Для чего нужен потенциометр в машине
Сопротивление в движении: что нужно знать о переменных резисторах
Регулировка громкости звуковой системы, фиксация положения пальца на сенсорном экране и определение появления в автомобиле человека – вот всего лишь несколько примеров использования переменных резисторов в повседневной жизни. Возможность изменять сопротивление – это возможность взаимодействовать, поэтому переменные резисторы можно найти во множестве вещей. (Всё, что необходимо знать о постоянных резисторах, описано в предыдущей статье).
Принципы одинаковы, но способов разделения напряжения существует довольно много. Рассмотрим, что лежит в основе верньеров, реостатов, мембранных потенциометров, резистивных сенсорных экранов, а также датчиков изгиба и растяжения.
Потенциометр
Потенциометры, по сути – это делители напряжения. Это метод разделения заданного напряжения на меньшие значения. Согласно схеме, у потенциометра (серый) есть три точки соединения. Средняя – переменная (обозначена стрелкой), и она контактирует с материалом резистора внутри где-то в одной из точек протяжённого резистора.
Напряжение между регулируемой точкой и одной из оставшихся (концов резистора) определяется сопротивлением между ними. Если соединены только две точки, тогда у нас получится переменный резистор, или реостат.
На фото – потенциометр с цилиндрической поворотной ручкой. Круглая пластиковая ручка громкости на вашей звуковой системе прячет один из таких потенциометров. Обратите внимание на три контакта, из которых средний соединён с переменной точкой. На фото изображён новый потенциометр. А вот статья о том, как я использовал такое устройство на усилителе, сделанном из банки из-под арахисового масла.
Как меняется сопротивление потенциометра
У потенциометров может быть линейный или логарифмический диапазон сопротивления. Линейный означает, что при повороте ручки сопротивление меняется линейно. Если повернуть её на четверть, сопротивление изменится на четверть.
Но если так будет с ручкой громкости, нашим ушам покажется, что громкость растёт слишком быстро; так происходит из-за особенностей восприятия звуков мозгом. Поэтому для ручки громкости лучше использовать потенциометр, чьё сопротивление меняется логарифмически. На графике показано, как меняется громкость при повороте ручки, как для линейного, так и для логарифмического потенциометра. Некоторые потенциометры обеспечивают лишь псевдо-логарифмический рост, и они дешевле тех, что дают настоящий логарифм. Они состоят из двух линейных частей, встречающихся на 50% поворота. Их работа также отражена на графике.
Логарифмическое поведение достигается изменением формы резистивного элемента – его ширина меняется по всей длине. Поэтому потенциометры часто делят на линейно сужающиеся и логарифмически сужающиеся.
Ещё одна разновидность потенциометра – подстроечное сопротивление, или триммер. Они меньше размером, и используются на электронных платах. Подстраиваются одни обычно один раз, или очень редко – только для калибровки схемы.
Триммеры
Эквалайзер
Не все потенциометры работают с вращением. Они могут быть сделаны и в форме ползунов, как на фото с эквалайзером. Такие ползуны подвержены попаданию грязи, нарушающей их работу – именно такая проблема появилась у клавиатуры на фото (это моя клавиатура, и её ползуны действительно трудно передвигать).
Реостат
Как я уже упомянул, при подсоединении только двух контактов потенциометр часто называют реостатом. Реостаты обычно используются для больших токов, и, конечно же, не только для регулировки громкости.
Чтобы работать с большими токами, они обычно делаются при помощи провода, намотанного на изолированный сердечник, по которому ходит скользящий контакт. Вспомним символ потенциометра, у которого использовано три контакта. Поскольку здесь мы подключаем два контакта, мы используем другой символ; сопротивление со стрелочкой (не подсоединённой) поперёк. На изображении ниже вы можете видеть два варианта этого символа – по стандартам IEEE и IEC.
Мембранный потенциометр
Мембранный потенциометр состоит из гибкой диэлектрической, часто прозрачной мембраны с присоединённой снизу полоской сопротивления.
