Резистор змінного опору

Резистор змінного опору

зміст

Вступ

аналіз ТЗ

1.1 Аналіз умов експлуатації

1.2 Обгрунтування додаткових вимог і параметрів

2. Огляд аналогічних конструкцій і вибір напрямку проектування

3. Електричний і конструктивний розрахунок

3.1 Розрахунок резистивного елемента

3.2 Теплотехнічний розрахунок

4 Опис конструкції і технології

паспорт

висновки

перелік посилань

Вступ

Резистор - це ЕРЕ, призначений для перерозподілу і регулювання електричної енергії між елементами схеми, в якому електрична енергія перетворюється в теплову.

Резистори розрізняють як з постійним так і зі змінним опором.

Розробка змінних резисторів - це рішення сукупності складних технічних завдань по синтезу проводять і ізолюючих матеріалів, розрахунку елементів конструкції і визначення оптимальних режимів їх виготовлення.

У сучасному світі вимірювальна апаратура знаходить широке застосування в нашому житті характер і функції якої вимагають застосування десятків і сотень тисяч різних комплектуючих виробів. Серед них резистори складають значну частину. Для резисторів вимірювальної техніки важливими характеристиками є точність і стабільність.

В даному курсовому проекті розробляється резистор змінного опору для вимірювальної апаратури. Розроблюваний резистор повинен мати максимальний опір складає 30 Ом і номінальну рассеиваемую потужність 0,9 Вт. Залежність опору від кута повороту осі показова. Проект передбачає мінімальну вартість і високу стабільність так як резистор розробляється для вимірювальної апаратури.

1. Аналіз ТЗ

Согласно технического задания необхідно сконструювати резистор змінного опору з такими характеристиками:

опір 30 Ом;

номінальна потужність P = 0,9 Вт;

забезпечити лінійне переміщення елемента;

випуск: 12 000 шт. / рік;

призначений для вимірювальної апаратури.

1.1 Аналіз умов експлуатації

Кліматичні умови експлуатації: - УХЛ4.2 ГОСТ 15150-69.

Впливу температури:

робочі:

-Верхній + 35 ° С;

-нижнє + 10 ° С;

середнє + 20 ° С.

граничні:

-Верхній + 35 ° С;

-нижнє + 1 ° С.

Верхнє робоче вплив відносної вологості 98%.

Згідно ГОСТ 15150-69 резистор повинен відповідати кліматичному виконанню для районів з помірним і холодним кліматом при середньорічному мінімумі температури нижче -45 ° С.

Механічні дії відповідно до ГОСТ 16019-82.

Відсутність резонансу в конструкції:

-діапазон частот 10-30 Гц;

-амплітуда віброперемещенія 0,5-0,8 мм.

Міцність при транспортуванні (в упакованому вигляді):

-тривалість ударного імпульсу 5-10 мс;

-прискорення пікове 5,10,25;

число ударів в хвилину 40-80;

-загальна кількість ударів, не менше 13000

1.2 Обгрунтування додаткових вимог і параметрів

Виходячи з даних, для забезпечення прийнятних габаритних розмірів, форми, а також для простоти виготовлення в якості матеріалу для резистивного елемента манганін - мідно-марганцевий сплав. Необхідно забезпечити хороший контакт пружини струмознімання до резистивного проводу при мінімальному контактному зусиллі і надійну фіксацію встановленого опору.

Номінальна потужність резистора дорівнює 0,9 Вт. Відповідно до класифікації така потужність відносить його до класу резисторів середньої потужності.

Виробництво резисторів - масове. Для цього потрібно забезпечити простоту виготовлення і використовувати для нього недорогі матеріали.

2. Огляд аналогічних конструкцій і вибір напрямку проектування

В даний час резистори різні резистори широко застосовуються в різних електронних апаратах.

Сучасні резистори мають багато різних видів. Існують резистори з постійним і змінним опором. Оскільки в даному курсовому проекті розробляється резистор змінного опору то розглянемо їх докладніше. Резистори змінного опору застосовуються в різних сферах радіоелектроніки і в зв'язку з цим відрізняються один від одного технологією виготовлення, видом резистивних елементів, функціональними залежностями, різними конструкціями.

Змінні резистори діляться на дві основні групи:

дротові;

Недротяні.

