IT201800004741A1 - Potenziometro per il controllo di circuiti elettrici - Google Patents

Description

POTENZIOMETRO PER IL CONTROLLO DI CIRCUITI ELETTRICI Descrizione

Campo di applicazione

La presente invenzione trova applicazione nel settore dei dispositivi elettrici per uso industriale ed ha particolarmente per oggetto un potenziometro adatto ad essere collegato ad un circuito elettrico per variarne o controllarne i parametri elettrici.

Stato della tecnica

Come è noto, i potenziometri sono dispositivi elettrici a resistenza variabile destinati ad essere collegati a un circuito elettrico per controllare le sue grandezze elettriche mediante la variazione di una resistenza.

I potenziometri sono principalmente utilizzati in funzione di partitore di tensione o per la regolazione della corrente elettrica che circola in un circuito.

Tipicamente, essi sono formati da un regolatore elettrico o trimmer di tipo rotativo, comprendente un albero che, attraverso la rotazione intorno al proprio asse, interagisce con una resistenza variabile.

Il dispositivo di regolazione elettrica è a sua volta contenuto all’interno di un alloggiamento tubolare, mentre l’albero è collegato ad una manopola atta ad essere ruotata manualmente dall’utilizzatore.

I requisiti normalmente richiesti ai potenziometri sono una sufficiente resistenza agli urti ed alle vibrazioni, al fine di evitare movimenti non richiesti e conseguenti variazioni di resistenza, ed un grado di protezione dall’ingresso di sporcizia o liquidi, in base alla destinazione d’uso del dispositivo stesso.

Tipici esempi di potenziometri rotativi sono descritti in DE102008048470 ed in CN104328608, in cui un potenziometro comprende un alloggiamento per ricevere il resistore ed una manopola che impegna la porzione dell’albero, il quale da un lato è in contatto con il resistore e dall’altro sporge fuori dall’alloggiamento per consentire all’utente di ruotarlo.

La manopola può essere anche provvista di mezzi di limitazione della rotazione che ne limitano la rotazione angolare al fine di evitare che le componenti mobili della resistenza possano urtare con violenza le superfici di battuta della stessa manopola, causa di possibili danni o guasti alle stesse componenti mobili.

Poiché questi dispositivi sono spesso progettati per essere installati in ambienti particolarmente difficili, quali locali macchine o all’aperto, devono essere protetti dalle infiltrazioni di particelle di sporco, liquidi e possibilmente sostanze ossidanti o corrosive che potrebbero influire sulla loro efficienza.

Per tali motivi è necessario predisporre opportuni mezzi di tenuta quali anelli di guarnizione o mezzi similari.

Tuttavia, le comuni soluzioni della tecnica nota sono limitate dal fatto che solitamente una porzione non trascurabile dell’albero è posta esternamente agli elementi di tenuta e non è quindi adeguatamente protetta contro la penetrazione di particelle di sporcizia o l’infiltrazione di liquidi, limitando solo parzialmente l’infiltrazione di polvere o impurità esterne al potenziometro elettrico.

EP2815409, a nome della stessa Richiedente, descrive un potenziometro rotativo in cui l’albero è invece adeguatamente protetto per mezzo di una guarnizione anulare atta ad essere serrata tra due superfici cilindriche contrapposte appartenenti alla manopola e ad una ghiera di serraggio applicabile amovibilmente alla manopola.

Tale potenziometro, per quanto particolarmente efficace nel risolvere i suddetti inconvenienti legati al possibile ingresso di impurità o liquidi, può risultare tuttavia limitato in alcune applicazioni dal fatto di avere la componente che integra sia l’albero che la resistenza variabile particolarmente robusta ed appositamente progettata e pertanto relativamente costosa, risultando spesso sovradimensionata ed economicamente non conveniente per applicazioni in cui il potenziometro non è normalmente soggetto a condizioni particolarmente gravose.

Presentazione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti sopra indicati, realizzando un potenziometro per il controllo di circuiti elettrici che sia caratterizzato da elevata efficienza e relativa economicità.

Uno scopo particolare è quello di realizzare un potenziometro per il controllo di circuiti elettrici che sia provvisto di struttura particolarmente semplice ma che allo stesso tempo presenti adeguate caratteristiche di resistenza.

