Все
электронные компоненты ( радиодетали )
делятся на два класса активные и пассивные. К классу
пассивных относятся РЕЗИСТОРЫ. Резисторы относятся к наиболее
распространенным деталям радиоэлектронной аппаратуры. На их
долю приходится от 20 до 45%, т. е. почти до половины общего
количества радиодеталей в устройстве. Напомним основные
теоретические положения. Принцип работы резисторов основан на
использовании свойства материалов оказывать сопротивление
протекающему току. Функция резисторов —
регулирование и распределение электрической энергии между
цепями и элементами схем. В зависимости от выполняемых
функций различают резисторы постоянные, с фиксированной при
изготовлении величиной сопротивления, и переменные, величина
сопротивления которых может быть изменена путем перемещения
подвижного контакта.
Известны два способа включения переменных резисторов в схему:
потенциометрический и реостатный. Под "потенциометром ( Potentiometers )
"
понимают переменный резистор, предназначенный для работы в
потенциометрической схеме. На практике широкое
распространение получили оба способа, используемые в равной
мере. Производитель и поставщик электронных компонентов
заранее не может знать в какой схеме будет использоваться его
изделие
Напомним, что термин "потенциометр
( Potentiometers )" (от лат. potentia — сила и ...метр),
имеет два совершенно различные значения:
1) электроизмерительный компенсатор, прибор для
определения ЭДС или напряжений компенсационным методом
измерений. С использованием мер сопротивления Потенциометр
может применяться для измерения тока, мощности и др.
электрических величин, а с использованием соответствующих
измерительных преобразователей — для измерения различных
неэлектрических величин: температуры, давления, состава газов
( CO-Потенциометр обратной связи (СОП) представляет собой
резистивный делитель напряжения, с включенными
последовательно резистором и потенциометром между входным
контактом контроллера и заземлением), плотности. В советской
литературе термином "потенциометры" чаще называют
различные приборы КИП и А. Например "Потенциометры
постоянного тока. КП-59", "П-4" - Потенциометр для
определения рН и др. Различают Потенциометры постоянного и
переменного тока.
В Потенциометре постоянного тока измеряемое напряжение
сравнивается с эдс нормального элемента. Поскольку в момент
компенсации ток в цепи измеряемого напряжения равен нулю,
измерения производятся без отбора мощности от объекта
измерения. Точность измерений при помощи таких П. достигает
0,01%, а иногда и выше.
В электронных автоматических Потенциометрах. как
постоянного, так и переменного тока измерения напряжения
выполняются автоматически; при этом компенсация измеряемого
напряжения осуществляется посредством исполнительного
механизма (электродвигателя), перемещающего соответствующие
движки на сопротивлениях (реохордах) П. Исполнительный
механизм управляется напряжением небаланса (разбаланса) —
разностью между компенсируемым и компенсирующим напряжениями.
Результаты измерений в электронных автоматических
Потенциометрах выдаются в цифровой форме, что позволяет
вводить полученные данные непосредственно в ЭВМ. Помимо
измерений, электронные автоматические Потенциометры могут
выполнять функции регулирования параметров производственных
процессов. В этом случае движок реохорда устанавливают в
определённое положение, задающее, например, требуемую
температуру объекта регулирования, а напряжение небаланса
Потенциометры подают на исполнительный механизм,
соответственно увеличивающий (уменьшающий) электрический
нагрев или регулирующий поступление горючего."Dallas
Semiconductor" выпускает широкую линейку цифровых
потенциометров, предназначенных для электронной регулировки
параметров различных систем. Цифровые потенциометры являются
надежной альтернативой механическим потенциометрам и
превосходят их по прочности конструкции, точности разрешения,
низкому уровню шумов, а также по возможности дистанционного
управления.
Конструктивно потенциометры выполнены в виде цепи
последовательно соединенных резисторов с управлением
токосъема посредством внешнего интерфейса. Выпускаются
устройства с линейной или логарифмической зависимостью
сопротивления от положения движка. Также, в корпусе
микросхемы может быть интегрировано до шести цифровых
потенциометров.
2) Делитель напряжения с плавным регулированием
сопротивления, устройство (в простейшем случае в виде
проводника с большим омическим сопротивлением, снабженного
скользящим контактом), при помощи которого на вход
электрической цепи может быть подана часть данного
напряжения. Такие делители применяются в радиотехнике и
электротехнике, в аналоговой вычислительной и в измерительной
технике, а также в системах автоматики, например в качестве
датчиков линейных и угловых перемещений.
