Potencjometryczne przetworniki to jeden z najpopularniejszych rodzajów czujników stosowanych w systemach pomiarowych i sterujących. Ich prostota budowy, niezawodność działania oraz szerokie możliwości zastosowania sprawiają, że znajdują one zastosowanie w wielu dziedzinach – od elektroniki użytkowej, przez automatykę przemysłową, aż po systemy motoryzacyjne. Poniższy artykuł przybliża zasady ich działania, wyjaśnia, jakie wielkości geometryczne są mierzone, omawia możliwości zastosowań oraz przedstawia głównych producentów tych urządzeń.

Budowa i Zasada Działania

Podstawowym elementem potencjometrycznego przetwornika jest element rezystancyjny (ścieżka oporowa) wraz z ruchomym stykającym się elementem – tzw. suwakem lub dociskiem. Konstrukcja ta umożliwia przekształcenie ruchu mechanicznego (obracania lub przesuwania) w zmianę wartości elektrycznej, która najczęściej wykorzystywana jest jako sygnał analogowy. Zasadniczo potencjometr działa jako dzielnik napięcia: w miarę przesuwania styku wzdłuż ścieżki oporowej, zmienia się proporcja rezystancji od punktu początkowego do aktualnego położenia, co przekłada się na zmianę napięcia wyjściowego.

W typowych rozwiązaniach:

• Rotacyjne potencjometry – mają kształt okrągłej tarczy, a ich przesuwanie odbywa się w wyniku obrotu. Stosowane są m.in. w potencjometrach głośności w sprzęcie audio, w układach regulacji w urządzeniach domowych oraz jako elementy sterujące w systemach automatyki.
• Liniowe potencjometry – wykonane w formie suwaka, mierzą ruch liniowy. Znajdują zastosowanie w przyrządach pomiarowych, systemach regulacji położenia oraz w aplikacjach wymagających precyzyjnego określenia przemieszczenia.

Mierzone Wielkości Geometryczne

Potencjometryczne przetworniki służą przede wszystkim do pomiaru dwóch głównych rodzajów wielkości geometrycznych:

• Kąt obrotu – w przypadku potencjometrów rotacyjnych, gdzie zmiana położenia wyrażana jest w stopniach. Mogą one mierzyć pełen zakres obrotu (np. 270° czy 300°) lub, w specjalistycznych zastosowaniach, pełny obrót 360°.
• Przemieszczenie liniowe – w przypadku potencjometrów liniowych, gdzie mierzony jest ruch wzdłuż jednej osi. Wielkość ta jest kluczowa przy określaniu pozycji elementów w systemach automatyki, w pilotach zdalnego sterowania czy w przyrządach laboratoryjnych.

W obu przypadkach przetworniki te umożliwiają precyzyjne monitorowanie zmian położenia, co jest niezbędne w systemach wymagających sprzężenia zwrotnego i dokładnej regulacji.

Możliwości Zastosowania

Dzięki swojej uniwersalności, potencjometryczne czujniki znalazły szerokie zastosowanie w wielu branżach:

• Elektronika użytkowa: W sprzęcie audio (regulacja głośności, barwy dźwięku), pilotach, joystickach oraz konsolach gier, gdzie precyzyjne sterowanie jest kluczowe.
• Automatyka przemysłowa: W systemach sterowania maszyn, monitoringu pozycji elementów ruchomych oraz w urządzeniach pomiarowych, gdzie wymagana jest niezawodna i szybka reakcja na zmiany położenia.
• Motoryzacja: Potencjometry stosuje się w czujnikach położenia pedałów, przepustnic, a także w systemach regulacji zaworów, co wpływa na optymalizację pracy silników i układów wspomagających.
• Medycyna: W precyzyjnych urządzeniach diagnostycznych oraz rehabilitacyjnych, gdzie monitorowanie ruchu pacjenta lub elementów maszyny może być kluczowe dla skutecznej terapii.
• Robotyka i mechatronika: W systemach sterowania robotów, manipulatorów oraz innych urządzeń, gdzie dokładność pomiaru pozycji przekłada się bezpośrednio na wydajność i bezpieczeństwo operacji.

Główni Producenci

Na rynku potencjometrycznych przetworników działa wiele firm, które zdobyły uznanie dzięki wysokiej jakości swoich produktów. Do głównych producentów należą:

• Bourns – firma amerykańska, znana z szerokiej gamy komponentów elektronicznych, w tym potencjometrów o różnych charakterystykach.
• Honeywell – kolejny lider z USA, oferujący rozwiązania do zastosowań przemysłowych i motoryzacyjnych, w tym czujniki o wysokiej precyzji.
• ALPS Electric – japoński producent specjalizujący się w komponentach elektronicznych, w tym potencjometrach do zastosowań konsumenckich i przemysłowych.
• Vishay Intertechnology – globalna firma oferująca szeroką gamę rozwiązań elektronicznych, w tym potencjometry stosowane w precyzyjnych systemach pomiarowych.
• Panasonic – firma, która oprócz innych komponentów elektronicznych, oferuje również potencjometry, wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu.
• TT Electronics – producent dostarczający rozwiązania dla systemów kontroli i pomiarów, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowań przemysłowych i motoryzacyjnych.

Podsumowanie

Potencjometryczne czujniki i przetworniki stanowią niezastąpiony element w systemach, gdzie kluczowe jest monitorowanie pozycji i ruchu. Ich konstrukcja, oparta na zasadzie dzielnika napięcia, pozwala na dokładny pomiar zarówno kątowego, jak i liniowego przemieszczenia. Dzięki wszechstronnym możliwościom zastosowania są wykorzystywane w wielu dziedzinach – od elektroniki konsumenckiej, przez automatykę przemysłową, aż po motoryzację i medycynę. Firmy takie jak Bourns, Honeywell, ALPS Electric, Vishay, Panasonic oraz TT Electronics to jedni z głównych producentów, którzy oferują wysokiej jakości produkty spełniające wymagania zarówno prostych, jak i zaawansowanych aplikacji.

Potencjometryczne przetworniki nadal odgrywają kluczową rolę w rozwijających się technologiach, gdzie precyzyjny pomiar ruchu i położenia jest niezbędny dla osiągnięcia optymalnej wydajności i niezawodności systemów.