¿Existe algo como un potenciómetro infinito?

Estoy tratando de encontrar un componente que, similar a un potenciómetro, entregue una salida analógica, pero que pueda girarse indefinidamente en una sola dirección.
He intentado buscar algo como esto, pero nunca encontré nada que haga lo que quiero, siendo relativamente barato.

Tenga en cuenta que no estoy buscando un codificador rotatorio, ya que son rápidos, no tienen la resolución que necesito, no admiten el posicionamiento absoluto y, por lo general, son demasiado costosos si admiten alguno de estos.

Me imagino que algo así como un potenciómetro normal con múltiples contactos de limpiaparabrisas podría funcionar en este caso.

Este es el diagrama de una olla normal.

Así es como se vería una olla con 2 limpiaparabrisas.

Proporcionaría una salida suave y precisa incluso cuando se gira en una sola dirección para múltiples giros.

¿Existe una pieza barata que se comporte así y, de ser así, cómo se llama?

Editar: gracias /u/quetzalcoatl por proporcionar el diagrama de potencial de salida.

Los codificadores rotatorios IME no son caros y se pueden "deshacer clic" con algo de esfuerzo.
Si bien esto se puede hacer fácilmente para una pequeña cantidad de productos, sería bastante engorroso hacerlo para una cantidad mayor. Además, la mayoría de los codificadores rotatorios disponibles comercialmente solo tienen unos ~ 20 pasos por vuelta, mientras que un potenciómetro es técnicamente continuo y un ADC de 10 bits puede leer fácilmente 1024 pasos por vuelta. La mayoría de los µC disponibles comercialmente tienen múltiples ADC en su interior que podrían usarse para este propósito. También tenga en cuenta que no quiero usar esto a velocidades muy altas. Todo el torneado será hecho por una mano humana.
¿Puedes agregar la relación ángulo/resistencia que buscas? para mí no está muy claro.
Cuando reparo cosas, ocasionalmente tropiezo con dispositivos similares, pero nunca he podido obtener reemplazos.
Buena pregunta y buen diagrama. En grandes cantidades, esto debería ser fácil de arreglar ordenando potenciómetros estéreo de estilo antiguo con la carcasa del segundo canal o el limpiaparabrisas girado 180 grados y sin el tope.
¿Qué resistencia espera observar después de girar la olla un número infinito de veces hacia la izquierda?
Un poco fuera de tema, pero en mi experiencia, siempre puede obtener codificadores rotatorios con o sin retén (lo que llama clicky ), y los codificadores de 24 ángulos se pueden usar para obtener 96 ángulos únicos.
Parece que quieres un bote "multiturn" .
@RussellBorogove Eso no está definido;). Pero como puede ver en el diagrama, la resistencia de los dos limpiaparabrisas siempre depende del ángulo. Si uno de los limpiaparabrisas está en el 'espacio', el otro siempre tiene aproximadamente el 50 % de la resistencia total. Eso siempre permitiría detectar una posición absoluta.
While this can be easily done for a small amount of products, it would be rather cumbersome to do it for a larger amount- Para cantidades pequeñas o grandes, puede comprar uno sin hacer clic si no quiere ser engorroso. Por supuesto, para un solo prototipo, simplemente puede usar lo que ya tiene, a menos que aún no haya comprado uno, entonces puede usar el tipo con o sin clic.
¿Qué tipo de función de resistividad con respecto al ángulo de giro imagina?
"¿Qué tipo de función de resistividad con respecto al ángulo de giro imagina?" - Supongo que con el diseño actual, el potencial de salida en W1/W2 como función de A/B sería algo como esto i.imgur.com/osTLeJB.png (Busti, siéntase libre de usar esa imagen si la dibujé correctamente). Supongo que MCU podría analizar las salidas en forma de diente de sierra de W1 / W2 para inferir el movimiento de rotación de manera continua sin espacios.
Hay ollas que giran continuamente, pero con una interrupción en el punto de reinicio, es decir, girar continuamente en una dirección a velocidad constante producirá un diente de sierra.
@quetzalcoatl Esa es una gran adición al diagrama. ¿Puedo preguntar qué software usaste para crearlo? Lo agregué a la publicación y te di crédito por ello.
Busti - Siempre me hace sonreír cuando escucho esa pregunta :) No es broma aquí, pero eso fue... el "pincel" estándar de Windows
resulta que su invento ya está activo y funcionando en el mercado. PERO NO DEBERÍA HABER PUBLICADO ESA PREGUNTA AQUÍ, debería haber buscado en Google como loco, LEER foros, etc. por sí mismo y ver qué hay disponible, y si aún no pudo encontrar nada, ¡entonces esta era una idea para una patente! ¡Y una patente muuuy cara, por cierto!
Llegué aquí después de tener exactamente la misma idea. Rotación continua, sin detenciones y tantos bits de precisión como su ADC pueda manejar. Muy útil para los constructores de cabinas caseras.
@GregWoods Bueno, tanta precisión como las huellas de carbono en la olla se hicieron para soportar. Eventualmente habrá un punto donde las imperfecciones distorsionarán demasiado la lectura del ángulo. A fin de cuentas, esto no debe usarse en aplicaciones donde la precisión es importante.