Ниже её находится основание, на поверхности которого нанесена токопроводящая дорожка. Когда палец, или другой объект прикасается к мембране, полоска устанавливает контакт с дорожкой. В результате на контактах полоски появляется напряжение. Оно зависит от того, в каком месте полоска соприкоснулась с дорожкой. Схема тут та же, что и самая первая схема на странице для потенциометра.
Сопротивление мембранного потенциометра SoftPot с сайта Sparkfun меняется линейно от 100 Ом до 10 кОм с номинальной мощностью в 1 Вт.
В случае, когда контакт не постоянен (например, он возникает только при нажатии пальцем), в схеме необходим подтягивающий резистор (к примеру, 100 кОм). Но у некоторых мембранных потенциометров есть магнит или скользящий контакт, всегда давящий на мембрану и поддерживающий постоянный контакт.
Резистивный сенсорный экран
Резистивный сенсорный экран похож на мембранный потенциометр, только резистивный материал есть на обоих его слоях, причём материал прозрачный. Передняя мембрана гибкая и также прозрачная, так что палец или стилус может надавить на неё и создать контакт. Технология использовалась в некоторых дешёвых карманных компьютерах или детских игрушках. Она всё ещё применяется, но революция смартфонов произошла благодаря ёмкостным экранам, не требующим гибкой мембраны.
Для 4-проводного резистивного сенсорного экрана напряжение подаётся на верхний слой, а результат считывается с нижнего, и таким образом считывается координата X. Затем всё происходит наоборот и получается координата Y. Всё это происходит за миллисекунды, и опрос экрана проводится непрерывно.
Все подсчёты ведутся вспомогательным контроллером. Резистивные экраны не такие отзывчивые, как ёмкостные, и для высокой точности обычно требуется стилус. Используются в очень дешёвых смартфонах.
Датчик давления
Датчики давления состоят из токопроводящего полимера, в котором есть проводящие и непроводящие частицы. Он расположен между двумя проводниками, переплетёнными, но не соединёнными. Прижимание полимера к проводникам создаёт контакт. Увеличение силы или площади нажатия увеличивает проводимость и уменьшает сопротивление. Без нажатия сопротивление конструкции может быть более 1 МОм, а точность обычно составляет около 10%. Этого достаточно для использования в музыкальных инструментах, протезах, датчиках наличия человека в машине и портативной электроники.
Гибкие и растяжимые датчики
Гибкий датчик – это резистивный материал, например, углерод, нанесённый на гибкую мембрану. При изгибании датчика материал растягивается и сопротивление увеличивается пропорционально радиусу изгиба. Судя по одной из спецификаций, сопротивление плоского датчика в 10 кОм может удваиваться при сгибании его на 180 градусов, когда оба конца соединяются. Распространённый пример – пальцы в игровых перчатках, такие, как в контроллере Nintendo Power Glove (в одном из проектов его хакнули для управления квадрокоптером). Сгибание пальцев приводит к изменению сопротивления, показывающему степень сгиба.
Датчик растяжения работает по тому же принципу, только его сопротивление увеличивается при растяжении. Резиновый шнур с углеродом выглядит, как шнур для банджи. Судя по одному примеру с Adafruit, 6-дюймовый шнурок сопротивлением 2,1 кОм при растяжении до 10″ меняет сопротивление до 3,5 кОм. Ещё один пример – проводящая нить из стальных волокон, смешанных с полиэстером, а ещё бывают датчики в виде резинок или ремней.
Потенциометр: что это такое, что измеряет и где применяется?
Устройство
Попробуем разобраться – потенциометр, что это такое в общих чертах? Обычная схема прибора включает в себя резистор, контакты и отводы. Некоторые модели оснащаются диодами, ключи для различных вариаций обладают отличием по проводимости. Обычно в конструкции используются резисторы пассивного типа, а пара контактов расположена в нижнем отсеке корпуса.
Другие модели отличаются реостатными ключами с подвижными контактами, которые имеют высокую токопроводность. Полоса пропускания заряда зависит от частоты среза, в среднем это 2 тысячи КГц. Кроме того, выпускаются вариации с питанием двух полярностей, используются они сугубо в вычислительных устройствах. Калибровка прибора осуществляется на мостовых схемах, подсоединение проводится через пару специальных выводов. Разброс сопротивления по минимуму составляет 2 процента, отрицательное напряжение достигает показателя в 3,5 вольта. Стоимость приспособлений варьируется в пределах 300-600 рублей.
Механические разновидности
Продолжаем изучать потенциометр. Что это такое в механическом исполнении, рассмотрим далее. Устройство представляет собой регулятор тока, оснащенный контроллером поворотного типа. Ключи – резистивного типа, имеется два вывода, сквозное сопротивление выдерживает до 3,5 Ом. Предельный показатель линейных искажений – 90 дБ, отрицательное напряжение по максимуму – 3,5 В.
Следует отметить некоторые особенности этого вида устройств, а именно:
Механическая модель отлично подходит для реверсивного управления, а полоса пропускания зависит от параметров ключа.
Электронные варианты
Электронный потенциометр заслонки имеет реверсивный тип, часто используется в качестве регулятора громкости. Аппарат преимущественно оснащается двумя ключами, поддерживает порядка десяти циклов, присутствует опция программной выборки.
Рассматриваемые устройства нередко становятся элементами вычислительных приборов. Предельный показатель частоты среза составляет около 3 000 кГц. Многие параметры зависят от конструкционных особенностей и производителя. Линейные искажения составляют порядка 80 дБ, пропуск ключа – 3,5 мк. Для регулировки коэффициента усиления данные устройства не предназначены.
Модификации
Точнее узнать, потенциометр, что это такое, поможет обзор некоторых моделей устройства. Для начала рассмотрим модификацию Skal. В этой серии особой популярностью пользуются модели под индексом 103, 105, 107.
Краткое описание устройств:
Модели ЕР
Устройство этой марки под индексом 1200 подключается посредством пары выводов. Датчик потенциометра выдерживает четыре цикла с частотой среза до 2300 кГц. Модификация подходит для регулировки звука и тембра гитар, а также используется в качестве элемента вычислительной техники.
ЕР-3000 отличается малым разбросом сопротивления. Ключ реостатного типа находится возле выводов, корпус имеет специальную защиту. Присутствует опция программной выборки, калибровка выполняется по мостовым схемам, предусмотрен один резистор. Версия не подходит для настойки фильтров и регулировки коэффициента усиления.
Модификация ЕР-2110 применяется для цифрового реверсивного управления. Имеется реостатный ключ, пара выводов в нижней части корпуса, программная выборка. Настройка производится автоматически без участия мостовых схем.
Как действует на двигатель потенциометр?
Нередко владельцы современных автомобилей пытаются выжать предельную мощность из авто, нажимая до упора педаль акселератора. Такое решение не приносит успеха, поскольку агрегация между силовым агрегатом и педалью газа происходит через специальный датчик дроссельной заслонки (потенциометр). «Мерседес», «БМВ», «Фольксваген» и большинство других иномарок оснащены подобным устройством.
Прибор предназначен для регулировки подачи топлива в двигатель дозированными порциями. Кроме того, приспособление отслеживает динамику нажима на педаль акселератора и определяет число оборотов на холостом ходу. Составляющими элементами потенциометра для автомобиля являются два резистора, один из которых стабильного типа, второй – изменяемый аналог. Суммарное сопротивление элементов равняется 8 кОм.
Принцип работы
Функционирование потенциометра заключается в том, что на один из выводов подается напряжение 5 вольт, при этом второй край должен быть заземлен. Средний вывод подключен к специальному контроллеру, выдающему необходимую информацию по дроссельной заслонке. При полностью закрытой задвижке напряжение не превышает 0,7 В, а в открытом положении достигает 4 В.
На корпусной части заслонки прикрепляется датчик потенциометра посредством винтовой фиксации. С осью вращения приспособление взаимодействует при помощи специального отверстия в гнезде индикатора. Чтобы правильно настроить устройство, необходимо подключить разъемы датчика, активировать зажигание, измерить напряжение на входе. Этот показатель не должен превышать 0,7 вольта. В случае завышенного показания следует отрегулировать крепление индикатора при помощи винтов до нормы. Если имеются сомнения в том, какой потенциометр подобрать, желательно обратиться к специалисту или в сервисный центр.
