Переменные и подстроечные резисторы. Реостат.

Одним из элементов электрической цепи, который имеет неизменяемую (определённую) величину сопротивления электрическому току, является постоянный резистор. В переводе с латинского языка resisto означает «сопротивляюсь». При помощи такой детали происходит линейная трансформация силы тока (I) в напряжение (U) и наоборот. Резистивный элемент может ограничивать величину тока, поглощать энергию электричества. Переменные резисторы позволяют вручную варьировать величину их сопротивления.

Переменные резисторы, внешний вид

Потенциометры

Переменный резистор (ПР) и потенциометр – это два разных определения одного устройства. В начале развития радиоэлектроники считалось, что, изменяя положение подвижного контакта на резистивных катушках, имеющих проволочные обмотки, измеряют разность потенциалов. Поэтому два слова: «потенциал» и «измерение», входят в определение потенциометра. Это и есть переменный резистор. На сегодняшний день таких компонентов электронных и электрических схем множество, и названия их различны. Регулировку напряжения производят потенциометром, а силы тока – реостатом.

Важно! Принцип работы у подобных элементов одинаковый. Они меняют своё выходное сопротивление в зависимости от положения подвижного контакта или щётки, которые приводятся в движение под влиянием внешнего воздействия.

Непроволочные

Резисторы типа СП относятся к композиционным непроволочным элементам. Они имеют следующую конструкцию:

• основание из изолирующего материала;
• плёночный, проводящий ток элемент;
• двигающийся контакт;
• ось с подвижной системой.

К непроволочным переменным резисторам относятся также СПО, ВК, СПЗ, ТК.

На гетинаксовую пластинку (основание) наносится углеродистая токопроводящая плёнка. Её состав может быть композиционным: бакелитовая смола и сажа. Выводы элемента присоединяются к концам слоя. Для этого на нём нанесена серебряная паста для контактных площадок. В заданных угловых интервалах по плёнке скользит ползунок (подвижный контакт), который приводится в движение от оси резистора.

К сведению. Конец оси отформован для удобства регулировки: шлиц (прорезь) под отвёртку или выборка для закрепления рукоятки.

Устройство непроволочного потенциометра

Сопротивление может меняться при изменении угла поворота. Угол изменяется от 0 до 2500.

Проволочные

В резистивных переменных элементах такого типа вместо токопроводящей плёнки используется высокоомная проволока. Она уложена в один слой виток к витку. По этим виткам скользит контакт.

Строение проволочного переменного резистора

Проволочный потенциометр состоит из следующих элементов:

• каркас под обмотку;
• обмотка;
• узел с осью вращения;
• подвижная щётка.

Обычно каркасы либо изгибаются из пластин с уже намотанной проволокой, либо её наматывают на кольца. Каркас из пластин выполнен из изоляционного материала или металла.

Внимание! Гнутые основания из пластин не обладают точными геометрическими параметрами, хотя и несложны в изготовлении.

Высокую точность при создании потенциометров получают, используя кольца из керамики, металла или пластмассы. Намотка при этом осуществляется специальным оборудованием – челноком, на котором набрано необходимое количество проволоки. Сама проволока может быть нихромовой, манганиновой с эмалевой изоляцией.

Интересно. Одним из таких материалов для проволоки служит сплав константан (59% Cu; 40% Ni; 2% Mn). Это сплав из меди и никеля с добавкой марганца. Эдвард Вестон изобрёл его в 1888 году для катушек измерительных приборов. Сопротивление константана не зависит от изменения температуры.

Изоляция провода шлифуется на глубину 0,25d. Это необходимо для надёжного соединения щётки с обмоткой при движении.

Внешний вид кромки скольжения

Как выглядит резистор?

В природе встречаются абсолютно различные резисторы. Есть резисторы с постоянным сопротивление, есть резисторы с переменным сопротивлением. И каждый вид резисторов находит свое применение. Что бы раскрыть нашу тему, необходимо рассмотреть основные виды резисторов, ведь всё познаётся в сравнении.

Будет интересно➡ Как отличается параллельное и последовательное соединение резисторов?

Резисторы

Резисторы

Резисторы

Постоянный резистор

Постоянный резистор имеет два вывода и само название говорит о том, что они обладают постоянным фиксированным сопротивлением. Каждый такой резистор изготавливается с определенным сопротивлением, определенной рассеиваемой мощностью.

Рассеиваемая мощность — это еще одна характеристика резисторов, так же, как и сопротивление. Мощность рассеяний говорит о том, какую мощность может рассеять резистор в виде тепла (вы, наверное, замечали, что резистор во время работы может значительно нагреваться).

Естественно, что на заводе не могут изготавливать резисторы абсолютно любые. Поэтому постоянные резисторы имеют определенную точность, указываемую в процентах. Эта величина показывает в каких пределах будет гулять результирующее сопротивление. И естественно, чем точнее резистор, тем дороже он будет. Так зачем переплачивать?

Также сама величина сопротивления не может быть любой. Обычно сопротивление постоянных резисторов соответствует определенному номинальному ряду сопротивлений. Эти сопротивления обычно выбираются из рядов Е3, Е6, Е12,Е24.

Как видите резисторы из ряда Е24 имеют более богатый набор сопротивлений. Но это еще не предел так как существуют номинальные ряды E48, E96, E192.

На электрических схемах постоянные резисторы обозначаются эдаким прямоугольником с выводами. На самом условном графическом обозначении может надписываться мощность рассеяния.

Подстроечные резистор

Это приборы, сопротивление которых предполагается изменять редко – при настройке прибора и его регулировке. По характеристикам подстроечный резистор, в принципе, не отличается от переменного, но конструктивные отличия есть. У подстроечных резисторов гораздо ниже износостойкость и механическая прочность (ведь их не нужно постоянно «крутить»), отсутствует удобная ручка (вместо нее может быть обычный шлиц как у винта под отвертку), они могут быть хуже или вовсе не защищены от внешнего воздействия (пыли, влаги). Имеют два и три вывода.

Основная цель подстроечного резистора- изменение или подстройка сопротивления лишь на этапе сборки изделия.

Переменный резистор обладает меньшей точностью нежели постоянный. Это плата за возможность регулировки, в результате которой сопротивление может гулять в некоторых пределах.

Конечно на этапе налаживания изделия может применяться так называемый подборочный резистор. Это обычный постоянный резистор, только при монтаже он подбирается из кучки резисторов с близкими номиналами.

Подбор резисторов имеет место быть, когда требуется регулировка параметров изделия и при этом требуется высокая точность работы (чтобы требуемый параметр как можно меньше плавал). Таким образом нужно чтобы резистор был как можно большей точностью 1% или даже 0,5%.

Так для подстройки параметров схемы чаще всего применяют подстроечные резисторы. Эти резисторы специально придуманы для этих целей. Подстройка осуществляется посредством тоненькой часовой отвертки, причем после достижения требуемой величины сопротивления ползунок резистора часто фиксируют краской или клеем.

Переменные резисторы

Наконец мы подошли к нашей главной теме- переменные резисторы (они же резисторы переменного сопротивления). Название «переменный» говорит само за себя – сопротивление такого прибора можно изменять в процессе эксплуатации тем или иным образом.

Будет интересно➡ SMD резисторы: что это такое и для чего используются?

Вы когда-нибудь обращали внимание на различные «крутилки» в старой аналоговой технике. Например, задумывались ли о том, что вы крутите, прибавляя громкость в старом, возможно даже ламповом телевизоре?

Многие регуляторы и различные «крутилки» представляют собой переменные резисторы. Так же, как и постоянные резисторы, переменные также имеют различную рассеивающую мощность. Однако их сопротивление может меняться в широких пределах.

