關(guān)于導(dǎo)電塑料電位器的應(yīng)用研究

宮浩

摘要：本文對(duì)導(dǎo)電塑料電位器的特點(diǎn)進(jìn)行分析，具有使用壽命長(zhǎng)、輸出平滑響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，并針對(duì)新結(jié)構(gòu)、新工藝導(dǎo)電塑料電位器的計(jì)算方式與應(yīng)用方法進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)電塑料;電位器;特點(diǎn)

隨著導(dǎo)電塑料研究的不斷深入，電位器通過(guò)修刻可獲得更高的輸出精度，且具有使用壽命長(zhǎng)、抗噪聲能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在宇宙裝置、伺服系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)在導(dǎo)電塑料電位器的研究上取得了明顯的進(jìn)步，通過(guò)運(yùn)行新方法、新技術(shù)，使導(dǎo)電塑料電位器精度得到顯著提升，充分滿足了現(xiàn)實(shí)需求。

1導(dǎo)電塑料電位器的特點(diǎn)

導(dǎo)電塑料電位器屬于一種電子器件，由導(dǎo)電材料、塑料粉等材料通過(guò)模壓的形成制成，與以往使用的線繞電位器有所不同，主要具備以下特點(diǎn)。

1.1輸出平滑響應(yīng)迅速

無(wú)論是旋轉(zhuǎn)式塑料電位器還是直滑式，表面都十分光滑整潔，通過(guò)修磨可達(dá)到鏡面效果，只需利用較小的預(yù)應(yīng)力，便可確保電位器的接觸充足，使其輸出平滑性得到明顯改善。

1.2使用壽命較長(zhǎng)

由于導(dǎo)電塑料電位器的主要材料為塑料加碳粉，不會(huì)在氧化作用下使其表面出現(xiàn)接觸異常等情況，進(jìn)而不會(huì)對(duì)接觸位置的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生較大變化，減少磨損的同時(shí)使用壽命也隨之延長(zhǎng)。

1.3摩擦力矩較小

在計(jì)算機(jī)技術(shù)修刻下，設(shè)備表面的光滑度較高，因此摩擦力矩較小，能夠在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。[1]

2新結(jié)構(gòu)導(dǎo)電塑料電位器的應(yīng)用

與常規(guī)電位器相比來(lái)看，精密導(dǎo)電塑料電位器在基本結(jié)構(gòu)上與之相似，主要包括旋轉(zhuǎn)部件、殼體部件、接觸電刷組件等。以往WI類玻璃釉電位器與WR類電位器的結(jié)構(gòu)通常為簧片單觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，此類刷結(jié)構(gòu)主要由多根直徑較小的金屬絲構(gòu)成，與電阻體表面接觸較多，可靠性較強(qiáng)，以此降低電位器運(yùn)動(dòng)噪聲。但是，由于電刷臂較短，接觸壓力控制難度較大，在使用過(guò)程中往往出現(xiàn)接觸異常現(xiàn)象，從而影響了接觸可靠性與噪聲指標(biāo)。對(duì)此，需要尋找科學(xué)合理的方式使電刷與電阻體充分的連接起來(lái)，在提高電刷穩(wěn)定性的同時(shí)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。本文設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)，將接觸臂的接觸壓力限制在材料彈性變形范圍內(nèi)，利用胡克定律進(jìn)行計(jì)算得出電刷變形量，公式為：

fa=PL23EJ

式中，P代表的是接觸壓力，單位為107N;L代表的是接觸臂長(zhǎng)度，單位為mm;E代表的是彈性模量，單位為107Nmm2;J代表的是軸慣性矩，單位為mm4;

根據(jù)上述公式可對(duì)接觸臂壓力數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，公式為：

PF<δ0.2

式中，P代表的是電刷截面積;δ0.2代表的是材料條件屈服極限;

如若計(jì)算結(jié)果不超過(guò)δ0.2，則設(shè)計(jì)合理;如若超過(guò)或者十分接近δ0.2，則代表設(shè)計(jì)不合理，需要尋找原因重新設(shè)計(jì)。[2]

