Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра ПЭЭА

Курсовой проект

Пояснительная записка

Тема проекта: Расчёт сопротивления

АННОТАЦИЯ

Данный проект представляет собой разработку переменного резистора для измерительной аппаратуры. Резистор имеет мощность 0,6Вт. При сопротивлении 900.Ом.

Принято решение разработки проволочного резистора, с каркасом прямоугольного сечения. Объем пояснительной записки 19 страниц.

Содержание

Введение

1. Анализ ТЗ

2. Обзор аналогичных конструкций и выбор проектирования

3. Электрический и конструктивный расчет:

3.1 Расчет резистивного элемента

3.2 Теплотехнический расчет

3.3 Расчет частотных характеристик

3.4 Расчет контактной пружины

4. Эскизная проработка элемента и обоснование принятых решений

5. Уточнение и описание конструкции

Паспорт

Выводы

Перечень ссылок

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие радиопромышленности и приборостроения, разработка аппаратуры на интегральных и больших интегральных схемах, создание ЭВМ третьего и четвертого поколений с колоссальными возможностями переработки информации, а также автоматических систем управления стимулируют расширение производства существующих и создание новых типов переменных резисторов для регулирования режимов и подстройки электронных цепей к заданным параметрам.

Разработка переменных резисторов – это решение совокупности сложных технических задач по синтезу проводящих и изолирующих материалов, расчету элементов конструкции и определению оптимальных режимов их изготовления.

Научно-техническая проблема создания переменных резисторов складывается из трех основных звеньев:

а) разработка и внедрение в производство новых типов переменных резисторов, отвечающих настоящим и перспективным требованиям промышленности;

б) унификация конструкций (создание базовых конструкций) и типизация технологических процессов производства переменных резисторов;

в) разработка теории расчета электрических параметров и создание теории расчета элементов конструкции переменного резистора.

1. АНАЛИЗ ТЗ

Согласно технического задания необходимо спроектировать резистор переменного сопротивления с такими характеристиками:

1. сопротивление 900 Ом;

2. номинальная мощность P=0,6 Вт;

3. обеспечить логарифмическое перемещение элемента

4. выпуск: 500 шт./год;

5. условия эксплуатации: – УХЛ4.2 ГОСТ 15150-69.

Согласно ГОСТ 15150-69 резистор должен соответствовать климатическому исполнению для микроклиматических районов с умеренным и холодным климатом в лабораториях при среднегодовом минимуме температуры ниже -45°С.

Исходя из данных, для обеспечения приемлемых габаритных размеров, формы, а также для простоты изготовления в качестве материала для резистивного элемента выбираем манганин – медно-марганцевый сплав. Необходимо обеспечить хороший контакт пружины токосъема к резистивной проволоке при минимальном контактном усилии и надёжную фиксацию установленного сопротивления.

Для резистивного элемента нужно выбирать каркас прямоугольного сечения, так как необходимо обеспечить логарифмическое перемещение элемента .

Номинальная мощность резистора равна 0,6 Вт. Согласно классификации такая мощность относит его к классу резисторов средней мощности.

Производство резисторов – серийное. По этому нужно обеспечить простоту изготовления и использовать для него недорогие материалы.

2. Обзор аналогичных конструкций и выбор направления проектирования

Конструкция заданного проволочного переменного резистора в большей степени зависит от заданных характеристик. После анализа технического задания стало известно, что конструируемый резистор должен иметь каркас прямоугольного сечения, с однослойной намоткой с фиксированным шагом, что позволяет добиться наименьших отклонений от заданного сопротивления, что важно для элементов измерительной аппаратуры.

Аналогичными конструкциями для данного резистора являются конструкции проволочных резисторов СП5-1, СП5-4. В этих резисторах регулировка сопротивления осуществляется с помощью микрометрических винтов. Недостатком этой конструкции является сложность, обусловленная тем, что здесь используются 2 независимых токосъема, что не требуется для разрабатываемого резистора.

Более подходящую конструкцию имеют резисторы СП5-14 и СП5-15. Кроме более простого исполнения данные резисторы имеют подходящую форму контактной пружины. Контактная пружина данного резистора имеет вид консольной балки, что позволяет выбрать значения контактного усилия в довольно широких пределах. Отрицательной стороной данных резисторов является их герметичность, что не позволяет делать разборку резистора.

Учитывая эти недостатки в существующих резисторах относительно проектируемого выбираем следующие направления:

- перемещение скользящего контакта производить с помощью метрического винта;

- фиксация установленного сопротивления с помощью пружин;

- токосъем выполним в виде консольной пружины круглого сечения;

- корпус резистора не герметичный, так как условия работы – лаборатории, и другие подобные помещения.

3. Электрический и конструктивный расчет

3.1 Расчет резистивного элемента

Определим ток, протекающий через наш резистивный элемент, по формуле [1]:

(3.1.1)

где I – ток, А; Р – мощность, Вт; R – сопротивление, Ом.

Зная ток, определим диаметр проволоки по формуле [1]:

(3.1.2)

j - плотность тока выбираем ,учитывая условия температурной стабильности и малые габаритные размеры будущего резистора j=1.8

,так как проектируемый резистор должен быть достаточно маломощным ,а также сила тока I=26мА - довольно небольшая величина. Из конструктивных соображений диаметр провода резистивного элемента выбираем d=0.15мм.

При таком диаметре проволоки ее длина должна равняться:

, (3.1.3)

где ρ –удельное электрическое сопративление, Ом·мм²/м, для Манганина составляет 0,5 Ом·мм²/м

Выбираем размеры каркаса:

D=3…5 См

Для обеспечения требуемой разрешающей способности =0,01%,D=0.5мм,

Определяем полезную длину намотки по формуле:

B=0.85

;

B=0.85

Количество витков, которое можно разместить на этой длине, определяется по формуле:

;

где

шаг намотки ,он равен

коэффициент численно равный шагу намотки к диаметру провода.

Разрешающая способность проектируемого резистора определяем по формуле:

;

где N- количество витков

=0,011%

Это соответствует заданной разрешающей способности.

Площадь поверхности резистивного элемента определяем по формуле:

;

где d-диаметр провода=0,15мм

R-сопротивление проектируемого резистора=900Ом

Определяем ширину каркаса при помощи расчета:

Так как проектируемый резистор должен обладать логарифмической функциональной характеристикой ,то ширина каркаса будет не одинаковой и поэтому необходимо с начало рассчитать по какому закону будет изменяться ширина каркаса:

;

где

значение высот каркаса(каркас мы разбиваем на прямоугольники ,высоты которых изменяются по логарифмическому закону. Количество таких прямоугольников выбираем равным 8.Из конструктивных соображений

,а

-определяем по формуле: