¿Cómo reducir 24V a 0- 2,5V mediante un potenciómetro?

Question

Tengo una alimentación de 24V CC y necesito dar a un calentador una entrada variable de 0-2,5V. Tengo conocimientos muy limitados de electrónica pero he leído aquí sobre divisores de tensión. Utilicé un pote 10k (y los 2 resistores relevantes mostrados en un diagrama típico del divisor del voltaje). Usé la salida del wiper alimentando el divisor de voltaje y puse un voltímetro.

Todo iba muy bien mientras giraba el potenciómetro: aumentando lentamente la tensión. Pero justo al final, en los últimos grados del potenciómetro, ¡el voltaje se disparó de nuevo a 24V! (como si se hubieran "filtrado" 24V por el divisor). ¿Podría alguien decirme qué he hecho mal? Incluso he probado con otros potes pero todos con el mismo efecto.

El calentador se alimenta de la red eléctrica, pero la temperatura del calentador se controla mediante un potenciómetro integrado en la unidad o mediante un potenciómetro remoto conectado al lateral mediante una entrada de 0-10 V o 4-20 mA. Necesitamos esta opción, pero como la unidad produce 650 grados centígrados, queremos limitarla a unos 150. Así que tenemos que restringir la tensión de entrada a 0 - 2,5V.

Answer 1

Respuesta corta: lo que quieres no se puede hacer así.

Como has supuesto, un potenciómetro forma por sí mismo un divisor de resistencias. Las dos partes (llamémoslas superior e inferior) dividen la tensión proporcionalmente a los dos valores de resistencia.

Cuando conectas algo (en tu caso el calentador) a la salida del potenciómetro, lo conectas en paralelo con la resistencia inferior. Dos resistencias en paralelo tienen una resistencia total de 1/( 1/R1 + 1/R2). Si una de las resistencias en paralelo tiene un valor muy bajo, puedes ignorar la otra.

Esto es lo que ocurre en tu configuración: en efecto, tienes un divisor de resistencias formado por

• su calentador, y

• la parte superior del potenciómetro.

Tu calefactor tiene una resistencia bastante baja, por lo que cuando giras el potenciómetro "hacia arriba" no ocurre casi nada, hasta el final, cuando la resistencia de la parte superior del potenciómetro llega a ser comparable a la del calefactor.

No sé la resistencia del calentador, pero para crear calor debe ser baja. Combinado con 24V esto resultará en una gran corriente, para la cual tu potenciómetro probablemente no está diseñado. No te sorprendas cuando veas salir humo de tu potenciómetro.

Sin conmutación, no hay manera de hacer lo que quieres de manera efectiva (es decir, sin desperdiciar alrededor de 9 veces el calor que obtienes en tu calentador en el resto del circuito). Una solución sencilla utilizando la modulación por ancho de pulsos (PWM) podría consistir en un circuito de chip 555 y un transistor en serie de conmutación o FET.

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Basado en nueva información:

¿Tienes una fuente de 24 V CC, un potenciómetro de 10 k y quieres que produzca una salida de 0 .. 2,5 V CC? Eso es muy diferente, y fácil.

El truco no consiste en reducir la salida del potenciómetro (porque sufre el mismo problema de carga que he descrito antes, aunque algo menos porque las resistencias implicadas tienen un valor más alto), pero el entrada . Puedes utilizar el propio potenciómetro como resistencia inferior, sólo necesitas añadir una resistencia superior (entre el potenciómetro y la fuente de 24V).

El valor es fácil de calcular. Quieres 10k (tu potenciómetro) para obtener 2,5V. Eso deja 24 - 2,5 = 21,5 para la resistencia superior. Cada 1k disminuye 0,25V, por lo que 21,5V requiere 21,5 / 0,25 = 86kOhm. 82k es un valor estándar.

Answer 2

Necesitas algo como esto:

U1A es un amplificador operacional (op-amp). Debe ser del tipo rail-to-rail. El LM358 es un amplificador operacional rail-to-rail popular y no muy caro, puedes usarlo.

Op-amp es necesario para asegurarse de que su calentador (supongo que es voltaje controlado dispositivo industrial) obtiene baja impedancia fuente de tensión en la entrada, por lo que todo divisor de tensión no se ve afectada por la resistencia de entrada del regulador (R3 en mi esquema).

Puedes cambiar las resistencias, pero no te pases con la resistencia total (R1 + potenciómetro), a los potenciómetros no les gustan las corrientes altas.

Puedes añadir un pequeño condensador (0.1uF por ejemplo) entre el divisor y el buffer para ralentizar la regulación. Esto funcionará como un filtro de paso bajo y reducirá los ruidos del potenciómetro.

En mi circuito - la resistencia conectada a la fuente es de 9,2k (resistencia de 8,2k + pote de 1k). Si conectamos que a 24V - nuestra corriente será:

I = U/R = 24V/9200ohm = 2,6mA

Potencia en potenciómetro de 1k, a 2,6mA:

P = I * I * R = 0,0068W = 68mW

Answer 3

Si sólo quieres usar el pote para introducir 4-20mA necesitas el pote y una resistencia de 1.32k en serie. Estos dos en paralelo con una resistencia de 1,32k dará 4-20mA para la mayoría de las entradas de baja impedancia por ejemplo West 6100 + controlador de temperatura, etc.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab