Переменный не проволочный резистор

Федеральное агентство по образованию

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

 

  Кафедра физической электроники  (ФЭ)

 

 

 

 

 

НЕПРОВОЛОЧНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЗИСТОР

 

Курсовая работа

по дисциплине «Материалы и элементы

электронной техники»

 

 

	Студент группы 310                           ____________С.С. Усольцев
	Руководитель:             доцент кафедры ФЭ                       ____________Л.Р. Битнер

 

 

 

2012

Федеральное агентство по образованию

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ  УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

 

Кафедра физической электроники (ФЭ)

 

УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ФЭ _________Троян П.Е.

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студенту   Усольцеву Сергею Сергеевичу

группы 310 факультета электронной техники

Тема: Непроволочный  переменный резистор

Исходные  данные: 1.  Номинальное сопротивление резистора 0-140 кОм

   2.  ТКС<0.001 К^-1

   3.  Мощность рассеяния 0.1 Вт

Перечень  вопросов, подлежащих разработке:

1. Материалы для переменных резисторов и технология их получения.
2. Электрические свойства материалов.
3. Выбор материала резистивного элемента и размеров резистора.
4. Выбор материала и конструкции подвижного контакта.
5. Проверочный расчет.

 

Дата выдачи задания __________ 2012г. Руководитель Битнер Л.Р.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЗАДАНИЕ          2

 

ВВЕДЕНИЕ         4

 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗИСТОРАХ      5

1.1 Основные понятия       5

1.2 Основные параметры      6

1.3 Область применения      8

1.4 Классификация и типы      8

1.5 Характеристики переменных резисторов   12

 

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТРОВ  14 

2.1 Резистивные материалы      14

2.2 Материалы подвижного контакта    15

 

3. РАСЧЕТ РЕЗИСТОРА        20

3.1 Выбор и расчет резистивного  материала   20

3.2 Расчет и выбор контактного  материала   21

3.3 Расчет размеров корпуса      21

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ         23

СПИСОК  ИЗПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ   24

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Все электронные компоненты делятся  на два класса активные и пассивные. Резисторы относятся к классу пассивных элементов, так же к  наиболее распространенным деталям  радиоэлектронной аппаратуры. Принцип  работы резисторов основан на использовании  свойства материалов оказывать сопротивление протекающему току. Функция резисторов - регулирование и распределение электрической энергии между цепями и элементами схем.

 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О Резисторах

 

1.1 Основные понятия

Резистор представляет собой  радиоэлемент, используемый в радиоэлектронных схемах в качестве активного электрического сопротивления и предназначенный для регулирования или ограничения тока в электрических цепях. Резисторы используются для создания требуемого режима питания ламп, транзисторов и микросхем. Принцип их действия основан на свойстве токопроводящих материалов с большим удельным электрическим сопротивлением. 
 В зависимости от конструкции и материала токопроводящего элемента резисторы подразделяются на непроволочные и проволочные. В непроволочных резисторах токопроводящий элемент изготовляют методом нанесения на керамическое основание тонкого слоя углерода или сплава металлов, обладающих высоким удельным сопротивлением, а в проволочных — его выполняют из проволоки высокоомного материала (константан, манганин, нихром). 
          По характеру изменения сопротивления резисторы подразделяются на постоянные и переменные, в том числе подстроечные. На электрических принципиальных схемах резисторы изображаются как представлено на

рисунке 1.1 и обозначаются латинской буквой R, далее идет число, указывающее порядковый номер резистора в схеме.

.

Рисунок 1.1 Изображение резисторов на электрических  принципиальных схемах.

 

1.2 Основные параметры

Основными параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление  и его допустимое отклонение, номинальная  мощность рассеивания, предельное рабочее  напряжение, температурный коэффициент  сопротивления и шумы.

Номинальное сопротивление постоянных и переменных резисторов указывает значение их сопротивления в омах (Ом), килоомах (кОм) или мегаомах (мОм) и проставляется на резисторах. Установлено шесть рядов номинальных значений сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифры после букв указывают число номинальных значений в данном ряду.

Допустимое отклонение сопротивления указывает на наибольшее возможное отклонение от номинального значения в сторону увеличения или уменьшения действительного значения активного сопротивления резисторов и выражается в процентах.

