Конструкция

Характеристики потенциометра

1) разрешающая способность - определяется витковой погрешностью;

2) общее сопротивление R₀ – зависит от геометрического размещения потенциометра и параметров обмотки (R₀ ограничивается снизу допустимым нагревом и точностью, а сверху – технологическими возможностями);

3) номинальная мощность рассеяния P_ном – величина мощности, которая может рассеиваться без ухудшения его характеристик, величина P позволяет определить максимальное значение

4) действительная мощность рассеяния

при R_н = ∞, P_ном = U₀²/R₀

при R_н ≠ ∞, к = R_н/R_o при R_н = R₀ (к = 1); P = 0,25P_ном

5) допустимая скорость перемещения движка ˂ 100÷150 об/мин;

6) рабочий вращающий момент (в проволочном потенциометре общего назначения 5 ÷ 36 Нмм).

\

Каркасы: кольцевые (а), пластинчатые (б), стержневые (в), дуговые (г), многооборотные (д).

Рис.30.3.

Материалы: гетинакс марок B, B_в, Б_в; текстолит марок ПТК, B4; пресспорошки марок К+18-2, К+21-22, АГ-4; алюминиевые сплавы АM_г:Д16.

Изоляционная плёнка у металлических каркасов получается либо нанесением лака, либо анодированием с последующей пропиткой лаком.

Из технологических соображений толщину каркаса следует брать > 4d, где d – диаметр проволоки. Радиусы закругления > 2d.

Требования к проволоке:

1) высокое удельное сопротивление,

2) малый температурный коэффициент электрического сопротивления,

3) высокая коррозионная стойкость,

4) высокая прочность и износостойкость.

Материалы проволоки: константан, манганин, нихром, платина-иридий, платина – никель, палладий – серебро, золото – никель.

При конструировании особое внимание следует обращать на выполнение выводных концов. Для подсоединения выводного провода применяются пайка и сварка.

Припой ПОС-40, ПОС-61; для нихрома – ПСр 25, ПСр 45.

30.2. Расчёт потенциометров

Расчёт линейного потенциометра заключается в определении диаметра намоточного провода и геометрических размеров каркаса.

Обычно заданы: R₀, U₀, R_н, δ_в допустимые габариты, условия эксплуатации.

Сначала определяется P_ном = U₀²/R₀; зная схему включения, определяется мощность рассеяния P_рас.

^{Величина диаметра проволоки определяется по формуле:}

значения диаметра округляется в сторону увеличения до стандартного.

Длина провода

,

где ρ– удельное сопротивление в Ом*м

Средняя длина витка l_ср = L/w, где выбирает

при прямоугольном каркасе

Выбор диаметра проволоки d определяется тепловым режимом по допустимой плотности тока:

· для каркасов из пресспорошка j = 10 А/мм²;

· для металлических каркасов j = 30 А/мм²;

· для благородных металлов j = 50 А/мм²;

^· с охлаждением j = 80 ÷ 100 А/мм²

В проволочных потенциометрах равномерное перемещение движка приводит к дискретному изменению U_вых. Это связано с переходом движка с одного витка на другой. Величина ΔU обратно пропорциональна числу витков:

ΔU обусловливает витковую погрешность.

Витковая погрешность δ_в – наибольший отклонение U_вых (зависит от теоретической характеристики). Величина этого отклонения равна ΔU/2.

В процентах U₀ % витковая погрешность δ_в равна: δ_в = (1/w)·100%

На характеристику потенциометра оказывает влияние сопротивление нагрузки R_н.

Если схема включения неизвестна, то вместо P подставляют P_ном

^где при k=1, P = 0,25P_ном .

Значения диаметров проволоки выбираются из интервала: d = 0,03÷0,3 мм

30.3. Расчёт функционального потенциометра.

Исходными являются зависимости U = f(l) или U = f(φ).

Если можно характеристику аппроксимировать ломаной линией, применяют шунтирование линейного потенциометра. Места изломов делят l на k участков.

Для участка с самым большим наклоном определенного параметра А. А = ΔR / Δl – этот участок остаётся без шунта. Остальные участки шунтируются.

Для потенциометра с профилированным каркасом

H – высота каркаса, l – ширина.

Подключение шунта наиболее эффективно в точке α = 0,74. Шунт должен иметь сопротивление R_ш = 0,31R_н, при этом δ_{н max} = 2/k %, при k ≥ 10. При R_н =∞,

При R_н ≠∞,

где α = R₁ / R_o; k = R_н/R_o.

Погрешность Δ_н от нагрузки равна

Δ_н тем больше, чем меньше k, следовательно k необходимо увеличивать. Можно осуществить это за счёт уменьшения R_о.

Для устранения влияния нагрузки линейный потенциометр проектируют как функциональный. Кроме того, можно применять схемы с дополнительным сопротивлением или с шунтом.

Таким образом, действительная мощность зависит от схемы включения и положения движка в схеме с R_g

Где R_д – ограничивает диапазон потенциометра

при

P_ном находится в пределах 0,1 ÷ 10 Вт;

При R_н=0,5 R_д , δ_{н массы} = 3,2/k % при k≥10, что в 4 раза меньше.

Рис.30.2.