Переменные резисторы служат для регулирования напряжения или тока в уже готовом изделии. Этим резистором может регулироваться сопротивление в схеме формирования звука. Тогда громкость звука будет меняться пропорционально углу поворота ручки резистора. Так сам корпус находится внутри устройства, а та самая крутилка остается на поверхности.

Более того, бывают еще и сдвоенные, строенные, счетверенные и так далее переменные резисторы. Обычно их применяют, когда нужно параллельное изменение сопротивления сразу в нескольких участках схемы.

Второе название таких резисторов – «потенциометры». Используются они настолько широко, что перечисленные выше примеры лишь верхушка айсберга. Регуляторы громкости и тембра, регуляторы частоты, яркости, скорости и т.д.

Основные компоненты

Состоит из двух основных компонентов: резистивного слоя и ползунка. Резистивный слой имеет на своих концах контакты. Сопротивление между этими контактами и определяет сопротивление переменного резистора. Резистивный слой изготавливается из углерода, металлокерамики или может быть в виде проволочной катушки (резистор переменный проволочный). Проволочные переменные резисторы могут быть довольно приличной мощности.

Ползунок передвигается по этому слою, имея с ним электрический контакт. При этом ползунок тоже имеет свой вывод. В процессе движения ползунка от одного крайнего положения до другого изменяется сопротивление между ним и крайними контактами переменного сопротивления.

Переменные сопротивления обычно бывают поворотные, т.е. шток резистора надо крутить. Но бывают также и ползунковые переменные резисторы. В них резистивный слой в виде прямой линии и ползунок движется по нему прямо. Поэтому и шток такого резистора надо двигать, а не крутить.

Как правило, у переменного резистора три выхода. Так же переменные резисторы бывают и с двумя выводами – их еще называют «реостатами». А чтобы разобраться с трехногим прибором, взглянем на рисунок ниже.

Слева – условное обозначение резистора, справа – его схема «внутренностей». Выводы 1 и 2 – выводы обычного резистора постоянного номинала, указанного на корпусе прибора. Сопротивление создает специальное покрытие, нанесенное на «подковку» между этими выводами. Тут никаких фокусов – все честно. А вот вывод 3 подключен к подвижной пластине (движку), которая двигается по этой самой подковке и соприкасается с ней.

Если мы будем крутить ручку, то сопротивление между выводами 1 и 3 будет меняться от 0 до номинала, указанного на корпусе прибора. То же самое произойдет и между выводами 2 и 3, но «вверх ногами». Когда сопротивление между 1 и 3 увеличивается, между 2 и 3 уменьшается и наоборот. Для чего это сделано мы разберем позже, пока воспримем это как факт, причем, факт очень удобный, как мы убедимся.

Переменный резистор с выключателем

В случае использования переменных резисторов в качестве регулятора громкости, например, в радиоприёмнике, часто используют переменные резисторы с выключателем. Т.е. регулятор громкости совмещён с выключателем напряжения питания радиоприёмника. Как это работает: в крайнем положении регулятора, когда он соответствует минимальному значению громкости, выключатель питания выключен и устройство, в данном случае радиоприёмник, тоже выключено.

Будет интересно➡ Как рассчитать резистор для светодиода?

Чтобы его включить, надо начать поворачивать регулятор в сторону увеличения громкости. Произойдёт небольшой щелчок – выключатель включится и дальнейший поворот регулятора приведёт к увеличению громкости звучания приёмника. В дальнейшем, чтобы выключить устройство, надо повернуть ручку громкости до минимума звука, а затем ещё чуть-чуть до характерного щелчка, означающего что выключатель сработал и устройство выключено.

Сдвоенный переменный резистор

Сдвоенный переменный резистор – ещё одно исполнение данных устройств. В общем случае, такие сдвоенные резисторы предназначены для одновременного изменения сопротивления в разных независимых частях схемы или вообще в разных устройствах.

Самое частое применение сдвоенных переменных резисторов – звуковые стереофонические усилители мощности, где необходимо регулировать громкость одновременно в двух каналах: правом и левом.