Ancora altro scopo è quello di realizzare un potenziometro per il controllo di circuiti elettrici che garantisca adeguata protezione all’ingresso di impurità e liquidi.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiari in seguito, sono raggiunti da un potenziometro per il controllo di circuiti elettrici che, in accordo alla rivendicazione 1, comprende una custodia cilindrica avente una porzione di bordo superiore allargata ed aperta ed atta ad essere inserita all’interno di un foro presente in un pannello o quadro di controllo di un dispositivo elettrico o elettronico da controllare, mezzi per l’ancoraggio amovibile di detta custodia cilindrica al pannello o quadro di controllo, un dispositivo di regolazione elettrica alloggiato in detta custodia e che racchiude una resistenza variabile, mezzi per il collegamento elettrico di detto dispositivo di regolazione elettrica al circuito da controllare, una manopola parzialmente inserita in detta custodia per essere accessibile dall’esterno, un albero di azionamento avente un asse di rotazione longitudinale con una prima estremità associata a detta manopola per essere solidale in rotazione alla stessa ed una seconda estremità atta ad interagire con detta resistenza variabile per variarne il valore istantaneo in seguito alla rotazione di detto albero, in cui detto dispositivo di regolazione elettrica comprende un involucro scatolare accoppiabile a detti mezzi di collegamento elettrico ed alloggiante detta resistenza variabile, detto involucro avendo un foro longitudinale passante atto ad alloggiare a misura detta seconda estremità di detto albero per portarla a contatto con detta resistenza variabile.

Grazie a questa combinazione di caratteristiche sarà possibile realizzare il potenziometro ricorrendo a componenti di tipo standard reperibili sul mercato, così da semplificarne la realizzazione e ridurne il costo, ma senza che si abbia pregiudizio per le caratteristiche di resistenza e di protezione complessive del potenziometro.

Vantaggiosamente, il dispositivo di regolazione elettrica comprenderà terminali di uscita in collegamento elettrico con terminali di ingresso dei mezzi di collegamento elettrico attraverso una piastra conduttiva disposta longitudinalmente in detta custodia. Il potenziometro potrà essere elettricamente connesso al dispositivo elettrico o elettronico da controllare, quale una macchina o impianto industriale ovvero un dispositivo ad uso domestico, in maniera immediata in quanto sarà necessario eseguire solo il cablaggio dei terminali di uscita del circuito elettrico con i mezzi di collegamento elettrico, ad esempio una morsettiera o una pluralità di morsetti.

Preferibilmente, la manopola comprenderà un elemento anulare atto ad essere inserito in detto bordo aperto di detta custodia ed un elemento di presa longitudinalmente allungato che si estende da detto elemento anulare verso l’esterno di detta custodia e che alloggia al suo interno detto albero.

A sua volta, la prima estremità di detto albero potrà essere disposta amovibilmente in detto elemento di presa cavo.

In questo modo l’assemblaggio della manopola risulterà particolarmente semplificata e potrà essere ottenuta a partire da pezzi di tipo standard, riducendo ulteriormente i costi.

Forme vantaggiose di esecuzione dell’invenzione sono ottenute in accordo alle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un potenziometro per il controllo di circuiti elettrici secondo l’invenzione, illustrata a titolo di esempio non limitativo con l’aiuto delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 è una vista prospettica dall’alto del potenziometro;

la FIG. 2 è una vista prospettica dal basso del potenziometro;

la FIG. 3 è una vista prospettica esplosa del potenziometro;

la FIG. 4 è una prima vista in sezione del potenziometro;

la FIG. 5 è una seconda vista in sezione del potenziometro.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure allegate è illustrata una configurazione preferita ma non esclusiva di un potenziometro atto al controllo di parametri elettrici di un qualsiasi circuito elettrico esterno attraverso la variazione di una resistenza elettrica.

Il potenziometro potrà essere utilizzato sia all’interno di impianti elettrici o dispositivi elettrici o elettronici ad uso civile che in macchine o impianti industriali.

La sua funzione potrà essere quella di partitore di tensione e/o di controllo della corrente fornita ad un carico, o, ancora, per generare segnali variabili per il controllo di attrezzature industriali.

Ad esempio, il potenziometro potrà essere utilizzato per variare selettivamente la tensione nel circuito e di conseguenza modificare il valore della corrente elettrica nello stesso, oppure potrà essere installato in piccoli dispositivi elettronici che richiedono la regolazione di uno o più segnali di controllo.