Номинальная мощность рассеивания указывает максимально допустимую мощность, которую резистор может рассеивать при длительной электрической нагрузке, нормальных атмосферном давлении и температуре. Непроволочные резисторы изготовляют на номинальную мощность 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5 и 10 Вт, а проволочные — 0,2—150 Вт. Как показано на

pисунке 1.2, на принципиальных электрических схемах номинальную мощность рассеивания обозначают условно чёрточками на изображении резистора для мощностей менее одного Ватта и римскими цифрами пpи мощностях, превышающих один Ватт. Номинальная мощность рассеивания резисторов должна быть на 20—30 % больше рабочей рассеиваемой мощности.

 

Рисунок 1.2 Обозначение номинальной мощности рассеивания.

 

Предельное рабочее напряжение — это максимально допустимое напряжение, приложенное к выводам резистора, которое не вызывает превышения норм технических условий (ТУ) на электрические параметры. Эта величина задается для нормальных условий эксплуатации и зависит от длины резистора, шага спиральной нарезки, температуры, давления окружающей среды и атмосферного давления. Чем выше температура и ниже атмосферное давление, тем выше вероятность теплового или электрического пробоя и выхода из строя резистора.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 °С. У непроволочных резисторов, ТКС не превышает ±0,04-0,2 %, а у проволочных — ±0,003-0,2 %.

 

 

 

1.3 Область  применения

Непроволочные переменные резисторы  используются для плавного изменения  напряжений постоянного и переменного  токов или других параметров, в  частности в качестве регуляторов  громкости и тембра радиоприемников, радиол и других радиоаппаратов.

 

1.4 Классификация и типы

Наибольшее применение получили непроволочные  переменные резисторы типа СП, СПО, ТК, ВК и СПЗ. Токопроводящий слой в  этих резисторах выполняют из углеродистого  или композиционного состава (сажа, бакелитовая смола). Основной элемент  конструкции — подковообразная  гетинаксовая пластинка с токопроводящим слоем в виде тонкой пленки рисунок 1.3. На концы токопроводящего слоя

Рисунок 1.3 Общее строение непроволочного переменного резистора

 

нанесены контакты из серебряной пасты, к которым присоединяются выводы. По токопроводящему слою в пределах заданного угла поворота скользит щетка  ползуна, приводимая в движение от оси.

Для удобства изменения угла поворота ползуна конец оси резистора  выполняется со шлицем под отвертку или с риской для закрепления ручек управления. Полный угол поворота в таких резисторах не менее 250°, а износоустойчивость не менее 20 000 поворотов оси от упора до упора.

По характеру изменения сопротивления  в зависимости от угла поворота оси  непроволочные переменные резисторы  выпускают со следующими функциональными  характеристиками рисунок 1.4:

А — сопротивление между средним и любым из крайних выводов резистора изменяется линейно;

Б — сопротивление между средним и левым выводом при вращении оси по часовой стрелке изменяется по логарифмическому закону;

В — сопротивление между средним и левым выводом при вращении оси по часовой стрелке изменяется по обратнологарифмическому закону;

Е — в пределах первой половины полного угла поворота оси введенное сопротивление изменяется незначительно и далее резко увеличивается;

И — в пределах, первой половины угла поворот а оси. в веденное сопротивление резко уменьшается, а при дальнейшем повороте оси изменяется незначительно.

Подстроечные пленочные и объемные резисторы изготавливают только с функциональной характеристикой вида А. Регулировочные пленочные резисторы могут, иметь функциональную характеристику любого вида.

 

Рисунок 1.4 Функциональные характеристики переменных резисторов.

 

С функциональными характеристиками видов Е и И изготавливают только композиционные сдвоенные регулировочные резисторы с общей осью, причем один из резисторов имеет характеристику вида Е, другой — вида И. Такие резисторы применяют в регуляторах стереобаланса двухканальных стереофонических устройств; один из них включают в левый канал, другой — в правый.

