Функциональная характеристика переменных резисторов – Функциональная характеристика переменного резистора — это… Что такое Функциональная характеристика переменного резистора?

Регулировочная характеристика с переменного резистора. Переменные резисторы

Резисторы переменного сопротивления или, как их часто называют, переменные резисторы, применяют для регулирования силы тока и напряжения в электрических цепях. По конструктивному исполнению переменные резисторы бывают: одинарные, сдвоенные и т.д.; однооборотные и многооборотные; с выключателем и без выключателя.

По назначению переменные резисторы подразделяются на подстроечные, предназначенные для разовой или периодической подстройки аппаратуры, и регулировочные, применяющиеся при многократных регулировках в процессе эксплуатации. Подвижная ось подстроечных резисторов обычно выводится под шлиц.

По материалу резистивного элемента различают проволочные и непроволочные переменные резисторы. Последние, в свою очередь, подразделяются на композиционные, керметные.

Непроволочные переменные резисторы бывают с резистивным элементом поверхностного и объемного типов.

Переменные резисторы изготовляются с номинальными сопротивлениями, соответствующими ряду Е6. Более предпочтительные являются значения 1; 2,2 и 4,7 этого ряда. Допуски для непроволочных переменных резисторов установлены ±10, ±20, ±30%, а для проволочных – еще и ±5%. Конструкция переменного непроволочного резистора показана на рис. 7.

Рис. 7. Конструкция переменного непроволочного резистора: 1-резистивный элемент; 2-заклепка; 3, 11, 12-выводные лепестки; 4-основание из пластмассы; 5-токосъемник; 6-контактная щетка; 7-щеткодержатель; 8-ось; 9-втулка; 10-металлическая крышка.

Основные параметры резисторов

Помимо основных параметров, присущих резисторам постоянного сопротивления, переменные резисторы можно охарактеризовать еще и некоторыми другими, например, полным сопротивлением, минимальным сопротивлением, начальным скачком сопротивления, износоустойчивостью, дополнительными контактными шумами, формой функциональной характеристики.

Полным сопротивлением переменного резистора называют сопротивление между выводами неподвижного (11) и подвижного (12) контактов при максимальном угле поворота α м подвижной системы. Начальным или минимальным сопротивлением R мин называют сопротивление между этими же выводами при начальном положении подвижной системы при (α=0).

Начальный скачок сопротивления – это та минимальная величина, с которой начинается плавное изменение сопротивления резистора при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу.

Начальный скачок обычно составляет 1-2% полного сопротивления для резисторов с логарифмической функциональной характеристикой и 5-10% для резисторов с линейной характеристикой.

Износоустойчивость характеризует способность резистора сохранять свои параметры при многократных вращениях подвижной системы и оценивается числом циклов перемещения подвижной системы в течение срока службы при сохранении параметров в пределах установленных норм. Износоустойчивость подстроечных резисторов обычно не превышает 1000 циклов, регулировочных резисторов общего применения – 0,5∙10 4 – 2∙10 4 циклов, резисторов, предназначенных для следящих систем, 10 5 – 10 7 циклов.

Дополнительные контактные шумы возникают между резистивным элементом и подвижным контактом как при вращении подвижной системы (шумы вращения), так и при фиксированном положении последней. Уровень шумов вращения значительно превышает уровень тепловых и токовых шумов резистора.

Функциональная характеристика изменения сопротивления , т.е. зависимость изменения сопротивления R между выводами неподвижного и подвижного контактов резистора от угла α поворота подвижной системы, зависит от способа изготовления резистивного элемента. Чаще всего применяются резисторы с линейной (группа А), обратно логарифмической (группа Б) и логарифмической (группа В) функциональными характеристиками (рис. 8).

Рис. 8. Функциональные характеристики переменных резисторов: 1 – линейная; 2 – логарифмическая; 3 – обратно логарифмическая; 4 – S-образная

Встречаются резисторы с функциональными характеристиками и других видов,

например, в приводах различных устройств используются резисторы с синусоидальной, косинусоидальной и другими характеристиками.

Относительное сопротивление резисторов группы А линейно зависит от относительного угла поворота подвижной системы R=R мин +ψR м, где ψ= α/α м – относительное смещение подвижного контакта; R мин – начальное сопротивление резистора; R м – его полное сопротивление.