In linea generale, il potenziometro sarà configurato per essere ancorato, in maniera preferibilmente amovibile, ad un pannello o quadro di comando del dispositivo elettrico o elettronico da controllare, attraverso il suo inserimento in un apposito foro previsto nel quadro o pannello.

Come si osserva dalla Fig. 1, nella sua configurazione più generale il potenziometro, indicato globalmente con 1, comprende una custodia cilindrica 2 avente una porzione di bordo superiore aperta 3 ed atta ad essere inserita all’interno del foro presente nel pannello o quadro del dispositivo da controllare, non illustrato.

In particolare, la porzione superiore 3 della custodia 2 sarà allargata per poter essere portata in battuta sul pannello o quadro di comando ed essere bloccata allo stesso mediante opportuni mezzi di ancoraggio amovibile 4, descritti più in dettaglio nel prosieguo.

La custodia 2 alloggia al suo interno un dispositivo di regolazione elettrica 5, ad esempio un trimmer, racchiudente a sua volta una resistenza variabile, ed una morsettiera 6, visibile più chiaramente nella Fig. 2, provvista di terminali di uscita 7 atti ad essere connessi al circuito elettrico da controllare, secondo modalità di tipo noto, ad esempio mediante serraggio o saldatura dei cavi agli stessi contatti elettrici dei terminali di uscita 7.

La morsettiera 6 è inoltre posta in continuità elettrica con il dispositivo di regolazione elettrica 5 attraverso opportuni mezzi di collegamento elettrico 8 così da portare tale dispositivo 5 in connessione elettrica con il circuito esterno e permetterne il controllo dei parametri elettrici.

In linea generale, la morsettiera 6 sarà una componente provvista di terminali di collegamento elettrico, ad esempio a vite, a molla o comunque scelti tra i terminali di tipo noto, e non sarà necessariamente un elemento unitario provvisto di più terminali in quanto sarà possibile anche predisporre uno o più terminali singoli.

Il controllo del dispositivo di regolazione 5 e la variazione della resistenza è eseguito per mezzo di una manopola 9 parzialmente inserita all’interno della custodia 2 per essere accessibile dall’esterno da parte della mano di un utilizzatore.

La manopola 9 è resa solidale in rotazione ad un albero di azionamento 10 avente un asse di rotazione longitudinale L.

Nella configurazione illustrata, l’albero di azionamento 10 è parzialmente alloggiato all’interno della custodia 2, con la sua prima estremità superiore 11 sporgente all’esterno della stessa per inserirsi nella manopola 9.

Tuttavia, secondo varianti alternative non illustrate l’albero 10 potrà anche essere completamente esterno alla custodia 2.

L’albero 10 ha una prima estremità 11 associata stabilmente alla manopola 9 per essere trascinato in rotazione dalla stessa in seguito all’azione esercitata dall’utilizzatore. Una seconda estremità 12 dell’albero 10 impegna invece la resistenza variabile, che potrà generalmente comprendere un contatto a strisciamento, non visibile dalle figure, interagente con un avvolgimento conduttivo, anch’esso non visibile, e connesso a terminali di uscita 13 in modo che la posizione del contatto rispetto all’avvolgimento, controllata dalla rotazione dell’albero 10, determini il valore istantaneo della resistenza del circuito.

Il circuito a resistenza variabile è alloggiato all’interno di un involucro scatolare 14 ed è accoppiato ai mezzi di collegamento elettrico 8.

In Fig. 3 è illustrata una vista esplosa del potenziometro 1, dalla quale è possibile osservare le varie componenti.

Come si osserva invece più chiaramente dalla Fig. 4, l’involucro 14 presenta centralmente un foro longitudinale passante 15 atto ad alloggiare a misura la seconda estremità 12 dell’albero 10 in modo che lo stesso si inserisca ad incastro nel foro 15 ed interagisca con il contatto a strisciamento del circuito a resistenza variabile.