Respuestas (12)

El dispositivo que la respuesta de Spehro Pefhany construye a partir de dos ollas está disponible como una sola unidad, por ejemplo, el ALPS RDC803101A .

Si lo gira, obtiene dos señales de diente de sierra que están desfasadas 180°, por lo que cuando una salida está en su "zona muerta", puede usar la otra para determinar la posición.

Este modelo tampoco tiene retenes, por lo que no hace clic en absoluto.

Buen hallazgo... +1
+10 Esta debería ser la respuesta seleccionada. Nada mejor que una pieza de consumo que está hecha para hacer exactamente la función deseada. El costo y el tamaño son perfectos y ALPS es un proveedor de confianza.
Esto resuelve mi pregunta. La otra solución fue la mejor hasta ahora, pero esto es exactamente lo que necesito. Gran hallazgo.
Era un artículo muy especial, pero en los años 60 podías conseguir un potenciómetro de 360 ​​grados con una salida sinusoidal. Tenía 5 terminales, llámelos secuencialmente 1, 2, 3, 4 y 5. Ataría 1 a una referencia +, 3 a una referencia igual pero opuesta, y 2 y 4 a tierra. 5 produciría una onda sinusoidal con la rotación del eje. La precisión sería del orden del 0,1%. Aunque muy caro.

El mejor sensor de rotación continua que he usado es la serie AMS.

Algo como esto podría ser adecuado para su propósito.ingrese la descripción de la imagen aquí

Por supuesto, no pueden admitir valores de salida infinitos, pero asociados con una MCU, puede configurarla en escala media cada vez que enciende su unidad o recuerda la última configuración.

También hay muchos codificadores ópticos relativamente baratos que permitirían la misma estrategia de rotación infinita. Por ejemplo, esto de Bourns

Una matriz de sensores de pasillo también es una gran solución para este problema. Incluso podría ser más barato que la solución de maceta de doble cara, ya que no requiere un ensamblaje en la parte inferior de la placa de circuito impreso.
Desafortunadamente, estos requieren que la perilla o el vástago sean magnéticos, lo que aumentaría la complejidad de la fabricación. Por lo general, la carcasa de una olla también sirve como ancla para el eje, estos requerirían la carcasa del producto para hacer ese trabajo.
Los reemplazos de 'po't magnéticos de @Busti están disponibles, al igual que los codificadores incrementales y absolutos. En las versiones magnéticas, el eje de la olla NO es magnético, el imán está unido al extremo interno del eje. tinyurl.com/yy66zp5j tinyurl.com/y593teum
@Jack_Creasy No habría adivinado que existen partes como esa. ¡Muchas gracias por el comentario!

No he visto algo así, no quiere decir que no exista. No se presta particularmente a la construcción con diseños de potenciómetros normales, incluidos los potenciómetros agrupados modulares, porque los conductores suelen salir por un lado.

Hay ollas sin topes finales, sin embargo, tienen un ángulo muerto. Los costosos de larga duración se llaman 'servopots'.

Puede hacer un dispositivo de este tipo montando dos de estas macetas en lados opuestos del tablero (en fases diferentes, obviamente).

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Esa olla es una gran recomendación. Pero me pregunto cuánto aumenta esto el costo de fabricar una placa con él, ya que uno de ellos tiene que montarse en el lado opuesto de la pcb, preferiblemente con el eje ya adentro, para que no se desalineen.
Lo más barato en NRE sería usar un ensamblaje de un solo lado y unir el inferior a mano con el eje insertado. Para volúmenes más altos, no es raro mecanizar accesorios para soldadura por reflujo, particularmente cuando se usa un ensamblaje de doble cara. Por ejemplo

Lo que puede encontrar útil es un potenciómetro de varias vueltas. Bourns los fabrica en diferentes rangos de resistencia. Vienen en varios tamaños, pequeños y también en tamaño de perilla de volumen.

Ayudan en el control preciso de la resistencia. También hay otros, con esfera por dentro y por fuera también, de Bourns.