Для резисторов группы В логарифм относительного изменения сопротивления пропорционален относительному смещению подвижного контакта ψ:


Применяя такой резистор в усилителе в качестве регулятора громкости, можно обеспечить изменение громкости звука (в децибелах) на выходе усилителя, пропорционально углу поворота регулятора.

Обратно логарифмическая функциональная характеристика (кривая 3 на рис. 8) представляет собой кривую 2, повернутую на 180° в плоскости рисунка, и отличается более плавным изменением сопротивления при больших углах поворота. Резисторы с обратно логарифмической функциональной характеристикой применяют обычно в регуляторах тембра приемных и усилительных устройств.

Номинальная мощность и предельное напряжение

Под номинальной мощностью понимается наибольшая мощность, которую резистор может

рассеивать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы (наработки) при сохранении параметров в установленных пределах.

Номинальную мощность устанавливают расчетным путем, исходя из выбранных материалов и конструкции, и подтверждают длительными испытаниями при различных значениях температуры среды и электрической нагрузки.

Рабочее напряжение, при котором резистор может работать, не должно превышать значения, рассчитанного ис­ходя из номинальной мощности и номинального сопротивления по формуле

. Однако при выборе рези­сторов с большим номинальным сопротивлением (сотни килоом, единицы мегаом) это напряжение может достигать больших значений и в некоторых случаях приводить

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЗИСТОРОВ — Мегаобучалка

 

Переменные резисторы дополнительно характеризуют рядом параметров: функциональной характеристикой, разрешающей способностью, шумами скольжения, износоустойчивостью и некоторыми другими.

Функциональная характеристика определяет зависимость сопротивления переменного резистора или напряжения от положения подвижного контакта. По характеру функциональной зависимости переменные резисторы делятся на линейные — типа А и нелинейные — типов Б, В, И, Е и др.. Из резисторов с нелинейной функциональной характеристикой наиболее распространены резисторы с логарифмической (Б) и обратнологарифмической (В) зависимостями. Резисторы с такими зависимостями применяются для регулировки громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и др. Резисторы с характеристиками Е и И используют в регулировке стереобаланса, а резисторы с косинусными и синусными зависимостями применяют в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Отклонения от заданной кривой определяются допусками. Для резисторов общего применения допуск устанавливается в пределах 2 — 20%, а для прецизионных — в пределах 0,05 — 1%.

Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высокая и ограничивается дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также переходным сопротивлением между проводящим слоем и подвижным контактом.

Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков резистивного элемента и определяется изменением сопротивления при перемещении подвижного контакта на один виток. Чем больше витков содержит резистивный элемент, тем выше разрешающая способность. Разрешающая способность резисторов общего применения находится в пределах 0,1 — 3%, а прецизионных — до тысячных долей процента.

Шумами скольжения переменных резисторов принято считать шумы (напряжение помех), возникающие при движении (скольжении) подвижного контакта по резистивному элементу. Причиной таких шумов являются контактная разность потенциалов между щеткой и резистивным элементом, неоднородность структуры переходного контакта и э.д.с., возникающая при быстром вращении подвижной системы. Уровень этих шумов выше уровня тепловых и токовых шумов резистора.



Под износоустойчивостью понимают способность резистора сохранять свои параметры при многократных перемещениях подвижной системы. Износоустойчивость в основном определяется материалом и формой подвижного контакта и резистивного элемента и контактным давлением. При движении происходит износ резистивного элемента и подвижного контакта, интенсивность которого возрастает с увеличением контактного давления. Однако уменьшение контактного давления способствует увеличению шумов вращения и снижению стойкости к механическим воздействиям. Количественно износоустойчивость оценивается максимально допустимым числом циклов перемещения подвижной системы, при котором параметры резистора остаются в пределах норм. Износоустойчивость прецизионных резисторов 105 — 107 циклов, но их вибрационная и ударная стойкость ниже, чем резисторов общего назначения. Регулировочные резисторы общего назначения обладают износоустойчивостью 5000 — 100000 циклов, а подстроечные — не больше 1000.