Мы используем второе значение
термина "потенциометр ( Potentiometers )" . Очень часто
вместо термина "потенциометр ( Potentiometers )"
используют термин "переменный резистор (
Resisror variable ) ". Однозначного подхода к
использованию терминов нет и у зарубежных изготовителей
электронных компонентов. Так ряд производителей в кодировке
своих изделий потенциометров ( Potentiometers ) ( переменных
резисторов ) используют термин "переменный резистор (
Resisror variable ) " и первые
символы кода представляют как "RV"
от слов "Resisror variable ", но в
технической документации ( спецификации, чертежах
описании и т. д. ) используют термин "потенциометр (
Potentiometers )".
Потенциометр ( Potentiometers ) ( переменный резистор ) как регулируемый делитель является
универсальным изделием для различных приложений. Предлагаемые
нами потенциометры ( Potentiometers ) ( переменные
резисторовы ) обладают улучшенными техническими
характеристиками ( диапазон сопротивления от 0,5 кОм до 1
мОм; функциональная характеристика А, В, С,W
; мощность 0,05 до 0,25 Вт. Для навесного и печатного
монтажа. Погрешность не более 20%; сопротивление изоляции 100
мОм; выдерживают краткосрочные до 1 мин. перегрузки да 500
В.; сопротивление между скользящим контактом и резистивной
подложкой не более 0,5 Ом ) изготовлены в жестких электрических и
механических допусках, отличаются высоким эксплуатационным
ресурсом.
Основные принципы потенциометров
( Potentiometers ) ( переменных резисторов)
При помощи подвижного ползунка некоторый потенциал снимается
с элемента сопротивления, имеющего определенное общее
напряжение. Следуя этому принципу деления напряжения
потенциометр ( Potentiometers ) ( переменный резистор )может использоваться как источник стандартных
значений и как датчик позиций. Допустимое напряжение
зависит от размера и общего сопротивления.
Элементы сопротивления
Различают следующие элементы сопротивления:
а) Проволока как элемент сопротивления - это очень
традиционное исполнение. В зависимости от значения общего
сопротивления используются различные металлические легирующие
элементы.
Преимущества проволоки как элемента сопротивления: возможны
малые допуски на линейность, на сопротивление и на
температурный коэффициент. Сопротивления общего назначения
могут изготавливаться малыми сериями. Прекрасные
электрические данные, низкие затраты на изготовление, высокая
гибкость.
Недостатками являются низкая разрешающая способность из-за
перехода с витка на виток, относительно невысокий срок
эксплуатации из-за стирания, высокий электрический уровень
шума связанный с износом, малая пригодность при ударных и
вибрационных нагрузках и высокой скорости перестановки.
б) Элементы сопротивления гибридной техники
Эта техника предлагается на рынке лишь немногими
изготовителями. Она представлена промежуточным решением между
проволокой и проводящими искусственными материалами как
элементами сопротивления. Витки проволоки заполняются в
специальном процессе в толстослойной массе и весь элемент
покрывается этой пастой.
в) Проводящие искусственные материалы как элементы
сопротивления
Эта современная технология используется прежде всего в
современных одновитковых потенциометрах, и при этом может
быть достигнут очень высокий срок эксплуатации.
Преимущества этой техники: очень высокий срок эксплуатации,
практически бесконечная разрешающая способность, высокая
устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам, высокое
число оборотов. Малые допуски при этом трудно реализовать,
отсюда дороговизна. Плохой температурный коэффициент,
пригодны только для потенциометров с <360° углом поворота.
Механический угол поворота
Очень часто и особенно рукой тяжело установить точное
желаемое значение, так как это требует точного
позиционирования оси потенциометра, соединенной с ползунком
на высокоразрешающем элементе сопротивления. Поэтому
различают:
а) Многооборотный потенциометр. Примером таких потенциометров
являются СП5-35. Автору не известны зарубежные аналоги
равного качества и характеристик
Много лет уже широко известен прецизионный потенциометр на 10
механических оборотов, то есть с механическим углом поворота
до 3600°. Исполнение в проволочной гибридной технике может
быть приобретено за очень низкую цену. Из-за очень больших
количеств таких потенциометров выпускаемых в мире они
используются как точные регулировщики напряжения на передних
платах измерительных, управляющих и регулирующих приборов.
Чем больше механический угол поворота, и тем самым
механическое число поворотов, тем выше точность установки.
б) Потенциометр с одним механическим оборотом (угол поворота
360°)
Этот вид часто используется как аналоговый датчик угла
поворота. Для многих применений вполне достаточно одного
поворота для всего интервала сопротивления, особенно если
весь интервал сопротивления должен быстро выставляться.