Такие резисторы имеют две резистивные дорожки, каждая со своими выводами и со своим ползунком, и один общий шток, который двигает сразу оба ползунка.

Некоторые переменные сопротивления разработаны для установки сразу на печатную плату и их контакты запаиваются непосредственно в схему. Другие предназначены для установки в корпус радиоаппаратуры, в предварительно просверленное отверстие и крепятся там при помощи гайки. В схему такие сопротивления запаиваются уже при помощи проводов. На корпусе пер. сопротивлений наносится значение его сопротивления и мощности.

Основные параметры ПР

Как любой элемент радиотехнических и электронных технологий, потенциометр имеет свои физические и электрические характеристики. К ним относятся следующие пункты:

• Rном – номинальное сопротивление (полное), Ом;
• Pном – номинальная мощность, Вт;
• Rмин – минимальное значение сопротивления, Ом;
• функциональный вид изменения сопротивления;
• стойкость к износу;
• величина шума при регулировке;
• габаритные размеры.

Эквивалентное сопротивление

Цена и особенности эксплуатации при влиянии различных внешних факторов также относятся к характеристикам пассивного резистивного двухполюсника.

Номинальное сопротивление

Что касается маркировки переменного резистора, на его корпус наносится цифра величины номинального сопротивления, без указания допустимого отклонения (±30%).

Внимание! Стандартный ряд Rном для российских деталей (по ГОСТ 10318-74) – 1,0; 2,2; 3,3; 4,7 Ом (кОм, Мом). Для импортных элементов – 1,0; 2,0; 3,0; 5.0 Ом (кОм, Мом). Точные данные для отдельных марок можно уточнить в справочнике.

Сопротивление между выводами 1 и 3 называется полным или номинальным.

Маркировка на корпусе

Форма функциональной характеристики

Изменение R между выводами (средним и крайним) может происходить по разному закону. Это носит название функциональной характеристики (ФК). Она может иметь следующие формы:

• линейную – R меняется прямо пропорционально перемещению бегунка;
• нелинейную – изменения происходят по заданному порядку.

Выделяют три формы изменения R, которые можно считать основными:

• линейная – А;
• логарифмическая – Б;
• показательная (обратно логарифмическая) – В.

Для каждой из них выведен график, который начертан с учётом угла поворота движка по часовой стрелке.

Графики функциональных характеристик

Элементы, меняющие сопротивление по линейному закону А, употребляются в делителях напряжения. Генераторы звуковой частоты (ГЗЧ) в свою схему включают потенциометры, использующие функциональную характеристику Б. Резисторы с изменяющимся сопротивлением, применимые в аппаратуре для звуковоспроизведения, работают по закону В.

К сведению. Чтобы получить необходимую ФК, меняют компоненты или величину слоя у резистивной плёнки, а в проволочных конструкциях – варьируют шаг намотки или выполняют форму каркаса с разной шириной.

Небольшой срок службы потенциометров связан с нарушением плотности контакта между ползунком и дорожкой (проволокой), что сказывается на качестве работы аппаратуры.

Основные характеристики переменных резисторов

Для стабильной работы в электрической схеме необходимо учитывать технические параметры резистивных элементов.

Номинальное (полное) сопротивление

Постоянная величина сопротивления между неподвижными контактами, ползунок выведен до упора и прижат к одному из неподвижных контактов.

Номинальная мощность

Максимальная мощность, которую резистор может рассеивать в виде тепла при длительной электрической нагрузке без изменения параметров.

Предельное рабочее напряжение

Максимальное рабочее напряжение, которое может быть приложено к выводам резистора без разрушения последнего. Зависит от длины резистивного элемента.

Температурный коэффициент сопротивления

Изменение сопротивления при изменении температуры окружающей среды на один градус.

Допуск или точность

Допустимая величина отклонения от номинального значения сопротивления – от 10 до 30 процентов.

Износоустойчивость

Число циклов передвижения подвижного контакта, при котором параметры переменного резистора остаются в пределах нормы.

