Резистор переменного сопротивления типа А (стр. 2 из 3)
где l0 -длина активной части каркаса, мм;
a - высота каркаса, мм;
b - ширина каркаса, мм.
Отсюда:
. (3.6)Вибираем, исходя из практических соображений:
a = 10 мм, b = 1 мм;
. (mm)Определение количества витков резистивного элемента n:
(3.7) 
.Определение шага намотки tн через L, a, b:
(3.8) 
.Этот результат приблизительно равный прежнему расчету, значит шаг намотки выбран правильно. Из конструктивных соображений задаем угол поворота 3000. Вычислим длину каркаса, если бы он имел форму замкнутой окружности
Определим диаметр каркаса
(3.9), 
Определим разрешающую способность проэктируемого резистора[1.83]
(3.10) 
Полученная разрешающая способность намного больше заданной.
3.2 Расчет контактной пружины
В качестве материала пружины выбираем сплав золота (80%) и меди (20%), который имеет высокую твердость и электропроводность, стойкий к коррозии и свариванию.
Конструкцию выбираем в виде консольной пружины круглого сечения.
Определим диаметр пружины
(3.11)где dпр - диаметр пружины, мм
Fk - минимальное контактное усилие, г
Е - модуль упругости, кг/мм2
s- напряжение в материале пружины, кг/мм2
fв - максимальная частота вибраций,1/сек
g- плотность материала пружины
Определение длины пружины
(3.12) 
Определим прогиб пружины под действием контактного усилия
(3.13) 
Определим коэффициент запаса по контактному усилию
(3.14)где а=40 см/сек - максимальная величина ударных или линейных ускорений. При таких характеристиках пружины, резистор будет иметь заданный ресурс работы, и обеспечивать хороший контакт.
3.3 Теплотехнический расчет
Определение температуры перегрева резистивного элемента при установленном тепловом режиме проводится согласно формулы [1.106]:
(3.15)где J - температура перегрева резистивного элемента, град;
P - мощность рассеяния, Вт;
μ - среднее значение коэффициента теплоотдачи [1.106],
Вт/мм2·град;
Sр. е. - площадь поверхности резистивного элемента, мм2, которая определяется по формуле:
Тогда:
3.4 Расчет частотных характеристик
Расчет индуктивности резистивного элемента с прямолинейным каркасом прямоугольного сечения производится по формуле [1.111]:
(3.16)где L - индуктивность резистивного элемента, Гн;
n - количество витков резистивного элемента;
b - ширина каркаса, мм;
h - высота каркаса, мм;
l -длина каркаса, мм;
Расчет собственной емкости резистивного элемента с каркасом приведенным до круглого сечения изготовленного с диэлектрика производится по формуле [1.111]:
С=0.1k1k2dk (3.17)
где С - собственная емкость, пФ;
k1 - коэффициент, что зависит от соотношения между шагом намотки tн и диаметром резистивной проволоки;
k2 - коэффициент, что зависит от соотношения между длиной намотки резистивного элемента l0 и диаметром каркаса резистивного элемента dк;
dк -диаметр каркаса резистивного элемента, мм.
Произведем перерасчет резистивного элемента с прямоугольным сечением в круглый и определим его диаметр.
(3.18) 
де a - ширина резистивного элемента, мм;
b - высота резистивного элемента, мм;
Для соотношения tн/dk = 1.07 и l0/dk = 8.7 коэффициенты k1 і k2 согласно графику [1.111] принимают значения:
k1 = 2.5,k2 = 3.
Тогда:
4. Эскизная проработка элемента и обоснование принятых решений
В данной работе разрабатывается проволочный резистор переменного сопротивления с прямоугольным резистивным элементом. Резистивная проволока намотана на каркас и согнута в подковообразную форму так, что токосъем происходит в результате кругового движения скользящего контакта. Круговое перемещение обусловлено тем, что при таком изготовлении резистор будет иметь меньшие габаритные размеры. Плоский резистивный элемент выбирается по тому, что большая длина наматываемой проволоки (L=17.63м). При той же длине он займет меньше места, чем цилиндрический.
Токосъем производится с помощью контактной пружины, выполненной из сплава золота и меди в виде консольной балки. Форма объясняется тем, что этот резистор рассчитан на большой ресурс работы, а эта конструкция позволяет создать небольшие и стабильные контактные усилия.
Выбранная резистивная проволока марки ПЭВМТ-1 имеет минимальный ТКС, что значительно повышает стабильность установленного сопротивления. Такая проволока обеспечивает высокое сопротивление (R=2,2кОм), при диаметре проволоки d=0,07 мм. Шаг намотки tш=0,075 мм обеспечивает разрешающую способность d=0,12%.
Для хорошего контакта в резистивном элементе делается выборка глубиной 10…30*10-3мм и имеет 8-10 класс точности.
Токосъем производится с помощью плоской и тонкой пружины, одним концом припаянной к выводу резистора, а другим - к концу контактной пружины. Её конструкция рассчитана на большой строк службы.
Сама пружина жестко закреплена на держателе, который в свою очередь соединен с осью вращения. приводящей в вращение всю контактную систему.
Фиксация установленного сопротивления и образование необходимого контактного усилия достигается с помощью контактных шайб, расположенных на оси вращения. Такая конструкция обеспечивает легкую регулировку контактного усилия, надежную фиксацию сопротивления, не требует больших усилий для перемещения контактной пружины.
Ещё одно достоинство такой конструкции заключается в том, что резистор поддается ремонту, в частности замене стержня пружины на оси. А такая замена существенно продлевает строк службы резистора.
Держатель с контактной пружиной и резистивный элемент помещаются в среди пластмассового корпуса, обеспечивающего изоляцию и защиту от механических воздействий, и удобное крепление резистора.
В целом конструкция проста и надёжна, не требует больших затрат средств и пригодна для серийного производства.
5. Уточнение и описание конструкции
Сконструированный переменный резистор состоит из корпуса, который имеет круглую форму и изготовлен из пластмассы.
Основным элементом в переменном резисторе является резистивный элемент и контактное устройство.
В данной конструкции электрический контакт обмотки с выводом создается обжатием металлической обоймой вокруг конечных витков обмотки. Используется и дополнительное крепление - пропитка её изоляционным лаком. Крепление резистивного элемента производится клеем в специальном пазе.
Крепление контактной пружины к держателю осуществляется впайкой её в металлический цилиндр с подошвой, прикрепленный к держателю клеем.
Ось перемещения контактной пружины совершает свои движения в металлической втулке с наружной резьбой, впрессованной в основание корпуса. На основании втулки, в специальных пазах, располагаются плоские пружины, которые создают фиксацию сопротивления посредством обжатия оси вала вращения. Таких пружин имеется 4, они упругие и пластичные, отшлифованные до 10 класса точности, что бы создавать минимальную силу трения с осью вращения. Между держателем и втулкой размещены еще 2 пружины для регулировки контактного усилия. В держатель впрессована металлическая шайба, которая предотвращает преждевременный износ держателя.
На держателе, соосно контактной пружине, есть выступ, который ограничивает угол поворота скользящего контакта.
Токосъемная пружина расположена над держателем, и одним концом припаяна к токосъему, а другой к выводу. Ось вращения вставлена в держатель, и на конце имеет паз для стопорных шайб, создающих контактное усилие. Также имеет выступ для насадки на него фишки для удобства вращения. Внешние выводы с наружи переменного резистора выполнены в виде пластин и впрессованы в корпус.