 

Постоянные резисторы

 

Углеродистые резисторы представляют собой тонкую пленку углерода, осажденную на основание из керамики (стержень или трубку). Углеродистые резисторы характеризуются высокой стабильностью сопротивления, низким уровнем собственных шумов, небольшим отрицательным ТКС (5-20)·10-4 1/°C, слабой зависимостью сопротивления от частоты и приложенного напряжения. Выпускаются резисторы общего назначения (С1-4, ВСа, ВС), высокочастотные (УНУ, УНУ-Ш). Для повышения стабильности в углерод добавляют бор. Бороуглеродистые резисторы (БЛП) имеют ТКС = -(0,12-0,2)10-4 1/ °C, меньший уровень шумов (не более 0,5 мкВ/В и допуск ±0.5; ±1%).

Композиционные резисторы. Резистивный элемент этих резисторов изготавливается из смеси (композиции), состоящей из проводящего компонента (сажа, графит) и органического или неорганического диэлектрика. Композиционные резисторы выпускаются пленочного и объемного видов. Пленочные резисторы изготавливают нанесением композиции на керамическую трубку или стержень. Объемные композиционные резисторы представляют собой стержни, прессованные из композиционной смеси.

Достоинством пленочных композиционных резисторов является простота их изготовления и повышенная надежность, обусловленная значительной толщиной резистивного слоя. Недостатками этого вида резисторов являются зависимость сопротивления от напряжения, низкая стабильность, большой уровень собственных шумов, большие диэлектрические потери на высокой частоте, зависимость сопротивления от частоты, температуры и влажности. Это резисторы специального назначения: высокомегаомные (С3-13, С3-14, КВМ, КЛМ), сопротивление которых лежит в пределах от 100кОМ до 1тОм, высоковольтные (С3-9, С3-12, С3-14, С3-5, КЭВ) с сопротивлением до 45ГОм и предельным напряжением до 60кВ (КЭВ), а также малогабаритные резисторы типа КИМ для микроэлементной аппаратуры.

Объемные композиционные резисторы более дешевы и просты в производстве, чем пленочные. Они менее чувствительны к кратковременным перегрузкам, характеризуются большей надежностью, особенно при работе в тяжелых климатических условиях. К ним относятся резисторы общего назначения типа С4-2, С4-3, ТВО.

Металлодиэлектрические, металлизированные и металлоокисные резисторы. Резистивный элемент этих резисторов изготавливают в виде тонкой пленки, представляющей собой микрокомпозицию из диэлектрика (стекло, керамика, полимерные материалы) и проводника (палладий, родий, двуокись олова и др.), пленки металла (вольфрама, хрома, тантала, титана) или сплавов металлов с хромом, кремнием, пленки окиси металла (чаще всего окиси олова).

Эти резисторы характеризуются высокой стабильностью, слабой зависимостью сопротивления от частоты и напряжения, теплостойкостью и влагостойкостью, малым уровнем шумов, небольшими размерами, высокой надежностью. Их недостатком является пониженная стойкость к импульсным нагрузкам, а также невозможность изготовления высокомегаомных резисторов.

На основе металлоокисного резистивного элемента изготавливают прецизионные резисторы (С2-1), которые могут работать при высоких (до 200°C) температурах, высокочастотные (МОУ, МОУ-Ш).

Металлизированные резисторы типа С6-1 — С6-9 применяют для работы в диапазоне СВЧ вплоть до частот 26 ГГц. Они используются в аттенюаторах СВЧ, в измерительных цепях и т.д. Конструктивно выполнены без выводов, за исключением резисторов типа С6-5, у которых рабочий диапазон ограничен частотой 100МГц.

Металлодиэлектрические резисторы общего назначения МЛТ и ОМЛТ наиболее широко используются в радиоэлектронной аппаратуре. Они обладают высокими электрическими, конструктивными и эксплуатационными характеристиками: диапазон номинальных значений сопротивления от 8,2 до 10 · 106 Ом; номинальная мощность рассеивания в зависимости от типоразмера — 0,125 — 2 Вт; ТКС = (5-12)·10-4 1/°C; допустимые отклонения сопротивления ±2; ±5; ±10%; масса 0,15 — 3,5 г.

Аналогичную конструкцию имеют резисторы типа МТ (обладают повышенной теплостойкостью, могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды до 200°C), С2-33И, С2-50 (характеризуются малым допуском на номинал — ±0,5; ±1 ; ±2%; небольшим ТКС — +(1-2,5)· 10 -4 1/°C; меньшим уровнем шумов — до 1,5 мкВ/В).

Для применения в микроэлектронной аппаратуре и микросборках можно использовать резисторы Р1-4-0,25 и резисторы безвыводной конструкции Р1-11 и Р1-12, которые в схему впаивают непосредственно. Резисторы типа Р1-12 характеризуются следующими параметрами: диапазон номинальных сопротивлений 1 — 6,8·106 Ом; допуск на номинал ±5; ±1 0; ± 20%; ТКС=+(1,5-5)·10-4 1/°C; уровень собственных шумов зависит от величины сопротивления и изменяется от 1 до 50мкВ/В.

Кроме резисторов общего применения выпускают металлодиэлектрические прецизионные резисторы (С2-29В, С2-36, С2-1 и др.) и высокочастотные (С2-10, С2-34).

Прецизионные металлодиэлектрические резисторы обладают мощностью рассеяния от 0,062 до 2Вт, диапазоном номинальных сопротивлений от 1 до 20·106 Ом, допуском от ±0,05 до ± 1%; ТКС — +(0,05-10)·10-4 1/°C; уровнем шумов — от 0,5 до 5 мкВ/В.

Проволочные резисторы выполняют на цилиндрическом изоляционном основании с одно- или многослойной обмоткой. Для защиты от механических и климатических воздействий и закрепления витков все устройство покрывается лаками и эмалями или герметизируется.

Проволочные резисторы характеризуются высокой стабильностью сопротивления, низким уровнем шумов, большой номинальной мощностью, высокой точностью сопротивления.

В зависимости от назначения проволочные резисторы можно разделить на резисторы общего назначения (нагрузочные) и прецизионные.

Нагрузочные резисторы имеют номинальную мощность от 3 до 100Вт и номинальное сопротивление от 0,066 до 50·103 Ом. Применяют такие резисторы в качестве делителей напряжения, различных нагрузок, поглотительных и балластных сопротивлений.

Прецизионные резисторы характеризуются меньшей номинальной мощностью от 0,125 до 10Вт, большим диапазоном номинальных значений от 1 до 106 Ом, допуском от ±0,05 до ±2,0%, ТКС — (0,01-2)·10-4 1/°C.

Для использования в микроэлектронной аппаратуре и микросборках выпускают металлофольговые прецизионные резисторы С5-62, которые предназначены для функциональной подгонки высокоточных ГИС. Эти резисторы характеризуются диапазоном номинальных значений от 30 до 10·103 Ом, допуском от ±0,05 до ±1,0%; ТКС — +(0,2-0,3)·10-4 1/°C.

 

Наборы резисторов

 

Наборы резисторов предназначены для использования в устройствах вычислительной, измерительной техники и другой радиоэлектронной аппаратуре.

По функциональному назначению наборы резисторов подразделяют на декодирующие матрицы и последовательные делители напряжения.

В декодирующих матрицах значения сопротивлений резисторов изменяются по закону R-2R, R-2R-4R-8R и др.

Наборы резисторов характеризуются номинальным сопротивлением резисторов, коэффициентом деления, допуском на номинал, ТКС и разбалансом ТКС (т.е. разностью между ТКС двух резисторов), входным напряжением (чаще всего от 2,0 до 30В, для некоторых типов наборов резисторов до 1500В), выходным напряжением, мощностью рассеяния одного резистора и набора в целом (от 0,3 до 1,5 Вт), разрядностью для декодирующих матриц, паразитной емкостью между резисторами; динамическими параметрами — временем установления выходного напряжения (0,1-5мкс) или верхней граничной частотой (до 60МГц).

Наборы резисторов изготавливают на основе тонкопленочных резисторов (серии 301-320), толстопленочных (НР1-1 — НР1-11), металлофольговых (НР2-2), проволочных (НС5-4-1), керметных подстроечных (НР1-9, НРП1-1).