Важно! Подстроечные резисторы не отличаются большим количеством циклов работы и не предназначены для частой регулировки сопротивления в отличие от переменных.

Функциональная зависимость

Зависимость изменения сопротивления резистора от угла поворота ручки или передвижения ползунка:

1. Линейная – равномерное изменение сопротивления при перемещении подвижного контакта на определенное расстояние.
2. Нелинейная (логарифмическая и обратно-логарифмическая) – плавное изменение сопротивления в начале и конце движения ползунка и скачками в середине.

Обозначение функциональных характеристик:

• А – линейная;
• Б – логарифмическая;
• В – обратно-логарифмическая.

Уровень шумов

Электрические помехи, возникающие при работе подвижного контакта, – зависят от состояния (износа) контактирующих поверхностей, степени прижатия ползунка и скорости его движения.

Обозначение переменных резисторов на схемах

Резистор — что это такое и для чего нужен

Графический вид потенциометра являет собой обозначение прямоугольника, имеющего выводы, с упирающейся в него чертой со стрелкой. В импортном исполнении вместо прямоугольника – зигзагообразный отрезок, изображающий витки проволоки. Такое обозначение можно встретить при расчётах величины R при использовании онлайн-калькулятора.

Графическое обозначение на схемах

Подстроечные резисторы

Сопротивление резистора — формула для рассчета

Маркировка подстроечных резисторов такая же, как и у переменных. Подобные потенциометры применяются для ограниченного количества вращений оси движка. Их употребление связано с регулировкой аппаратуры и электронных схем в режиме настройки, там, где необходимо подстроить определённые параметры в нужном интервале и зафиксировать полученное значение сопротивления.

Внешний вид и графическое обозначение

Электроника для всех

Вроде бы простая деталька, чего тут может быть сложного? Ан нет! Есть в использовании этой штуки пара хитростей. Конструктивно переменный резистор устроен также как и нарисован на схеме — полоска из материала с сопротивлением, к краям припаяны контакты, но есть еще подвижный третий вывод, который может принимать любое положение на этой полоске, деля сопротивление на части. Может служить как перестариваемым делителем напряжения (потенциометром) так и переменным резистором — если нужно просто менять сопротивление. Хитрость конструктивная: Допустим, нам надо сделать переменное сопротивление. Выводов нам надо два, а у девайса их три. Вроде бы напрашивается очевидная вещь — не использовать один крайний вывод, а пользоваться только средним и вторым крайним. Плохая идея! Почему? Да просто в момент движения по полоске подвижный контакт может подпрыгивать, подрагивать и всячески терять контакт с поверхностью. При этом сопротивление нашего переменного резистора становится под бесконечность, вызывая помехи при настройке, искрение и выгорание графитовой дорожки резистора, вывод настраимого девайса из допустимого режима настройки, что может быть фатально. Решение? Соединить крайний вывод с средним. В этом случае, худшее что ждет девайс — кратковременное появление максимального сопротивления, но не обрыв.

Борьба с предельными значениями.Если переменным резистором регулируется ток, например питание светодиода, то при выведении в крайнее положение мы можем вывести сопротивление в ноль, а это по сути дела отстутствие резистора — светодиод обуглится и сгорит. Так что нужно вводить дополнительный резистор, задающий минимально допустимое сопротивление. Причем тут есть два решения — очевидное и красивое Очевидное понятно в своей простоте, а красивое замечательно тем, что у нас не меняется максимально возможное сопротивление, при невозможности вывести движок на ноль. При крайне верхнем положении движка сопротивление будет равно (R1*R2)/(R1+R2) — минимальное сопротивление. А в крайне нижнем будет равно R1 — тому которое мы и рассчитали, и не надо делать поправку на добавочный резистор. Красиво же!

Если надо воткнуть ограничение по обеим сторонам, то просто вставляем по постоянному резистору сверху и снизу. Просто и эффективно. Заодно можно и получить увеличение точности, по принципу приведенному ниже.

