Проектування низькоомного опору

Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет радіоелектроніки

Кафедра ПЕЕА

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

по предмету: Елементна база ЕА

на тему: Проектування низькоомного опору

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

 

Резистор змінного опору типу А

Вихідні дані для проектування:

-  номінальний опір R = 470 Ом;

-  номінальна потужність P = 1 Вт;

-  розділювальна здатність d = 1%;

-  температурний коефіцієнт опору ТКО = ±5×10^-6 1/град;

-  температурна е.р.с. Т_ерс = -2 мкВ/град;

-  контактний тиск P = 20 г/мм²;

-  ресурс роботи 10⁵ обертів;

-  кут повороту j = 300^°;

-  умови експлуатації:

кліматичні -- УХЛ 4.2 ГОСТ 15150-69,

механічні -- IV ст.ж. ГОСТ 16962-72;

-  випуск n = 10¹⁰ шт/рік.

ЗМІСТ

Вступ

1. Аналіз ТЗ

2. Огляд аналогічних конструкцій і вибір напрямку проектування

3.1  Електричний та конструктивний розрахунокю Розрахунок резистивного елемента

3.2 Розрахунок контактної пружини

3.3 Теплотехнічний розрахунок

3.4 Розрахунок частотних характеристик

4. Ескізне опрацювання елемента і обгрунтування прийнятих рішень

5. Уточнення і опис конструкції

Висновки

Перелік посилань

 

ВСТУП

 

Розвиток радіоелектроніки, розширення областей застосування електронної апаратури поставили питання про необхідність різко підвищити технічні та експлуатаційні характеристики електро-радіоелементів, зокрема проволочних резисторів. Це обумовлено тим, що в різноманітних схемах радіоапаратури вони займають досить значну частину від загальної кількості елементів принципової схеми.

Резистори загального призначення використовуються в якості поглиначів і дільників напруги в колах живлення, елементів фільтрів та підсилювачів, шунтів, регуляторів гучності та тембру, в колах формування імпульсів, у вимірювальних приладах і т.п.

Особливе місце серед усіх типів резисторів займають проволочні змінні резистори, які знаходять широке застосування в електронній апаратурі, різноманітних схемах автоматичного керування і регулювання, в електрообладнанні транспорту і вимірювальній техніці.

При усій простоті конструкції і технології виготовлення вони мають ряд недоліків: досить велика вартість; значна власна індуктивність та ємність; великі габарити в зв’язку з технологічними труднощами виготовлення тонких проводів з різних металів та сплавів.

Тим не менше змінні проволочні резистори незамінні в лабораторних дослідженях і в деяких видах апаратури, так як у них поряд з вищеописаними недоліками є ряд переваг:

-  мінімальний температурний коефіцієнт опору (ТКС) і початковий стрибок опору;

-  висока розділювальна здатність;

-  легкість конструювання під задану функціональну залежність опору від кута повороту.

Остання їх перевага дозволяє застосовувати їх для електричного моделювання фізичних процесів в якості датчиків лінійних та кутових переміщень.

За допомогою потенціометрів (проволочних резисторів з більшою розділювальною здатністю і точністю) можливо не лише перетворити механічну величину в електричну, але й реалізувати потрібний функціональний зв’язок між цими величинами.

1. АНАЛІЗ ТЗ

Згідно технічного завдання необхідно сконструювати резистор змінного опору з такими характеристиками:

- номінальний опір R = 470 Ом;

- номінальна потужність P = 1 Вт;

- розділювальна здатність d = 1%;

- температурний коефіцієнт опору ТКО = ±5×10^-6 1/град;

- температурна е.р.с. Т_ерс = -2 мкВ/град;

- контактний тиск P = 20 г/мм²;

- ресурс роботи 10⁵ обертів;

- кут повороту j = 300^°;

- умови експлуатації:

кліматичні -- УХЛ 4.2 ГОСТ 15150-69, механічні -- IV ст.ж. ГОСТ 16962-72;

- випуск n = 10¹⁰ шт/рік.

Майбутній резистор має бути згідно ГОСТ 15150-69 по кліматичному виконанню експлуатованим в макрокліматичному районі з помірним та холодним кліматом в лабораторних, капітальних житлових і інших подібних приміщеннях [2. 6].

Механічні умови експлуатації IV ступеню жорсткості по ГОСТ 16962-71 передбачають вібраційні навантаження в діапазоні частот 1-80 Гц з максимальним прискоренням 5g, ударні навантаження 150g з тривалістю удару 1-3 мс та лінійні навантаження 100g.

Виходячи з даних, для забезпечення ТКО і Т_ерс вибираємо в якості матеріалу для резистивного елемента серед наявних резистивних сплавів по [1.39] манганін – мідно-марганцевий сплав, що складається з 83¸86.5% міді, 11¸13.5% марганцю та 2.5¸3.5% нікелю. У манганіна r = = 0.42¸0.48 Ом×мм²/м, ТКО = ±(5¸30)×10^-6 1/град, Т_ерс = 1 мкВ/град.

Намотку резистивного елемента проводимо манганіновим проводом марки ПМТ – твердий, з ізоляцією в один шар з високоміцної емалі і діаметром жили від 0.02 до 0.8 мм.

Так як резистор повинен мати ресурс роботи 10⁵ обертів, то необхідно забезпечити хороший контакт пружини струмознімача до резистивного проводу при мінімальному контактному зусиллі і надійну фіксацію встановленого опору.

Для резистивного каркасу раціонально вибрати плоский каркас, так як він займатиме менший об’єм ніж циліндричний.

Номінальна потужність майбутнього резистора рівна 1 Вт, що відносить його до класу резисторів середньої потужності, отже у нього великий перегрів буде відсутній.

Кут повороту рухомого контакта складає 300°, що говорить про те, що змінний резистор має бути одноповоротним і мати підковоподібну форму резистивного елемента.

Випуск резисторів є серійним. Для цього потрібно забезпечити простоту виготовлення і застосувати недорогі матеріали для нього.