Механические виды - наиболее часто используемыми видами
являются:
а) Крепления в одной точке
Такие крепления часто используются в сочетании с регуляторами
ручного управления или при малых скоростях установки.
Прецизионные потенциометры с одноточечным креплением почти
всегда оснащены прецизионным подшипником скольжения в
нарезной втулке . Поэтому оно рекомендуется только для
медленной скорости установки без радиальных и аксиальных
нагрузок на ось потенциометра. Эти потенциометры экономически
более выгодны, чем соответствующие им с сервофланцем или с
шарикоподшипником.
б) Прецизионный потенциометр с синхрофланцем (сервофланцем
либо шарикоподшипником)
Такие подшипники используются чаще всего в сочетании с
моторами и другими элементами привода. Подшипником почти
всегда является прецизионный шарикоподшипник, который
выдерживает намного более высокое число оборотов, как и более
высокие аксиальные и радиальные нагрузки. При этом монтаж
происходит либо с тремя нарезными отверстиями в фланце, либо
с тремя, так называемыми, синхронизационными скобами. Такое
строение используется в первую очередь для применения
потенциометра как аналогового датчика угла.
Моторные потенциометры
В измерительной, управляющей и регулирующей технике очень часто
потенциометры используются с приводом от различных моторов.
Существуют различные моторы: маленькие моторы постоянного
тока (якорь без железа), особенно пригодные для самых низких
напряжений разбега, миниатюрные шаговые моторы, сервомоторы
переменного тока. Все эти моторы могут быть снабжены жесткой
передачей с большим числом редуцирований. Основа моторных
потенциометров включает в себя прежде всего соответствующее
сопряжение (а также скользящее сопряжение) как и необходимые
детали крепления.
Потенциометры (
Potentiometers ) ( переменные резисторы )
характеризуются следующими основными параметрами.
Номинальное значение сопротивления Rном. Измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм),
мегаомах (МОм). Номинальные значения сопротивлений указывают
на корпусе изделия. Допустимое отклонение
действительного сопротивления от его номинального
значения. Это отклонение измеряется в процентах, оно
нормировано и определяется классом точности. Номинальное значение
мощности
рассеивания потенциометра ( Potentiometers ) (
переменного резистора ) Rном. Этот параметр измеряется в
ваттах (Вт). Это наибольшая мощность постоянного или
переменного тока, при протекании которого через потенциометр
( Potentiometers ) ( переменный резистор ) он может
работать длительное время без повреждений. Мощность Рном, ток
I, протекающий через резистор, падение напряжения U на
резисторе и его сопротивление r связаны зависимостью: P=UI
U=IRВ большинстве устройств радиоэлектронной аппаратуры
применяют потенциометры ( Potentiometers ) ( переменные
резисторы ) с номинальной мощностью рассеивания от 0,05 до 2
Вт. Температурный коэффициент
сопротивления (ТКС) резистора. Характеризует
относительное изменение сопротивления потенциометра (
Potentiometers ) ( переменного резистора ) при изменении температуры
окружающей среды на 1 °С и выражается в процентах. В
резисторах ТКС незначительный и составляет в среднем десятые
доли - единицы процента.
Собственные индуктивность и емкость.
Определяются габаритными размерами, конструкцией и влияют на
частотный диапазон применения резисторов.
Функциональные и конструктивные
особенности. Таких характеристик несколько. Перечислим их. Функциональная зависимость
(кривая
регулирования). Кривая, которая показывает зависимость
величины сопротивления между подвижным контактом и одним из
неподвижных контактов проводящего элемента от угла поворота.
По характеру функциональной зависимости переменные резисторы
разделяются на линейные и нелинейные. Характер нелинейной
зависимости определяется схемными задачами, для решения
которых предназначен резистор. Наиболее распространенные
нелинейные зависимости — логарифмические и
обратно-логарифмические. Разрешающая способность. Важная
характеристика переменных резисторов, показывающая, какое
наименьшее изменение угла поворота подвижной системы
резистора может быть различимо. Ее характеризуют минимально
допустимым изменением сопротивления при весьма малом
перемещении подвижного контакта. У непроволочных резисторов разрешающая
способность теоретически неограниченна и лимитируется
дефектами и неоднородностями проводящего слоя, контактной
щетки и величиной переходного контактного сопротивления. Шумы вращения. При вращении подвижной
системы резистора, помимо тепловых и токовых шумов на
выходное напряжение, зависящее от угла поворота,
накладывается еще одна составляющая — напряжение шумов
вращения. Их уровень значительно превышает тепловые и токовые
шумы в резисторе и достигает 30 –40 дБ. Шумы вращения
особенно характерны для непроволочных потенциометров. Источниками шумов вращения могут быть: шумы переходного сопротивления,
возникающие в результате появления контактной разности
потенциалов между щеткой и резистивным элементом;
термоэлектродвижущая сила, возникающая от нагрева проводящего
элемента при быстром вращении подвижной системы.