Рассмотрим основные типы непроволочных  переменных резисторов. Резисторы СП изготавливают на допустимые мощности рассеяния 0,25; 0,5; 1 и 2 Вт с номинальными величинами сопротивления от 470 Ом до 5 МОм. Допустимое отклонение от номинала составляет для резисторов до 250 кОм ± 20 %; выше 250 кОм — ± 30 %,

По конструктивному исполнению резисторы СП подразделяются на пять видов: СП-1 — одинарные без стопора  оси с фиксатором корпуса; СП-Н  — одинарные со стопором оси с  фиксатором корпуса; СП -III - сдвоенные  без стопора оси с фиксатором корпуса; СП-IV — сдвоенные со стопором оси с фиксатором корпуса; СП-V — без стопора оси и без фиксатора корпуса.

Резисторы СПО (переменные объемные) выпускаются следующих видов: СПО-0,15; СПО-0,5; СПО-1 и СПО-2 (цифры обозначают рассеиваемую мощность в ваттах) по III классу точности. Номинальные значения их: СПО-1 и СПО-2— от 47 Ом до 4,7 МОм; СПО-0,15 —от 100 Ом до 1 МОм; СПО-0,5 — от 100 Ом до 4,7 МОм. Все виды резисторов СПО имеют только линейную зависимость  изменения сопротивления от угла поворота оси и обеспечивают нормальную работу в интервале температур от —60 до + 80.°С при относительной влажности окружающей среды до 100 %. Допустимое рабочее напряжение постоянного и переменного тока резисторов: СПО-0,15 —100В , СПО-0,5 — 250 В, СПО-1 — 350 В, СПО-2 — 600 В. .

Резисторы СП-К (поверхностные композиционные) предназначены для работы в цепях  постоянного, переменного и пульсирующего  тока. Выпускаются нескольких видов  с номинальным сопротивлением от 470 Ом до 4,7 МОм, с допустимым отклонением  от номинальных значений .±10, ±20 и  ±30 %

Резисторы СПЗ. Резисторы СПЗ-1а  и СПЗ-16 представляют собой неэкранированные резисторы и применяются в  качестве подстроечных в радиовещательных и телевизионных приемниках с печатным монтажом. Резисторы СПЗ-3 выпускаются дисковыми небольших габаритов, с выключателем. Резисторы СПЗ-4 применяются в транзисторных радиоприемниках в качестве регулятора громкости и тембра. Они имеют выключатель питания. Резисторы СПЗ-6 и СПЗ-6А применяются для радиоприемников с печатным монтажом. Резисторы СПЗ-7 состоят из двух переменных резисторов, управляемых общей осью. Они используются в стереофонических двухканальных радиоприемниках и усилителях низкой частоты. Резисторы для регулирования тембра выпускаются с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота оси, а для регулирования громкости — с обратнологарифмической зависимостью. Резисторы СПЗ-8 применяются в автомобильных радиоприемниках в качестве регулятора тембра, громкости и выключателя питания. Регулятор громкости изготовляется с дополнительным отводом для тонкоррекции , Резисторы СПЗ-12 выполняют одинарными без выключателя источника питания. Используются они для регулирования громкости и тембра в радиоприемниках и радиолах I и высшего классов. Резисторы СПЗ-126 и СПЗ-12в, применяемые для регулирования громкости, выпускаются с одним или двумя дополнительными отводами для подключения цепей ток коррекции.

Изготавливают различные конструктивные варианты непроволочных переменных резисторов: одинарные и сдвоенные (СП, СПЗ-10, СПЗ-17), без стопорения и со стопорением оси (СПЗ-9, СПЗ-6, СПЗ-16, СПУ-1, СПУ-2, СП2-1), для навесного и печатного монтажа (СП4-1, СПЗ-13, СПЗ-16).

Резисторы ТК и В К отличаются от резисторов СП большими размерами и бывают с линейной, логарифмической и обратнологарифмической зависимостью. Резисторы ТК изготовляются с однополюсным выключателем, а ТКД— с двухполюсным. Резисторы типа ВК выпускаются без выключателя с одним или двумя дополнительными отводами. Угол поворота оси составляет около 250°. Номинальная рассеиваемая мощность этих резисторов — 0,2; 0,4 и 0,5 Вт при сопротивлении от 2,5 кОм до 7,5 МОм.