关于导电塑料电位器的应用研究

来源: 发布时间:2019-12-13 09:04:40

  摘要:本文对导电塑料电位器的特点进行分析,具有使用寿命长、输出平滑响应速度快等特点,并针对新结构、新工艺导电塑料电位器的计算方式与应用方法进行分析和研究。

  关键词:导电塑料;电位器;特点

  引言:随着导电塑料研究的不断深入,电位器通过修刻可获得更高的输出精度,且具有使用寿命长、抗噪声能力强等特点,在宇宙装置、伺服系统中得到广泛应用。近年来,我国在导电塑料电位器的研究上取得了明显的进步,通过运行新方法、新技术,使导电塑料电位器精度得到显著提升,充分满足了现实需求。

  1. 导电塑料电位器的特点

  导电塑料电位器属于一种电子器件,由导电材料、塑料粉等材料通过模压的形成制成,与以往使用的线绕电位器有所不同,主要具备以下特点。

  (1)输出平滑响应迅速

  无论是旋转式塑料电位器还是直滑式,表面都十分光滑整洁,通过修磨可达到镜面效果,只需利用较小的预应力,便可确保电位器的接触充足,使其输出平滑性得到明显改善。

  (2)使用寿命较长

  由于导电塑料电位器的主要材料为塑料加碳粉,不会在氧化作用下使其表面出现接触异常等情况,进而不会对接触位置的预应力产生较大变化,减少磨损的同时使用寿命也随之延长。

  (3)摩擦力矩较小

  在计算机技术修刻下,设备表面的光滑度较高,因此摩擦力矩较小,能够在工业自动化设备中得到广泛应用[1]。

  2. 新结构导电塑料电位器的应用

  与常规电位器相比来看,精密导电塑料电位器在基本结构上与之相似,主要包括旋转部件、壳体部件、接触电刷组件等。以往WI类玻璃釉电位器与WR类电位器的结构通常为簧片单触点结构,此类刷结构主要由多根直径较小的金属丝构成,与电阻体表面接触较多,可靠性较强,以此降低电位器运动噪声。但是,由于电刷臂较短,接触压力控制难度较大,在使用过程中往往出现接触异常现象,从而影响了接触可靠性与噪声指标。对此,需要寻找科学合理的方式使电刷与电阻体充分的连接起来,在提高电刷稳定性的同时,延长设备的使用寿命。本文设计了一种新型结构,将接触臂的接触压力限制在材料弹性变形范围内,利用胡克定律进行计算得出电刷变形量,公式为:

  式中,P代表的是接触压力,单位为107N;L代表的是接触臂长度,单位为mm;E代表的是弹性模量,单位为107N/mm2;J代表的是轴惯性矩,单位为mm4;

  根据上述公式可对接触臂压力数值进行计算,公式为:

  式中,P代表的是电刷截面积; 代表的是材料条件屈服极限;

  如若计算结果不超过 ,则设计合理;如若超过或者十分接近 ,则代表设计不合理,需要寻找原因重新设计[2]。

  3. 新工艺导电塑料电位器的应用

  导电塑料电位器制造的关键工艺便是制备与电阻体线性修刻两部分,我国电位器正处于生产起步阶段,生产工艺主要为模压法,由于此种制备方式基体存在初始线性度较差、号率较低等问题,对生产效率产生了较大影响,在后期电阻体修刻过程中也很难达到较高的线性精度。如若将厚膜丝网印刷工艺应用到电位器生产中,则能够有效解决当前设备基体生产中面临的困境。

  在多次尝试与摸索后,采用电气性能较强、耐湿、耐热氢能较好的DAP塑料作为基体材料,采用丝网印刷工艺将导电塑料浆料印刷到基体之中,对印刷的厚度、压力等参数进行调整,并使用专业的高精度的丝网印刷机解决了以往存在的光滑度差、平整度较低、厚度不均匀等问题。将印刷完毕的电阻体湿膜经过170℃固化后得到导电塑料电阻体,此时基体稳定性较差,为了解决这一问题,需要对塑料基体进行长期高温处理后,完成全部新工艺电位器的应用过程。此种新工艺的应用在很大程度上使初始线性度与对号率得到显著提升,并通过对自动设备的使用,使设备生产效率得到进一步提升,符合市场对大批量生产的需求。

  导电塑料电位器的生产技术较为重要,主要需要计算出电位器的独立线性度,计算公式为:

  式中,P代表的是未加规定斜率; 代表的是有效电行程;Q代表的是当 的数值为0时,未加规定的截距;在对P和Q的数值进行选择时,应尽可能的降低C值,但需要考虑到输出比的限制。

  在丝网印刷法工艺下生产出来的导电塑料基体,通常初始线性度在0.4—0.8%之间,为了提高线性精度,应对电阻体实施线性度修刻处理,使导电塑料的线性精度要求得到进一步提升。在以往的电阻体修刻中一般采用手工刀刻方式完成线性度调整,对修刻位置的准确度把握较难,但在计算机技术的辅助下修刻,可在直径不超过 的圆形电阻体中每1°设置为一个修刻点,修刻后的线性度达到0.1%左右。同时,在生产过程中将基体线性修刻转变为成品修刻,使修刻后的线性度与成品要求更加符合。

  结论:综上所述,随着科学技术的飞速发展,新结构、新工艺导电塑料电位器在工业中的应用范围越发普遍,有效的提高了线性精度与应用效率,为电位器高精度、规模化生产奠定了坚实基础。

  参考文献:

  [1] 童自立. 导电塑料电位器电刷形状和材料的选择[J]. 电子元件与材料, 2015(6):45-46.

  [2] 王永军, 何钢. 新结构、新工艺在导电塑料电位器中的应用[J]. 电子科学技术(北京), 2015, 2(2):157-161.

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