Повышение точности. Порой бывает нужно регулировать сопротивление на много кОм, но регулировать совсем чуть чуть — на доли процента. Чтобы не ловить отверткой эти микроградусы поворта движка на большом резисторе, то ставят два переменника. Один на большое сопротивление, а второй на маленькое, равное величине предполагаемой регулировки. В итоге мы имеем две крутилки — одна «Грубо» вторая «Точно» Большой выставляем примерное значение, а потом мелкой добиваем его до кондиции.

Включение переменных резисторов в электрическую цепь

Схема присоединения подобных резистивных элементов зависит от того, в качестве чего они используются. Различают два вида подключения к схемам:

• как реостат – регулируемый резистор для ограничения тока;
• как потенциометр – для деления напряжения (делитель).

В первом случае берут средний и крайний вывод, во втором – средний и оба крайних.

Внимание! При включении реостатом второй свободный вывод припаивают к среднему для обеспечения более надёжного контакта.

Технология изготовления переменных резисторов

Существует классификация, которая зависит от технологии изготовления резисторов. Во время производственного процесса используются разные этапы и схемы. Сегодня можно выделить следующие конструкции:

• Проволочный переменный резистор. Подключение производится по простой технологии, которую сможет освоить даже начинающий специалист. Его наматывают из проволоки, где есть высокие показатели удельного сопротивления. При этом используется каркас. Эти конструкции имеют большую паразитную индуктивность. Чтобы значительно снизить этот показатель, нужно применять бифилярную намотку. Проволочные резисторы в некоторых случаях могут изготавливаться из прочного микропровода.
• Металлопленочные резисторы. Их еще принято называть композитными. В них имеется резистивный элемент, который представлен в виде тонкой пленки. Ее получают из металлических сплавов или композитных материалов. Такие конструкции обладают высокими показателями удельного сопротивления и низким коэффициентом термического сопротивления. Проволоку наносят на цилиндрические керамические сердечники. Сегодня именно этот тип элементов пользуется особенным спросом, поэтому люди чаще всего спрашивают композитный переменный резистор. Подключение выполняется любым из вышеописанных способов.
  Читайте также:  Как повысить частоту переменного напряжения

Определение вида по маркировке

Маркировка принята в соответствии с ГОСТ 11.074.009-78 и имеет свою расшифровку.

Обозначение буквенно-цифровых меток резисторов (слева направо) следующее:

• буквы РП – переменный;
• цифры: 1 – непроволочный, 2 – проволочный или из металлофольги;
• номер регистрации;
• год выпуска;
• тип ФХ;
• величина номинального сопротивления;
• буква допуска отклонения от номинала.

Количество нанесённых знаков зависит от размера корпуса, но значение Rном присутствует обязательно.

Расшифровка маркировки на корпусе

Переменные резисторы могут быть разного конструктивного исполнения. Допускается на одной оси устанавливать несколько переменных резистивных элементов. С помощью них производят регулировку и подстройку многих электрических параметров.

Схемы на все случаи жизни

Кроме основных характеристик, присущих всем типам резисторов, переменным резисторам присущи несколько специфических характеристик. А именно: Функциональная зависимость (кривая регулирования), разрешающая способность, шумы вращения, момент статического трения и износостойкость. Остановимся на каждой характеристике подробнее.

Функциональная зависимость (кривая регулирования). Кривая регулирования 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. Резисторы с такими зависимостями используются для регулировок громкости и тембра звука, яркости свечения электронных трубок и т. п. Встречаются также резисторы с синусными, косинусными и другими зависимостями, используемые для специальных целей в приводах различных устройств.

Отклонения от заданной кривой определяются допусками (границами). Для переменных резисторов общего применения (СП, СПО, СПЗ, СП4, СПб и др.) эти границы устанавливаются в пределах 5—20%, а для прецизионных потенциометров (ПТП, ПЛП, ПМП и др.) в пределах 0,05—1%. Отклонение от функциональной зависимости может иметь скачкообразный характер, в результате чего нарушается плавность регулирования. Причинами таких отклонений могут быть неоднородность и дефекты проводящего элемента и подвижного контакта, а также наличие начального скачка и минимального сопротивления.