Недротяні резистори відрізняються малими розмірами і масою, низькою вартістю, можливістю їх застосування на досить високих частотах (до 10 ГГц). Однак при цьому вони недостатньо стабільні, так як їх опір залежить від температури, вологості, прикладеного навантаження, тривалості робота, часу перебування в неробочому стані і т.п. Все-таки, незважаючи на ці недоліки, вони отримали найбільш широке застосування.

Дротяні резистори відрізняються більш високою стабільністю, допускають роботу при більш високих температурах, витримують значні перевантаження, але складніше у виробництві, вартість їх вище і вони малопридатні для використання на частотах вище 1-2 МГц.

Оскільки заданий резистор для вимірювальної апаратури то в даному проекті передбачається розробка дротяного резистора змінного опору. Його конструкція в значній мірі залежить від заданих характеристик. Після аналізу технічного завдання було визначено, що розробляється резистор повинен мати плоский резистивний елемент з постійним перетином у вигляді прямокутника, щоб забезпечувати лінійну функціональну залежність.

Щоб забезпечити мінімальні розміри резистивний елемент потрібно виконати підковоподібної форми.

3. Електричний і конструктивний розрахунок

3.1 Розрахунок резистивного елемента

Визначимо струм, що протікає через наш резистивний елемент, за формулою:

(3.1.1)

де I - струм, А; Р - потужність, Вт; R - опір, Ом.

Знаючи струм, визначимо діаметр дроту за формулою:

(3.1.2)

Для стабільних резисторів рекомендується значення j <1-2 A / mm². Оскільки цей резистор буде застосовуватися в вимірювальної апаратурі означає j = 1 A / mm².

З конструктивних міркувань діаметр проводу резистивного елемента вибираємо d = 0.2 мм.

При такому діаметрі дроту її довжина повинна дорівнювати:

, (3.1.3)

де ρ - питомий електричний опір, Ом · мм ² / м.

Провід виберемо з манганина, тому що він забезпечує стабільність необхідну для проектованого резистора. Для манганина ρ складає 0,45 Ом · мм ² / м.

Підбираємо розміри каркаса [1, стор.33]:

D = 8 мм

в = 2 мм

Визначаємо корисну довжину намотування за формулою:

Lп = 0.85 ; (3.1.4)

Lп = 0.85

Визначимо крок намотування дроту на каркас, з урахуванням того що його діаметр з ізоляцією становить dи = 0.24 мм, так як товщина ізоляції дорівнює 0.4 мм [2, таблиця П6], за формулою:

(3.1.5)

Кількість витків, яке можна розмістити на цій довжині, визначається за формулою:

; (3.1.6)

N = витків

Висоту каркаса визначимо за формулою:

(3.1.7)

де - довжина проводу; k - коефіцієнт, що враховує особливості вигину дроту на кутах каркаса; α - кут укладання дроти на каркасі.

3.2 Теплотехнічний розрахунок

Визначення температури перегріву резистивного елемента при встановленому тепловому режимі проводиться згідно формули:

(3.2.1)

де J - температура перегріву резистивного елемента, град;

P - потужність розсіювання, Вт;

μ - середнє значення коефіцієнта тепловіддачі = ;

S _Р.Е. - площа поверхні резистивного елемента,

з формули 3.1.7

тоді:

Максимальна температура нагріву резистивного елемента визначається за формулою:

; (3.2.2)

Т _{0-температура} навколишнього середовища Т0 = 40 З

З

Робоча температура манганина становить 100-200 ˚С [1, стор.25]

Максимальна температура нагріву менше робочої температури матеріалів, що входять в розраховується резистор.

4. Опис конструкції і технології

У даній роботі розробляється дротяний резистор змінного опору з плоским резистивним елементом. Резистивна провiд намотаний на каркас і зігнута в подковообразную форму так, що з'їм струму відбувається в результаті колового обертання ковзаючого контакту. Круговий рух обумовлено тим, що при такому виготовленні резистор буде мати менші габаритні розміри. Плоский резистивний елемент вибирається з того, щоб забезпечити лінійну залежність R кута повороту осі.

Токос'ем проводиться за допомогою контактної пружини, виконаної з бронзи (БР.12) у вигляді консольної балки. Форма пояснюється тим, що цей резистор розрахований на великий ресурс роботи, а ця конструкція дозволяє створити невеликі і стабільні контактні зусилля.