In maniera preferita ma non esclusiva, i mezzi di collegamento elettrico 8 comprendono o sono costituiti da una piastra conduttiva disposta longitudinalmente all’interno della custodia 2 ed atta a porre in continuità elettrica i terminali di uscita 13 del dispositivo di regolazione 5 con i terminali di ingresso 16 della morsettiera 6. La manopola 9 comprende una porzione periferica anulare 17 atta ad essere inserita all’interno della porzione di bordo 3 allargata ed aperta della custodia 2 ed un elemento di presa 18 longitudinalmente allungato che si estende dalla porzione periferica anulare 17, solidale alla stessa, verso l’esterno della custodia 2.

L’elemento di presa 18 è internamente cavo per alloggiare al suo interno una parte dell’albero di azionamento 10, il quale avrà la sua prima estremità 11 resa solidale in rotazione, in maniera fissa o amovibile, alla manopola 9.

La prima estremità 11 dell’albero 10 potrà essere integrale con l’elemento di presa 18, ad esempio mediante realizzazione di pezzo o con un unico stampo o mediante saldatura, oppure potrà essere accoppiato in maniera amovibile e bloccato ad incastro. La manopola 9 comprende anche un disco di centraggio 19 atto ad occludere il bordo di estremità aperto 3 della custodia 2 ed avente un passaggio centrale 20 per la seconda estremità 12 dell’albero 10.

Il disco di centraggio 19 presenta anche una appendice 21 sporgente longitudinalmente verso l’interno della custodia 2 ed atta ad impegnare il bordo superiore 22 della piastra conduttiva 8 in modo da mantenerla in posizione longitudinale ed evitarne flessioni durante l’uso e la rotazione dell’albero 10.

A tal fine, la custodia 2 sarà provvista di guide longitudinali 23, visibili più chiaramente in Fig. 5, sporgenti dalla sua parete di fondo 24 e che guideranno l’inserimento della piastra conduttiva 8, mantenendola in posizione longitudinale. Il fissaggio della manopola 9 alla custodia 2 sarà ottenuto per mezzo di un anello di fissaggio 25 che andrà a ricoprirne la porzione periferica anulare 17.

In particolare, l’anello di fissaggio 25 comprende un elemento anulare interno 26 che si posiziona sulla porzione periferica anulare 17 ed un elemento anulare di rivestimento 27 che si posiziona sull’elemento anulare interno 26 per accoppiarsi a scatto con il bordo superiore aperto 3 della custodia 2, così da bloccare assialmente la manopola 9 rispetto alla custodia 2, consentendone comunque la rotazione attorno all’asse longitudinale L.

L’accoppiamento a scatto dell’elemento anulare di rivestimento 27 potrà essere ottenuto mediante l’inserimento di uno o più denti ovvero di una sporgenza periferica anulare 28 all’interno di una scanalatura periferica 29 prevista nella porzione di bordo allargata 3 della custodia 2.

Tra l’anello di fissaggio 25 e il bordo aperto 3 della custodia 2 sarà anche interposta una prima guarnizione di tenuta 30, ad esempio un O-ring o similare.

Una seconda guarnizione di tenuta 31, ad esempio una guarnizione a labbro, è interposta tra la porzione periferica anulare 17 della manopola 9 e l’anello di fissaggio 25.

I mezzi di tenuta nel loro complesso garantiranno la necessaria protezione contro l’ingresso di impurità e/o liquidi.

La manopola 9 sarà opportunamente provvista anche di mezzi di limitazione della rotazione che ne impediranno la rotazione in entrambe le direzioni oltre un angolo di rotazione predeterminato, che sarà preferibilmente pari all’angolo di escursione del contatto mobile del circuito a resistenza variabile del dispositivo di regolazione 5. In maniera esemplificativa, la manopola 9 comprende un dente di battuta 32 solidale alla sua porzione periferica anulare 17 ed atto ad interagire contro una superficie di battuta 33 dell’anello di fissaggio 25 in seguito alla rotazione con angolo massimo attorno all’asse longitudinale L.

I mezzi di limitazione della rotazione avranno lo scopo di evitare che sul dispositivo di regolazione 5, ed in particolare sulla sua resistenza interna, possano essere trasmesse sollecitazioni eccessive attraverso la manopola 9.

Il bloccaggio della custodia 2 al pannello o quadro sarà realizzato mediante l’interazione tra un anello di battuta 34 posto immediatamente sotto la porzione di bordo allargata 3 ed una ghiera di serraggio 35 atta ad essere avvitata esternamente alla custodia 2 in modo che il pannello o quadro di controllo del dispositivo elettrico o elettronico risulti serrato tra la ghiera 35 e l’anello di battuta 34, bloccando stabilmente il potenziometro.