Потенциометр дроссельной заслонки и форсунки – виновники сбоев в системе впуска
Если в работе автомобиля обнаруживается снижение мощности, усиление рывков и провалов при резком нажатии на педаль газа, сбои на низких оборотах и нестабильность холостого хода, то в первую очередь следует обратить внимание на потенциометр дроссельной заслонки и форсунки. Как делается проверка и ремонт этих узлов системы впуска, мы и разберем в этой статье.
Какая главная проблема потенциометра и форсунок?
Дроссельная заслонка (ДЗ) входит в систему впуска и определяет величину поступающего воздуха в двигатель. Перечисленные проблемы могут объясняться отсутствием сигнала на потенциометре. Чтобы узнать, нужно ли ремонтировать это устройство, проводится проверка напряжения питания и цепи входного сигнала. С помощью специального прибора, мультиметра, можно сделать все замеры и без труда установить рабочий ли потенциометр дроссельной заслонки.
Потенциометр дроссельной заслонки
Еще одна распространенная проблема системы впуска – загрязнение топливных форсунок. Причем и для дизельных авто, и бензиновых. Именно это устройство обеспечивает подачу горючего во впускной коллектор. Для эффективного смесеобразования нужна максимальная площадь контакта частиц топлива с воздухом, что достигается распылением бензина до мельчайших капелек. При выходе из строя инжекторов нарушается этот процесс, повышается расход топлива. Основной показатель закоксованности форсунки – это подача бензина в виде струи.
Под ремонтом обычно подразумевается чистка. Промыть форсунки можно в сервисном центре или самостоятельно. В автомобилях с бензиновым двигателем установлены, как правило, электромагнитные варианты этой детали. Устройство такой топливной форсунки включает сопло, иглу, корпус, обмотку, пружину, фильтр, якорь электромагнита и уплотнения.
Существует несколько способов удаления загрязнений – прогонка через инжектор промывочной жидкости вручную или на стенде и посредством специальных присадок к топливу. Если последующая проверка показывает, что этих мер было недостаточно, то остается идти в сервисный центр. Там вам будет предложена чистка ультразвуком или специалисты вынесут вердикт, что поможет только замена топливных форсунок.
Использование присадок – это, скорее, профилактика. Для автомобиля с большим пробегом или некачественным топливом этот метод не подойдет.
Чистка форсунки – подготовка, проверка и промывка своими руками
Для собственноручной промывки нужно приготовить очистительную жидкость (приобретается в автомагазинах), силиконовую трубку диаметром около 5 мм, два провода одинаковой длины, кнопку (реле), аккумулятор, изоленту. Давление в топливной системе должно быть минимальным, достигается это простоем автомобиля в течение нескольких часов. Необходимо снять форсунку с посадочного гнезда топливной рейки, чтобы промывочная жидкость не попала в двигатель. Для этого нужно сначала открутить гайки, с помощью которых топливная рейка крепится к впускному коллектору, а также отсоединить от нее регулятор топливного давления. Дальше идет чистка наружной поверхности форсунки и удаление резиновых деталей. Если уплотнители деформированы, замените их на новые.
Чтобы чистка была эффективной, необходимо обеспечить герметичное соединение форсунки с баллончиком промывочной жидкости. Диаметр сопла баллончика следует изолентой довести до внутреннего диаметра шланга. Провода (какой-то из них будет плюсом, второй минусом) одним концом присоединяем к аккумулятору, вторым – к коннектору форсунки. В разрыв плюса методом простой скрутки подсоединяем кнопку, при ее нажатии цепь замкнется, и форсунка под действием электричества откроется.
Промывка топливных форсунок подразумевает имитацию их работы на двигателе. Пускаем жидкость из баллончика и проводим ток, нажав замыкающую кнопку. На все обычно требуется 2–3 минуты с небольшими перерывами. Проверка степени очистки топливных форсунок элементарна – если жидкость распыляется равномерно и не струит, то промывать устройство больше не нужно. Прежде чем завести машину, следует выключать и включать зажигание несколько раз.
