Il corridore trasmette la tensione analogica da 0 a 5 volt al collegamento del segnale dell'unità di controllo.
Il campo di lavoro del potenziometro è compreso tra 0,5 e 4,5 volt. I produttori possono anche scegliere altri valori estremi, ad esempio: da 0,4 a 4,6 volt. Il segnale proveniente dal potenziometro non deve mai estendersi oltre quest'area di lavoro. Se la centrale rileva che la tensione del segnale entra nell'area vietata, lo riconosce come errato e memorizza un codice di errore.
- Tensione del segnale 5 volt: indica un filo di terra o un circuito positivo interrotto;
- Tensione del segnale 0 volt: indica un cavo di alimentazione interrotto o un cortocircuito a terra.
Per garantire l'affidabilità del segnale, viene utilizzato un doppio potenziometro sul pedale dell'acceleratore o sulla valvola a farfalla. I segnali possono essere specchiati verticalmente l'uno rispetto all'altro (come in figura), o proporzionalmente a un diverso livello di tensione. In ogni caso, potrebbero non essere la stessa cosa. L'ECU confronta le tensioni del segnale.
Nel momento in cui la ECU rileva un segnale irreale su uno dei due potenziometri (picchi, oppure il segnale finisce nella zona vietata), entra nella cosiddetta modalità di emergenza e utilizza il secondo segnale.
Sulla pagina: pedale dell'acceleratore e valvola a farfalla l'applicazione del potenziometro viene discussa in dettaglio, incluso il "throttle by wire" e le immagini dell'oscilloscopio dei segnali con errori.
Vedi anche: tipi di sensori e segnali.
Partitore di tensione:
Un circuito in serie costituito da resistori si comporta come un partitore di tensione. La tensione di alimentazione è distribuita rispettivamente sui resistori in questo circuito in serie. partitore di tensione. Il resistore più piccolo ha la caduta di tensione più piccola mentre il resistore più grande ha la caduta di tensione più grande.
Le immagini seguenti mostrano il potenziometro nella situazione reale e nella rappresentazione schematica, collegato a una sorgente di tensione da 12 volt. La guida del potenziometro è a metà. Nell'immagine centrale vediamo il potenziometro in forma schematica. A destra vediamo il partitore di tensione con due resistori separati con in mezzo il collegamento 3. I tre schemi sono tra loro equivalenti.
Poiché il potenziometro ha un valore di resistenza fisso, la somma delle resistenze (R1 + R2) è uguale alla resistenza totale. Il movimento del pattino provoca una variazione della resistenza di R1 e R2 (diagramma a destra). La tensione di uscita sul pin 3 è alta quando il cursore è in alto e il valore della resistenza R1 è piccolo.
Potenziometro per la regolazione dello specchio:
Due motori elettrici offrono possibilità di regolazione orizzontale e verticale del vetro dello specchio. Nei veicoli moderni il controllo avviene tramite un dispositivo di controllo. Nello schema seguente vediamo questa unità di controllo (J386). La centrale attiva l'attuatore non appena:
- il conducente aziona il pulsante di regolazione dello specchietto oppure:
- si inserisce la retromarcia ed è necessario che un vetro dello specchietto sia rivolto verso il basso (normalmente quello lato passeggero);
- deve essere impostato su un'altra posizione desiderata tramite la funzione di memoria. Questo è solitamente identificato dalla chiave (telecomando);
- il tecnico controlla il motore dell'attuatore tramite un test dell'attuatore utilizzando un computer di lettura.
Per portare il vetro dello specchio nella posizione desiderata è necessario riconoscere la posizione del vetro dello specchio. I potenziometri G791 e G792 inviano il segnale tramite i fili grigio/giallo e blu/rosso alla centrale. Quando le posizioni degli specchietti di due conducenti diversi sono memorizzate sul proprio numero di chiave, l'attuatore si regola nella posizione corretta non appena il conducente in questione sblocca le porte con il telecomando. Oltre alla corretta posizione del vetro dello specchietto, di solito anche la regolazione elettrica del piantone dello sterzo e la regolazione della posizione del sedile (se presente) vengono impostate sulla posizione impostata. Sulla pagina: specchietti esterni e regolazione specchietti vengono descritte le modalità di controllo dei motori di regolazione degli specchi.
Legenda:
- J386: centralina porta;
- V17: motore per la regolazione orizzontale del vetro dello specchio;
- G791: potenziometro regolazione vetro specchio orizzontale;
- G792: potenziometro regolazione vetro specchio verticale;
- V149: motore per la regolazione verticale dello specchio;
- V121: funzione di ripiegamento specchietti motorizzati;
- Z4: resistenza specchio;
- L131: spie nell'alloggiamento dello specchietto esterno.
In quanto sopra schema elettrico visibile anche il motore elettrico V121 (funzione di ripiegamento dello specchietto). Dato che per la funzione di ripiegamento non sono necessarie posizioni intermedie, non è necessario il feedback da parte di un sensore di posizione. Dopotutto, gli specchi sono aperti o piegati. Quando viene raggiunta la posizione finale, la corrente del motore elettrico aumenta, facendo sì che la ECU “riconosca” che la posizione finale è stata raggiunta e quindi termina il controllo.
Potenziometri per il motorino di regolazione dell'acceleratore:
Il potenziometro del motorino di regolazione dell'acceleratore è stato utilizzato come esempio in precedenza in questa pagina. Lo schema seguente mostra l'attuatore (a sinistra) e i due potenziometri con alimentazione e terra comuni e due collegamenti di segnale (a destra). I collegamenti dei segnali (pin 4 e 5 nella presa del potenziometro) forniscono segnali con un diverso profilo di tensione:
- la progressione è lineare a un diverso livello di tensione, con le tensioni che aumentano e diminuiscono simultaneamente, oppure;
- le tensioni del segnale sono opposte l'una all'altra.
Le tre immagini sottostanti mostrano tre misurazioni dei sensori di posizione della valvola a farfalla e della loro alimentazione congiunta e massa. La tensione di alimentazione è ancora una volta di 5 volt e le tensioni del segnale rientrano nelle tolleranze.
In caso di malfunzionamento, la tensione del segnale potrebbe differire. Sono possibili due situazioni:
- Uno dei fili del segnale è guasto. Poiché l'ECU confronta le due tensioni di segnale, riconosce questo segnale errato ed entra in modalità di emergenza. Questo è accompagnato da una spia di gestione del motore illuminata e da una potenza del motore ridotta;
- Il filo di alimentazione o di terra contiene una resistenza di transizione: in questo caso si verifica una perdita di tensione sul filo in questione, causando beide i potenziometri emettono un segnale troppo basso. Perché le tensioni del segnale vengono confrontate tra loro e sono relative l'una all'altra niet differiscono, questo è determinato dall'ECU niet riconosciuto. Tensioni di segnale troppo basse vengono accettate dalla ECU e provocano un controllo errato della valvola a farfalla. L'ECU continua a controllare l'attuatore della valvola a farfalla fino al raggiungimento della posizione desiderata. Ciò può causare successivi guasti ai sensori e agli attuatori legati all'alimentazione dell'aria a causa di una miscela troppo magra (positivo assetto carburante), guasti al circuito lambda, guasti legati al sensore MAP o all'EGR.
Il malfunzionamento nella situazione sopra descritta può essere risolto sostituendo il filo di terra tra il pin B85 del connettore sulla ECU e il pin 1 del connettore sulla valvola a farfalla.