 

Литература

 

1. Суриков В.С. – Основы электродинамики – М. «Протон» — 2000 г.

2. Карков И.С. – Физика элементарных частиц. – М. – 1999 г.

3. Синджанов И.К. Электродинамика – М. 1998 г.

4. Электротехнические материалы. Справочник / В.Б. Березин, Н.С. Прохоров, А.М. Хайкин. — М.: Энергоатомиздат, 1993. — 504с.

5. Рычина Т.А., Зеленский А.В. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы . — М.: Радио и связь, 1999. — 352с.

 

Подстрочная маркировка переменных резисторов

К резисторам относят пассивные элементы электрических цепей. Эти элементы используются для линейного преобразования силы тока в напряжение или наоборот. При преобразовании напряжения может ограничиваться сила тока, или происходить поглощение электрической энергии. Изначально эти элементы носили название сопротивлений, так как именно эта величина оказывает решающее значение в их использовании. Позже, чтобы не путать базовое физическое понятие и обозначение радиокомпонентов, стали использовать название резистор.

Виды переменных резисторов

Виды переменных резисторов

Переменные резисторы отличаются от других тем, что способны менять сопротивление. Существует 2 основных вида переменных резисторов:

  • потенциометры, которые преобразуют напряжение;
  • реостаты, регулирующие силу тока.

Резисторы позволяют изменять громкость звука, подстраивать параметры цепей. Эти элементы используют при создании датчиков разного назначения, систем сигнализации и автоматического включения оборудования. Переменные резисторы необходимы для регулировки оборотов двигателей, фотореле, преобразователей для видео,- и аудиотехники. Если стоит задача отладить оборудование, то потребуются подстроечные резисторы.

Потенциометры

Потенциометр отличается от других видов сопротивлений тем, что имеет три вывода:

  • 2 постоянных, или крайних;
  • 1 подвижный, или средний.

Два первых вывода находятся по краям резистивного элемента и соединены с его концами. Средний выход объединен с подвижным ползунком, посредством которого происходит перемещение по резистивной части. За счет этого перемещения значение сопротивления на концах резистивного элемента меняется.

Все варианты переменных резисторов подразделяются на проволочные и непроволочные, это зависит от конструкции элемента.

Как устроен резистор

Как устроен резистор

Для создания непроволочного переменного резистора используются прямоугольные или подковообразные пластины из изолята, на поверхность которых наносится особый слой, обладающий заданным сопротивлением. Обычно слой представляет собой углеродистую пленку. Реже в конструкции применяют:

  • микрокомпозиционные слои из металлов, их оксидов и диэлектриков;
  • гетерогенные системы из нескольких элементов, включающих 1 проводящий;
  • полупроводниковые материалы.

Внимание! При использовании резисторов с угольной пленкой в цепи питания важно не допустить перегрева элемента, иначе в процессе регулировки возможны резкие перепады напряжения.

При использовании подковообразного элемента движение ползунка идет по кругу с углом поворота до 2700С. Такие потенциометры имеют округлую форму. У прямоугольного резистивного элемента движение ползунка поступательное, а потенциометр выполнен в виде призмы.

Проволочные варианты построены на основе высокоомного провода. Этот провод наматывается на кольцеобразный контакт. Во время работы контакт передвигается по этому кольцу. Для того чтобы обеспечить прочное соединение с контактом, дорожка дополнительно полируется.

Как выглядит непроволочный переменный резистор

Как выглядит непроволочный переменный резистор

Материал изготовления зависит от точности работы потенциометра. Особое значение имеет диаметр провода, который выбирается, исходя из плотности тока. Провод должен обладать высоким удельным сопротивлением. В производстве для обмотки используют нихром, манганин, констатин и специальные сплавы из благородных металлов, которые имеют низкую окисляемость и повышенную износостойкость.

В высокоточных приборах применяют готовые кольца, куда помещают обмотку. Для такой обмотки необходимо специальное высокоточное оборудование. Каркас выполняют из керамика, металла или пластмассы.

Если точность прибора составляет 10-15 процентов, то применяют пластину, ее сворачивают в кольцо после проведения намотки. В качестве каркаса используют алюминий, латунь или изоляционные материалы, например, стеклотекстолит, текстолин, гетинакс.