Промывка топливных форсунок
После того как форсунки промыли, необходимо все собрать. Обязательно проводится визуальная проверка резиновых уплотнителей, если состояние хорошее, то их можно использовать дальше. Только перед сборкой смажьте их моторным маслом. Если их состояние не самое лучшее, то необходимо будет приобрести новые резиновые уплотнители, правда, сделать это лучше заранее. При покупке внимательно осмотрите элементы, любой их дефект станет причиной утечки топлива.
Особенность ремонта топливных форсунок дизельных двигателей
Особенность строения «дизельных форсунок» – отсутствие резинок, герметичность стыков достигается чистотой обработки деталей. Форсунки и ТНВД (топливный насос высокого давления) в этом случае представлены как прецизионное устройство. При работе с дизельным двигателем крайне важно соблюдать чистоту. Даже песчинка может привести к ремонту иглы и распылителя. Поэтому перед снятием форсунки сначала делается ее тщательная наружная очистка, чтобы в дальнейшем грязь ни в коем случае не попала на резьбу. Во избежание повреждения граней форсунки пользуйтесь накидным ключом.
До того как отсоединить трубки высокого давления, пометьте их, так вы исключите возможность неправильной обратной установки. Сразу же наденьте защитные колпачки на штуцеры обраток после снятия шлангов. В остальном чистка дизельных форсунок делается так же, как и инжекторных. В качестве жидкости для промывки опытные автомобилисты рекомендуют использовать Wynn’s.
Жидкость для промывки Wynn’s
Очень часто такая процедура для форсунок в дизельной системе не приводит к желаемым результатам. Обычно требуется установка нового распылителя. В крайних случаях частичный ремонт бесполезен, помогает только полная замена топливных форсунок. Причина проста – большое давление топлива и высокие температуры камеры сгорания приводят к механическому износу и сильному закоксовыванию. Еще поводами для замены служат деформация распылителя, ослабление пружины, изнашивание запорной иглы. Так что дизельная форсунка – более нежный элемент, который редко бывает ремонтопригодным. Поэтому их проверка должна производиться своевременно в качестве профилактики, чтобы не допустить преждевременного износа.
Потенциометр дроссельной заслонки и топливных форсунок
В процессе эксплуатации автомобиля можно обнаружить такой комплекс неисправностей, как значительный упадок мощности, возникновение всевозможных провалов при резкой попытке нажать на педаль акселератора. Кроме того, двигатель начинает работать неустойчиво, а холостой ход может и вовсе исчезнуть. Это говорит о том, что настало время обратить внимание на работу системы питания. Разберем и узнаем, что такое потенциометр дроссельной заслонки – проверка, чистка и ремонт. Мы расскажем вам об основных проблемах потенциометра, как проверить и почистить топливные форсунки и отремонтировать узел впрыска.
Основные проблемы в работе дроссельной заслонки
Дроссельная заслонка (или, как принято сокращенно ее называть ДЗ) отвечает за количество подаваемого воздуха в камеру сгорания автомобиля. Если двигатель неожиданно начал вести себя не так как обычно (пропал холостой ход, или наблюдается его неровная и неустойчивая работа), то проблема, скорее всего, кроется в его электронной части, а именно – потенциометре. Чаще всего, на нем попросту отсутствует сигнал, и он нуждается в замене или ремонте. В первую очередь выполняется проверка устройства с помощью мультиметра и на основании полученных данных делают определенные выводы.
Другие детали, которые тоже могут потребовать вашего внимания – это форсунки. Они отвечают за подачу смеси во впускной коллектор двигателя. Загрязнение форсунок может препятствовать правильному смесеобразованию. Площадь контакта частиц топлива с воздухом уменьшается, и смесь поступает в малом количестве. Все это объясняется тем, что бензин из-за неисправности форсунок поступает струей и, тем самым, сильно обогащает смесь. Чтобы убедиться в этом, достаточно обратить внимание на большой расход топлива, который не так давно соответствовал норме.
Ремонт топливных форсунок представляет собой их чистку и замену резиновых уплотнителей.
Провести чистку форсунок можно в специальном сервисе или самостоятельно при помощи подручных материалов. Для этого их присоединяют к специальным устройствам и прогоняют, освобождая от инородных частиц грязи, которая содержится в некачественном бензине. Прогонка происходит с помощью специальных веществ, которые вводятся в инжектор вручную или же с помощью специальных пневматических устройств.
Кроме того, чтобы прочистить форсунки, совсем не обязательно их снимать. Можно купить к топливу специальные присадки, которые размешиваются в бензобаке и попадают в форсунки в виде чистящего средства. Если принятые меры не помогли решить проблемы, то форсунки необходимо принести в специализированный сервис, где уже примут обоснованное решение – менять форсунки или прочистить их ультразвуковой аппаратурой.
Как почистить и проверить форсунки своими руками
Чтобы выполнить чистку форсунки своими руками, необходимо приготовить следующие элементы: специальное средство для очистки форсунок и трубку с внутренним диаметром не более 5 миллиметров, а также два одинаковых провода, автомобильный аккумулятор и любую кнопку, снабженную большими контактами, а лучше реле.
Форсунка демонтируется с рейки и подключается к аккумуляторной батарее. Прежде чем замкнуть все провода, необходимо разорвать плюсовой провод и на этом месте установить кнопку со встроенным реле. После этого внутрь форсунки просовывается мелкая трубочка чистящего средства, усиленная с помощью толстой размером до 5 миллиметров. После этого, кнопкой подается напряжение, форсунка открывается, а внутрь форсунки пускается чистящее средство.
Получается, что во время этого процесса происходит полная имитация работы топливной форсунки. Во-первых, она прогоняется, во-вторых, таким образом можно определить ее пригодность к дальнейшей эксплуатации. Пригодной считается та форсунка, топливо из которой именно распыляется, а не льется. Протекающая форсунка подлежит замене или ремонту.
Прогон жидкости необходимо осуществлять в течение 3 минут. За это время деталь полностью прочистится и будет годна к дальнейшему применению. После прочистки, форсунку устанавливают на рейку и вставляют во впускную систему. Перед монтажом не забудьте проверить надежность уплотнителей. Если визуально они находятся в плохом состоянии, то необходимо их заменить. Старайтесь не обходить проблемы резинок, так как это обернется для вас утечкой топлива, и, как следствие, ускоренное и бесполезное увеличение расхода топлива.
Приобретение новых уплотнителей никогда не откладывайте на завтрашний день. Делать это нужно заранее и в соответствии с маркой и моделью вашего автомобиля. Внешне же ремонтный комплект двух несильно схожих форсунок может заметно различаться.
Как ремонтировать дизельные форсунки
Перед тем, как снять топливную форсунку с дизельного мотора, необходимо провести наружную очистку места соединения ее с головкой блока цилиндров. Дело в том, что малейшая песчинка при снятии элемента может стать смертью для иглы форсунки. Откручивать их следует при помощи накидных ключей, чтобы не стереть грани.
Чтобы снять топливные трубки повышенного давления, сделайте на них специальные пометки. Это поможет в дальнейшем провести правильную сборку элементов. После снятия, монтируйте на них защитные колпаки, чтобы избежать их загрязнения.
В остальном же, чистка форсунок дизельного двигателя почти ничем не отличается от прочистки бензиновых форсунок. Единственным отличием можно назвать применение других видов чистящих средств.
Не смотря на простоту процедуры, чистка дизельных форсунок не всегда может проходить удачно. Дело в том, что дизельное топливо обладает другими свойствами, и чистка форсунок обычно заканчивается их заменой. Кроме того, серьезным поводом для замены может стать и неисправности распылителя, пружины, а также износ самой иглы. Чтобы не доводить форсунку до такого состояния, чистка дизельных форсунок должна быть профилактической мерой, которая сможет продлить срок службы детали.
Вот так производится чистка, проверка топливных форсунок и ремонт потенциометра дроссельной заслонки. Все эти процедуры можно проделать самостоятельно, что а экономию денег на посещении автосервиса.