Podría conseguir un potenciómetro grande de varias vueltas para mi proyecto por alrededor de 2 dólares, y los pequeños cuestan 0,2 dólares más o menos.

Así es como se ven... Estos tienen 10 vueltas para variar un valor de potenciómetro dado. Entonces, para un potenciómetro de 10k, obtienes una variación de 1k por cada vuelta.

potenciómetro de varias vueltas

potenciómetro de varias vueltas

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multigiro no es continuo -giro.

¿Qué tan "clic" fue el movimiento de la bola en un mouse de bola de la vieja escuela? Eso usa un codificador rotatorio. Sin embargo, es solo uno simple de 2 bits, que es suficiente para la velocidad y la dirección del movimiento, pero no proporciona una posición absoluta.

¿Realmente necesitas una posición absoluta? Esto realmente se reduce a su aplicación. Si el costo es un problema, también puede reducirlo drásticamente de la misma manera que lo hicieron los fabricantes de mouse, al hacer que la rueda del codificador sea parte del mecanismo y simplemente usar un disco ranurado de haz de ruptura simple para el codificador.

Para completar, también hay disponibles potenciómetros de seno/coseno. Son bastante raros y caros hoy en día.

Una búsqueda rápida en Google encontró estos:

  • Electrónica de estado SPSC50S Potenciómetro de montaje servo de 2" de diámetro
  • Atheris FSCB22A Potenciómetro sen/cos de montaje servo de 23 mm de diámetro

entre otros.

En general, los potenciómetros han caído en desgracia en los dispositivos de medición de posición. Esto se debe a que tienden a tener una vida útil, resolución, linealidad y costo inferiores en comparación con los codificadores, a pesar de su importante ventaja de ser 'absolutos' en lugar de 'incrementales'.

Este escritor pasó muchas horas en su relativa juventud reemplazando los potenciómetros de lectura de posición ruidosos y/o no lineales en los sistemas médicos. Luego se tuvo que ajustar el potenciómetro de reemplazo, calibrar la ganancia y la compensación, y verificar la linealidad.

¿ El Alpha RV112FF puede ser lo que estás buscando? En resumen, es un potenciómetro doble sin fin en el que ambas pistas producen una forma de triángulo a medida que giran y están desplazadas 90 grados, por lo que al leer ambas posiciones, puede deducir la posición absoluta.

El término correcto de Google parece ser "codificador sin cos" , que encuentra muchos resultados, aunque muchos de ellos apuntan a unidades industriales que tienen varios ciclos de sen/cos sobre su rotación, una especie de combinación de un codificador normal y un potenciómetro. .

Ese es un gran término de búsqueda. Ese bote también es muy bueno, pero el recuento de ciclos es un poco bajo. El otro vinculado en la publicación aceptada tiene un mayor número de ciclos, aunque no es mucho. Tengo la intención de usar esto para un dispositivo de entrada humano que se supone que debe manipularse constantemente, por lo que sería deseable tener un recuento de ciclos más alto.

Creo que esta parte existió una vez, y solo usaban un potenciómetro estéreo (tiene dos tarjetas separadas), con un limpiaparabrisas girado y sin paradas.

Desafortunadamente no tengo pruebas, por lo que podría ser producto de mi imaginación.

Si desea probar su idea, es fácil abrir la sección superior e invertir la tarjeta.

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No puede simplemente invertir este limpiaparabrisas ya que está marcado con etiquetas de 120 gradosingrese la descripción de la imagen aquí

Esta olla tiene un pcb separado con la pista encendida. Esto significa que el limpiaparabrisas gira en un sentido pero no en el otro. Quieres un bote donde la pista esté impresa en la tarjeta.

Desafortunadamente, en esta olla, el tope está en la sección inferior, pero puede abrirlo, empujar el tope en la imagen y volver a ensamblar con la tarjeta y la caja giradas a la mitad 180 grados.

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el RV112FF de Taiwan Alpha ( http://www.taiwanalpha.com/en/products/4 ) es un potenciómetro con una rotación sin fin de 360 ​​grados. Encontré esto mientras buscaba durante mucho tiempo controladores para tales potenciómetros. No pude encontrar ningún algoritmo para decodificarlos, así que hice uno. Esperemos que esto pueda ser útil para otros que buscan lo mismo. https://hackaday.io/project/171841-driver-for-360-degree-endless-potenciómetro )