3新工藝導(dǎo)電塑料電位器的應(yīng)用

導(dǎo)電塑料電位器制造的關(guān)鍵工藝便是制備與電阻體線性修刻兩部分，我國(guó)電位器正處于生產(chǎn)起步階段，生產(chǎn)工藝主要為模壓法，由于此種制備方式基體存在初始線性度較差、號(hào)率較低等問(wèn)題，對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生了較大影響，在后期電阻體修刻過(guò)程中也很難達(dá)到較高的線性精度。如若將厚膜絲網(wǎng)印刷工藝應(yīng)用到電位器生產(chǎn)中，則能夠有效解決當(dāng)前設(shè)備基體生產(chǎn)中面臨的困境。

在多次嘗試與摸索后，采用電氣性能較強(qiáng)、耐濕、耐熱氫能較好的DAP塑料作為基體材料，采用絲網(wǎng)印刷工藝將導(dǎo)電塑料漿料印刷到基體之中，對(duì)印刷的厚度、壓力等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并使用專業(yè)的高精度的絲網(wǎng)印刷機(jī)解決了以往存在的光滑度差、平整度較低、厚度不均勻等問(wèn)題。將印刷完畢的電阻體濕膜經(jīng)過(guò)170℃固化后得到導(dǎo)電塑料電阻體，此時(shí)基體穩(wěn)定性較差，為了解決這一問(wèn)題，需要對(duì)塑料基體進(jìn)行長(zhǎng)期高溫處理后，完成全部新工藝電位器的應(yīng)用過(guò)程。此種新工藝的應(yīng)用在很大程度上使初始線性度與對(duì)號(hào)率得到顯著提升，并通過(guò)對(duì)自動(dòng)設(shè)備的使用，使設(shè)備生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步提升，符合市場(chǎng)對(duì)大批量生產(chǎn)的需求。

導(dǎo)電塑料電位器的生產(chǎn)技術(shù)較為重要，主要需要計(jì)算出電位器的獨(dú)立線性度，計(jì)算公式為：

UabUac=P（θθA）+Q+C

式中，P代表的是未加規(guī)定斜率;θA代表的是有效電行程;Q代表的是當(dāng)θ的數(shù)值為0時(shí)，未加規(guī)定的截距;在對(duì)P和Q的數(shù)值進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)盡可能的降低C值，但需要考慮到輸出比的限制。

在絲網(wǎng)印刷法工藝下生產(chǎn)出來(lái)的導(dǎo)電塑料基體，通常初始線性度在0.4—0.8%之間，為了提高線性精度，應(yīng)對(duì)電阻體實(shí)施線性度修刻處理，使導(dǎo)電塑料的線性精度要求得到進(jìn)一步提升。在以往的電阻體修刻中一般采用手工刀刻方式完成線性度調(diào)整，對(duì)修刻位置的準(zhǔn)確度把握較難，但在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下修刻，可在直徑不超過(guò)Φ15mm的圓形電阻體中每1°設(shè)置為一個(gè)修刻點(diǎn)，修刻后的線性度達(dá)到0.1%左右。同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中將基體線性修刻轉(zhuǎn)變?yōu)槌善沸蘅蹋剐蘅毯蟮木€性度與成品要求更加符合。

4結(jié)論

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新結(jié)構(gòu)、新工藝導(dǎo)電塑料電位器在工業(yè)中的應(yīng)用范圍越發(fā)普遍，有效的提高了線性精度與應(yīng)用效率，為電位器高精度、規(guī)模化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]童自立.導(dǎo)電塑料電位器電刷形狀和材料的選擇[J].電子元件與材料，2015（6）：45-46.

[2]王永軍，何鋼.新結(jié)構(gòu)、新工藝在導(dǎo)電塑料電位器中的應(yīng)用[J].電子科學(xué)技術(shù)（北京），2015，2（2）：157-161.