Il potenziometro secondo l’invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela della presente invenzione.

Anche se il potenziometro è stato descritto con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza dell’invenzione e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Un potenziometro per il controllo di un circuito elettrico, in cui il circuito elettrico appartiene ad un dispositivo elettrico provvisto di un pannello o quadro di controllo, comprendente: - una custodia cilindrica (2) avente una porzione di bordo superiore allargata ed aperta (3) ed atta ad essere inserita all’interno di un foro presente nel pannello o quadro del dispositivo elettrico da controllare; - mezzi (4) per l’ancoraggio amovibile di detta custodia cilindrica (2) al pannello o quadro; - un dispositivo di regolazione elettrica (5) alloggiato in detta custodia (2) e che racchiude una resistenza variabile; - mezzi (8) per il collegamento elettrico di detto dispositivo di regolazione elettrica (5) al circuito da controllare; - una manopola (9) parzialmente inserita in detta custodia (2) per essere accessibile dall’esterno; - un albero di azionamento (10) avente un asse di rotazione longitudinale (L) con una prima estremità (11) associata a detta manopola (9) per essere solidale in rotazione alla stessa ed una seconda estremità (12) atta ad interagire con detta resistenza variabile per variarne il valore istantaneo in seguito alla rotazione di detto albero (10); caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di regolazione elettrica (5) comprende un involucro scatolare (14) accoppiato a detti mezzi di collegamento elettrico (8) ed alloggiante detta resistenza variabile, detto involucro (14) avendo un foro longitudinale passante (15) atto ad alloggiare a misura detta seconda estremità (12) di detto albero (10) per portarla a contatto con detta resistenza variabile.
2. 2. Potenziometro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di regolazione elettrica (5) comprende terminali di uscita (13) in collegamento elettrico con terminali di ingresso (16) di detti mezzi di collegamento elettrico (8).
3. 3. Potenziometro secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento elettrico (8) comprendono o sono costituiti da una piastra conduttiva disposta longitudinalmente in detta custodia (2) ed atta a porre in continuità elettrica detti terminali di uscita (13) di detto dispositivo di regolazione (5) con detti terminali di ingresso (16).
4. 4. Potenziometro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta manopola (9) comprende una porzione periferica anulare (17) atta ad essere inserita in detta porzione di bordo aperta (3) di detta custodia (2) ed un elemento di presa (18) longitudinalmente allungato che si estende da detta porzione periferica anulare (17) verso l’esterno di detta custodia (2) e che alloggia parzialmente al suo interno detto albero (10).
5. 5. Potenziometro secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta prima estremità (11) di detto albero (10) è integrale con detto elemento di presa (18).
6. 6. Potenziometro secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento di presa (18) è cavo, detta prima estremità (11) di detto albero (10) essendo disposta amovibilmente in detto elemento di presa cavo (18).
7. 7. Potenziometro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta manopola (9) comprende un disco di centraggio (19) atto ad occludere detta porzione di bordo di estremità aperta (3) di detta custodia (2) ed avente un passaggio centrale (20) per detta seconda estremità (12) di detto albero (10).
8. 8. Potenziometro secondo la rivendicazione 3 e 7, caratterizzato dal fatto che detto disco di centraggio (19) comprende una appendice (21) sporgente longitudinalmente verso l’interno di detta custodia (2) ed atta ad impegnare il bordo superiore (22) di detta piastra conduttiva (8).
9. 9. Potenziometro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 3 alla 8, caratterizzato dal fatto che detta manopola (9) comprende un anello di fissaggio (25) atto a ricoprire detta porzione periferica anulare (17) e ad accoppiarsi a scatto con la porzione di bordo superiore aperta (3) di detta custodia (2) per il bloccaggio assiale di detta manopola (9) rispetto a detta custodia (2), essendo inoltre previsti mezzi di tenuta (30, 31) interposti tra detto anello di bloccaggio (25) e detta porzione di bordo aperta (3) di detta custodia (2).
10. 10. Potenziometro secondo una la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (32, 33) per la limitazione della rotazione di detta manopola (9) atti a limitarne la rotazione massima attorno a detto asse longitudinale (L) ad un valore predeterminato.