¿Tienes alguna experiencia con la parte Alpha? Estoy un poco preocupado ya que su vida útil esperada parece ser un poco baja. ¿Sabe qué piezas se utilizaron en las piezas KORE que desmontó?
Personalmente, no tengo ninguna experiencia con Taiwan Alpha. No había marcas en las del controlador KORE que identificaran la marca, pero leí en algunas otras discusiones en línea que apuntaban a las alfa de Taiwán (tipo eje de metal). Ha habido algunas quejas sobre las ollas "saltando" en el KORE, y algunas afirmaciones que el spray de contacto mejoró el problema. Como cualquier potenciómetro se desgasta con el tiempo, pero para mi uso solo necesito valores de 0-127 (MIDI). Y los estoy muestreando con DAC de 10 bits con histéresis/filtrado, por lo que debería poder compensar incluso potenciómetros bastante desgastados/ruidosos.
Muchas gracias por su conocimiento. Pedí algunas macetas TaiwanAlpha de mouser para probarlas. Lo que realmente me importa es el posicionamiento absoluto, por eso los codificadores rotatorios no sirven para mi proyecto.
Una de mis ollas KORE dejó de funcionar, así que compré una de estas Taiwan Alpha. El que compré de Mouser fue RV112FF-40B1-15F-0B20K. Tenga en cuenta que este es un eje de 15 mm ("-15F") mientras que los de KORE son ejes de 20 mm. Pero no importa, las perillas también encajan bien en el eje de 15 mm. Y por lo que puedo decir, el bote Alpha es idéntico a los originales. Solo tenga en cuenta que el nuevo se siente mucho más apretado cuando gira, como se espera de una olla nueva. Entonces, si desea tener la misma resistencia rotacional en todas las ollas, probablemente debería reemplazarlas todas.
@Busti, ¿cómo encontraste las ollas TaiwanAlpha? (Supongo que te refieres a los RV112FF). No espero que mis usuarios giren constantemente, más bien cada cinco minutos girarán media vuelta.

No declaras la aplicación. Si su objetivo es un control de volumen en un amplificador para que su gangsta rap pueda subirse a un volumen infinito, no puedo ayudarlo. Pero si su objetivo es detectar la posición de un eje giratorio, podría considerar los transformadores sincronizados. Dan una salida x e y, donde x es el coseno ey es el seno del ángulo de rotación. Se pueden girar para siempre (o hasta que se desgasten) y no hay limpiaparabrisas que se dañen. Por supuesto, es mejor si la frecuencia de excitación no es inferior a la frecuencia de rotación del eje ;-).

Personalmente lo necesito para controlar el color en una rueda de colores HSV. Entonces, para mi aplicación, solo el ángulo es importante. Pero también quiero que sea barato y bastante pequeño. El potenciómetro de compensación de fase es probablemente la mejor solución para mí, pero su respuesta me hace preguntarme cómo se pueden contar de manera confiable las revoluciones de un eje a velocidades muy altas.
Mi experiencia con los resolutores sincronizados se remonta a los días de las computadoras de control de vuelo analógicas. Los sensores de ángulo de ataque, las superficies de control de la aeronave y los giroscopios no hacían revoluciones a altas velocidades. Pero si necesita contar las revoluciones a alta velocidad, la lógica para cualquiera de las soluciones anteriores es similar. Tenga en cuenta mi comentario de que la excitación debe ser de una frecuencia más alta que la rotación del eje; de lo contrario obtienes algo llamado ALIASING. Es como cuando las ruedas de una diligencia o las hélices de un avión giran hacia atrás en una película antigua.

El potenciómetro de 10K de 1 vuelta vinculado a continuación (UXCELL, en Amazon) incluye una pequeña hendidura en su caja de metal que actúa como tope. Al perforar la hendidura con una broca de 1/8", puede convertirla en una olla giratoria continua sin tener que desmontar la olla. Para evitar que entren pedazos de metal dentro de la olla, taladre el material de tope hasta que sea bastante delgado y luego Saque el material de tope restante de la hendidura con unos alicates de punta fina.Cada giro del potenciómetro modificado produce una buena lectura de 0-1023 en una entrada analógica de Arduino.

https://i.stack.imgur.com/Fq6RS.jpg

¿No habrá un punto muerto de 30° donde el limpiaparabrisas se desconectará de la pista? Solo obtendrá de 0 a 1023 en un lapso de 330°. También necesitará un pull-up o pull-down para mantener la entrada del ADC en un valor fijo en lugar de flotar. Bienvenido a EE.SE.

Hay macetas lineales de 360 ​​grados que puede obtener sin paradas de rotación, como http://www.bourns.com/docs/Product-Datasheets/6630.pdf

Con estos, siempre hay una interrupción, por lo que la rotación continua a velocidad constante producirá un diente de sierra.

¿Existe algo como un potenciómetro infinito?
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