Обрана резистивная дріт з манганина має мінімальний ТКС, що значно підвищує стабільність встановленого опору. Така дріт забезпечує потрібне опір (R = 30 Ом), при діаметрі дроту d = 0,2 мм.

Токос'ем проводиться за допомогою плоскої і тонкої пружини, одним кінцем припаяної до висновку резистора, а іншим - до кінця контактної пружини.Її конструкція розрахована на великий термін служби.

Сама пружина жорстко закріплена на утримувачі, який в свою чергу з'єднаний з віссю обертання. приводить в обертання всю контактну систему.

Фіксація встановленого опору і освіту необхідного контактного зусилля досягається за допомогою контактних шайб, розташованих на осі обертання. Така конструкція забезпечує легку регулювання контактного зусилля, надійну фіксацію опору, не вимагає великих зусиль для переміщення контактної пружини.

Ще одна перевага такої конструкції полягає в тому, що резистор піддається ремонту, зокрема заміни стержня пружини на осі. А така заміна суттєво продовжує строк служби резистора.

Тримач з контактною пружиною і резистивний елемент поміщаються в пластмасовий корпус, що забезпечує ізоляцію і захист від механічних впливів, і зручне кріплення резистора.

Оскільки даний резистор дротяний то він передбачає намотувальні роботи. Програма випуску згідно технічного завдання становить 12 000 шт. в рік, а розрахункова товщина дроту резистивного елемента становить 0,24 мм, то рекомендується автоматизувати виробництво даного ЕРЕ.

паспорт

Даний резистор призначений для електричного моделювання фізичних процесів.

Електричні дані:

Номінальний опір R _H = 30Ом

Номінальна потужність P _H = 0.9Вт

Конструктивні дані:

Висота каркаса Н = 8.1мм

Товщина каркаса в = 2 мм

Діаметр дроту d = 0,2 мм

Довжина проводу L = 17.63м

Крок намотування t _ш = 0,31мм

Кількість витків n = 86

Діаметр контактної пружини d _пр = 0.8мм

Довжина контактної пружини l _пр = 6мм

Умови експлуатації:

Кліматичні УХЛ 4.2. ГОСТ 15150-69

Механічні по ГОСТ 16019-82

висновок

В результаті проектування був отриманий дротяний резистор змінного опору.

Максимальний опір розробленого резистора становить 30 Ом, номінальна потужність розсіювання 0,9 Вт, залежність опору від кута повороту осі лінійна, максимальний кут повороту осі становить 300 ⁰.Сконструірованний резистор повністю відповідає вимогам технічного завдання.

Розроблений резистор складається з таких основних елементів як

підковоподібний резистивний елемент, контактна пружина виконана у вигляді консольної балки, вісь і корпус. Всі ці елементи конструкції розраховані таким чином, щоб забезпечити мінімальні розміри, мінімальну вартість і високу стабільність конструируемого резистора. Невеликі габаритні розміри забезпечують зручне регулювання цього резистора.

Максимальна температура нагріву резистора 72,61 ⁰ С, а робоча температура манганінового дроту 100 - 200 ⁰ С, тому можна побачити те, що розроблений резистор має температурний запас, тобто дуже маленьку імовірність перегріву при дотриманні умов експлуатації, це особливо важливо при довготривалому використанні елемента.

Отримана конструкція дуже зручна при масовому виробництві. Вона проста і не потребує складного технологічного обладнання. Тим часом конструкція надійна і довговічна. Чи підлягає ремонту і заміни.

Вартість конструкції не висока і визначається вартістю бронзи і манганінового дроту.

Список використаних джерел

1. Мальков М.Н., Світенко В.Н. Пристрої функціональної електроніки та електрорадіоелементи.Консп. лекцій, частина I.- Харків: ХИРЕ, - 2002. - 140с.

2. Волга В.О. Деталі й вузли радіоелектронної апаратури, Изд.2-е, перераб. і доп. М.: "Енергія", 2007.-656с.

3. Дротяні резистори. Під ред. М.Т.Железнова, Л.Г.Шіршева.- М.: Енергія.2000.-240с.

4. Довідник конструктора-приладобудівників. В.Л.Соломахо та ін-М: Висш.шк, 2008.-271с.

5. Болонський Б.Т., Гондол В.П. і ін. Практичний посібник з навчального конструювання РЕА. - К: Вища шк., 2002 - 494с.