В заключение
приведем перечень основных стандартов, использованных при
написании данной статьи:
ГОСТ 10318-80* — Резисторы переменные.
Основные параметры
ГОСТ 21342.1-87* — Резисторы переменные. Метод измерения
переходного сопротивления контактов выключателя резистора
ГОСТ 21342.2-75* — Резисторы переменные. Метод проверки
плавности изменения сопротивления
ГОСТ 21342.3-87* — Резисторы переменные. Методы проверки
функциональной характеристики
ГОСТ 21342.4-87* — Резисторы переменные. Метод измерения
разбаланса сопротивления многоэлементных резисторов
ГОСТ 21342.5-87* — Резисторы переменные. Методы измерения
минимального сопротивления, показателя максимального
ослабления и начального скачка сопротивления
ГОСТ 21342.6-75* — Резисторы переменные. Методы контроля
шумов перемещения подвижной системы
ГОСТ 21395.3-75* — Резисторы переменные. Методы проверки
плавности хода, момента вращения (усилия перемещения),
момента (усилия) трогания подвижной системы резистора,
момента (усилия) срабатывания выключателя резистора
ГОСТ 21395.4-75* — Резисторы переменные. Метод проверки угла
поворота или перемещения подвижной системы, угла срабатывания
выключателя резистора или перемещения при срабатывании
выключателя резистора
ГОСТ 21395.5-75* — Резисторы переменные. Метод проверки
прочности стопорения подвижной системы
ГОСТ 21395.6-75* — Резисторы переменные. Методы проверки
износоустойчивости резистора и выключателя резистора
ГОСТ 21395.7-75* — Резисторы переменные. Метод проверки
прочности упоров
ГОСТ 22174-76* — Резисторы переменные непроволочные. Корпусы.
Основные размеры
ГОСТ 24237-84* — Резисторы переменные непроволочные. Общие
технические условия
ГОСТ 24239-84* — Резисторы переменные проволочные. Общие
технические условия
ГОСТ 27647-88 — Резисторы переменные. Метод проверки
механической прочности вала управления
ГОСТ 27648-88 — Резисторы переменные. Метод измерения
переходного сопротивления подвижного контакта при низком
напряжении
В статье использованы также материалы из:
http://www.docum.ru/gost.asp?id=152921;
http://www.ra-publish.com.ua/ra/?mag=ra0508&text=8457.htm;
http://www.sibindustry.ru/shop/findokp.asp?id=421740;
http://www.tensor-nn.ru/;
http://bbs.ws/cgi-bin/bbs.cgi?GUITARAMPS::1045482038::1045482038::;
http://ico.dp.ua/resistor/resistor.htm;
http://www.mprofit.ru/descr502.htm;
http://www.layert.ru;
http://www.elmicom.ru;
http://www.arzil.ru;
http://www.platan.ru/news/news846.html;
http://cxem.net/avto/injectors/inject9.php;
http://www.einfo.ru/sect16cat3826.html;
http://www.conrad.ru/ceonline/949.html;
http://www.tcnti.ru/katalog/gost-kgs/;
http://belgiss.org.by/russian/pered/mkss.php?mkssUrl=31.040.20&sub=1;
http://www.comrad.spb.ru/pr.php?DType=38;
http://www.gaw.ru;
http://www.tcnti.ru/katalog/gost-oks/31/31.040/31.040.20/?tovar=%C3%CE%D1%D2+27648-88;
http://www.symmetron.ru/suppliers/trimmerres/trimmerres.shtml;
http://www.cadgroup.ru/product/norm/normacs/doc.php?a=show&s=7000&f=310402000;
,а также другие источники.
В наличии имеются потенциометры (
переменные резисторы ) следующих фирм-изготовителей "Mika",
"Tomy", "Alps".
В программе поставок только
стандартный ряд номиналов 0,5к, 1к, 2к, 5к, 10, 20к, 50к, 100к,
200к, 250к, 500к, 1м.
Образцы потенциометров ( переменных
резисторов ) широкого применения:
|
Потенциометры
наших коллег
|