Проектування низькоомного опору (стр. 1 из 3)

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. Терс = -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 напрямкупроектування

3.1 Електричний та конструктивний розрахунокюРозрахунок резистивного елемента

3.2 Розрахунок контактної пружини

3.3 Теплотехнічний розрахунок

3.4 Розрахунок частотних характеристик

4. Ескізне опрацювання елемента і обгрунтування прийнятихрішень

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. Терс = -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 Терс 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, Терс = 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.


2. ОГЛЯД АНАЛОГІЧНИХ КОНСТРУКЦІЙ І ВИБІР НАПРЯМКУ ПРОЕКТУВАННЯ

Конструкція заданого проволочного резистора змінного опору в великій мірі залежить від заданих його характеристик. Після аналізу технічного завдання відомо, що резистор має мати плоский резистивний елемент підковоподібної форми з постійним перетином у вигляді прямокутника.

Аналогічними конструкціями для заданого резистора є конструкції проволочних підстроювальних резисторів з коловим переміщенням рухомого контакта СП5-2, СП5-3, СП5-2Т, СП5-3Т. Ці резистори для приведення в рух ковзаючого контакту використовують черв’ячну передачу, що небажано використати в даному резисторі, так як ця конструкція із-за своїх мінімальних розмірів може вийти з ладу раніше терміну експлуатації, а також не забезпечує плавної зміни опору із-за створення деякого контактного зусилля і для фіксації встановленого опору потребує контактних пружин.

Більш наближеною конструкцією до конструкції проектованого резистора є резистори типу СП5-16ТБ, у яких притискування контактної системи до струмознімача здійснюється за рахунок пружини. Контактна пружина має форму консольно закріпленої балки, що дозволяє вибирати значення контактного зусилля в досить широких межах. Але негативною стороною цих резисторів є їх герметизація, що не дозволяє робити розбирання резистора.

Загальним елементом цих конструкцій, що не підходять для резистора у нашому випадку, є те, що резистивний елемент є струнним і контактна пружина знаходиться між тримачем і резистивним елементом. Пружина, що притискає контактну систему до струмознімача, знаходиться всередині корпусу, створює зусилля за рахунок своєї пружності і жорсткості матеріалу корпусу.

Враховуючи усі ці недоліки існуючих резисторів відносно нашого змінного резистора, вибираємо такі напрямки конструювання:

- обертання ковзаючого контакту проводиться за допомогою контактної пружини;

- фіксація встановленого опору за допомогою пружини;

- створення контактного зусилля з допомогою пружини і шайб для можливості його регулювання;

- струмознімач виконаємо у вигляді шайби, що переходить у зовнішній контакт і притискається до контактної системи циліндричною пружиною;

- корпус резистора відкритий, тобто кришки немає, так як умови роботи всередині приміщення.


3 . ЕЛЕКТРИЧНИЙ ТА КОНСТРУКТИВНИЙ РОЗРАХУНОК

3.1 Розрахунок резистивного елемента

1 Визначення площі плоского каркасу резистивного елемента проводиться згідно формули [1.73]:

, (3.1)

де S – площа каркасу, мм2 ,

P – електрична потужність розсіювання, Вт;

J– перегрів обмотки, рівний різниці між максимальною допустимою температурою на обмотці і номінальною навколишньою температурою, ˚C;

μ – середній коефіцієнт тепловіддачі резисторів, що лежить в межах (5÷20)·10-5 Вт/мм2 ·град [1.73];

.

2 Визначення діаметра проводу згідно формули:

, (3.2)

де d – діаметр проводу, мм;

ρ – питомий електричний опір проводу, Ом·мм2 /м, для мангані-ну складає 0,46 Ом·мм2 /м [1.39];

R – опір обмотки, Ом;

к – коефіцієнт, чисельно рівний відношенню кроку намотки до діаметра проводу. Для резистивних елементів, що намотуються ізольованим проводом к = 1,05÷1,2 [1.73];

.

3 Визначення довжини проводуL, мм:

, (3.3)

.

4 Визначення кроку намотки проводу tн , мм:

, (3.4)

.

5 Визначення довжини каркасу:

Площа плоского каркасу визначається за формулою:

, (3.5)


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.