Проверка функциональной зависимости производится при помощи устройства с осциллографом и образцовым переменным резистором или путем измерения сопротивления, соответствующего заданному положению подвижного контакта проверяемого резистора.

Разрешающая способность. Важной характеристикой переменных резисторов является разрешающая способность, показывающая, какое наименьшее изменение угла поворота подвижной системы резистора может быть различимо. Ее характеризуют минимально допустимым изменением сопротивления при весьма малом перемещении подвижного контакта. Количественно разрешающую способность выражают отношением скачка сопротивления или напряжения при повороте подвижной системы к общему сопротивлению или к общему напряжению, подводимому к резистору.

У непроволочных резисторов разрешающая способность теоретически не ограничена и лимитируется дефектами проводящего слоя, контактной щетки и величиной переходного контактного сопротивления. Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков проводящего элемента и определяется тем перемещением подвижного контакта, при котором происходит изменение величины сопротивления (установленного значения). Поэтому часто разрешающую способность выражают в угловых величинах. Это тот угол, на который должен переместиться подвижный контакт, чтобы перейти с витка на виток (угловой градус обмотки).

Угловая разрешающая способность при равномерном шаге намотки равна: Δy=a/n, где a — общий угол намотки; n — число витков. Чем больше при данном рабочем напряжении число витков, тем меньше скачки напряжения и выше разрешающая способность. Если бы подвижный контакт касался только одного витка обмотки, то величина наименьшего приращения выходного напряжения U была бы равна U0/n, где U0 — напряжение, подводимое к резистору, а n — общее число витков. Тогда так называемая электрическая разрешающая способность, выраженная в процентах, будет равна: Δ=(U/U0)*100%=(1/n)*100%

Разрешающая способность переменных резисторов общего применения находится в пределах от 0,1 до 3%, однооборотных потенциометров — от 0,02 до 0,4%, а многооборотных потенциометров — от 0,001 до 0,2%.

Шумы вращения. Помимо тепловых и токовых шумов при вращении подвижной системы резистора на выходное напряжение, зависящее от угла поворота, накладывается 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.
• Неоднородность структуры и дефекты в проводящем слое и контактной щетке.

Причинами шума проволочных резисторов могут быть также короткое замыкание соседних витков подвижным контактом при его перемещении, ступенчатый характер изменения сопротивления, нагрев подвижного контакта и проволоки обмотки и возникновение термо-ЭДС, разнородность металлов контактной пары и т.д.

Шум короткого замыкания обусловлен тем, что подвижный контакт, имея определенную ширину, при движении замыкает либо один, либо два витка. Он пропорционален проходящему току через обмотку и переходному сопротивлению.

Шум, определяемый ступенчатым характером изменения сопротивления, вызван скачками напряжения между отдельными витками, когда подвижный контакт перескакивает с одного витка на другой. Помеха, создаваемая этим шумом, имеет вид пилообразного напряжения, наложенного на выходное напряжение. Его амплитуда прямо пропорциональна питающему напряжению и обратно пропорциональна числу витков обмотки. Частота основной гармоники шума пропорциональна скорости перемещения подвижного контакта и числу витков обмотки.

Измерение шумов производится с помощью шумомеров при непрерывном вращении оси со скоростью 60—80 цикл/мин.

Контактный шум и шум переходного сопротивления возникает при прохождении тока через переходное сопротивление. Он проявляется как результат изменения действующей площади подвижного контакта и модуляции плотности тока, воспринимаемого в виде шума. Шумы, вызванные изменением переходного сопротивления, проявляются в виде хаотических пиков напряжения. Основные причины этого вида шума: неправильный подбор материалов и конструкции пары контакт — резистивный элемент, загрязнение на резистивном элементе, окисные пленки и продукты износа, создающие дополнительное сопротивление между скользящим контактом и резистивным элементом.

Активный (генераторный) шум обусловлен термоэлектрическим эффектом (эффект термопары), возникающим в точках соприкосновения разных металлов, термоэлектрическим эффектом, возникающим при трении двух металлов, и гальваническим (химическим) гроцессом в местах контактных соединений. Этот шум представляет собой самогенерирующее напряжение при вращении вала резистора, когда к нему не приложено электрическое напряжение.

Механический шум появляется в динамическом режиме от чрезмерно большого (от нескольких Ом до бесконечности) переходного сопротивления. Иногда этот шум называют вибрационным. Причинами его могут быть большие механические нагрузки и большая скорость вращения подвижной системы, приводящая к вибрационным изменениям состояния контактов. При превышении критической скорости скольжения подвижная система теряет контакт с резистивным элементом, при этом может возникнуть скачок напряжения, достигающий напряжения, подаваемого на резистор.

Используемые ранее параметры момент трогания и момент вращения (минимальный момент, необходимый для приведения в движение вала резистора, — момент трогания, и минимальный момент, необходимый для обеспечения непрерывного перемещения подвижной системы после начала ее перемещения, — момент вращения) по сути являются параметрами привода, а не резистора.

Вращение подвижной системы резистора и перемещение подвижного контакта по токопроводящему резистивному элементу более правильно характеризовать моментом статического трения. Момент статического трения подвижной системы переменного резистора — момент, обусловленный силами трения в подвижных частях резистора и численно равный моменту, прикладываемому к валу резистора для обеспечения начала перемещения подвижной системы резистора из любого положения.

Значение момента статического трения зависит от способа крепления, конструкции элементов подвижной системы и контактного давления. Для переменных резисторов разных типов оно может быть от единиц до сотен грамм-сантиметров. Измерение момента статического трения можно производить с помощью приспособлений со шкивом и грузом, специальной пружины или безынерционным способом с использованием механотронов.

Износоустойчивость. Под износоустойчивостью понимают способность резистора сохранять свои параметры (противостоять изнашиванию) при многократных вращениях подвижной системы. Это одна из основных эксплуатационных характеристик переменных резисторов. Количественно износоустойчивость оценивается числом циклов перемещения подвижной системы в течение срока службы при сохранении стабильности параметров в пределах установленных допусков и определяется в основном конструкцией, материалом и формой подвижного контакта и резистивного элемента и контактным давлением.

При вращении подвижной системы происходит износ как самого резистивного элемента, так и контактной щетки. Этот процесс износа тем интенсивнее, чем больше контактное усилие. Отсюда следует, что для повышения износоустойчивости необходимо снижать контактное давление, но в этом случае, вследствие уменьшения момента вращения подвижной системы, снижается стойкость к механическим воздействиям. Поэтому очень трудно соблюсти требование высокой износоустойчивости при сохранении механической стойкости.

Для точных потенциометров, работающих в следящих системах, характерны низкие контактные давления и соответственно малые моменты вращения. Их износоустойчивость достигает 105 — 107 поворотов, но при этом вибрационная и ударная стойкость ниже, чем у резисторов общего применения. Регулировочные резисторы общего применения обладают хорошей механической стойкостью, но их износоустойчивость ниже и лежит в пределах 5000 — 20000 поворотов. Для подстроечных резисторов, поскольку они используются для разовых регулировок, высокая износоустойчивость не требуется, число циклов перемещений подвижной системы для них не превышает 1000.

Список использованной литературы

1. Резисторы: Справочник / В. В. Дубровский, Д. М. Иванов, Н. Я. Пратусевич и др.; под ред. И. И. Четверткова и В. М. Терехова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1991 год.
2. Справочник молодого радиста. В.Г. Бодиловский. — М.: Высшая школа, 1983.

Видео

Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Капучино, 3 упаковки по 16 капсул

1305 ₽ Подробнее

Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)

435 ₽ Подробнее

Аккумуляторные батарейки