Обратите внимание! Первым признаком выхода из строя резистора может быть треск или шум при повороте регулятора для корректировки громкости. Этот дефект возникает в результате износа резистивного слоя, а, значит, неплотного контакта.

Основные характеристики

Среди параметров, от которых зависит работа переменного резистора, большое значение имеет не только полное и минимальное сопротивления, но и другие данные:

  • функциональная характеристика;
  • мощность рассеивания;
  • износостойкость;
  • существующая степень шумов вращения;
  • зависимость от окружающих условий;
  • размеры.

Сопротивление, которое возникает между неподвижными выводами, получило название полного.

В большинстве случаев номинальное сопротивление указывается на корпусе и измеряется в кило,- и мегаомах. Это значение может колебаться в пределах 30 процентов.

Зависимость, по которой происходит изменение сопротивления при движении подвижного контакта от одного крайнего вывода к другому, называется функциональной характеристикой. Согласно этой характеристике, переменные резисторы подразделяются на 2 вида:

  1. Линейные, где величина уровня сопротивления трансформируется пропорционально передвижению контакта;
  2. Нелинейные, в которых уровень сопротивления изменяется по определенным законам.
Значение функциональных характеристик потенциометров

Значение функциональных характеристик потенциометров

На рисунке показаны разные виды зависимостей. Для линейных переменных резисторов зависимость показана на графике А, для нелинейных, которые работают:

  • по логарифмическому закону – на кривой Б;
  • по показательному (обратно логарифмическому) закону – на графике В.

Также нелинейные потенциометры могут менять сопротивления, как это показано на графиках И и Е.

Все кривые построены по показаниям полного и текущего угла поворота подвижной части – αn и α от полного Rn и текущего R сопротивлений. Для вычислительной техники и автоматических устройств уровень сопротивления может меняться по косинусным или синусным амплитудам.

Для того чтобы создать проволочные резисторы с необходимой функциональной характеристикой, используют каркас разной высоты или меняют расстояние в шагах между витками обмотки. Для этих же целей в непроволочных потенциометрах изменяют состав или толщину резистивной пленки.

Основные обозначения

В схемах токопроводящих цепей переменный резистор обозначается в виде прямоугольника и стрелки, которая направлена в центр корпуса. Эта стрелка показывает средний или подвижный регулировочный выход.

Иногда в схеме необходимо не плавное, а ступенчатое переключение. Для этого используют схему, состоящую из нескольких постоянных резисторов. Эти сопротивления включаются, в зависимости от положения ручки регулятора. Тогда к обозначению добавляют знак ступенчатого переключения, цифра сверху указывает на число ступеней переключателя.

Для постепенной регулировки громкости в аппаратуру высокой точности интегрированы сдвоенные потенциометры. Здесь значение сопротивления каждого резистора меняется при движении одного регулятора. Этот механизм обозначается пунктиром или сдвоенной линией. Если на схеме переменные резисторы находятся вдали друг от друга, то связь просто выделяют пунктиром на стрелке.

Некоторые сдвоенные варианты могут управляться независимо друг от друга. В таких схемах ось одного потенциометра помещена внутри другого. В этом случае обозначение сдвоенной связи не используют, а сам резистор маркируют согласно его позиционному обозначению.

Переменный резистор может комплектоваться выключателем, который подает питание на всю схему. В этом случае ручка выключателя совмещается с переключающим механизмом. Выключатель срабатывает при перемещении подвижного контакта в крайнее положение.

Обозначения переменных резисторов

Обозначения переменных резисторов

Особенности подстроечных резисторов

Такие радиокомпоненты необходимы для осуществления настройки элементов оборудования во время ремонта, наладки или сборки. Главное отличие подстроечных резисторов от остальных моделей заключается в существовании дополнительного стопорного элемента. В работе этих резисторов используется линейная зависимость.

Для создания компонентов применяются плоские и кольцевые резистивные элементы. Если речь идет об использовании приборов при большой нагрузке, то применяются цилиндрические конструкции. В схеме вместо стрелки ставят знак подстроечной регулировки.

Как определить вид переменного резистора

Общая маркировка потенциометров и подстроечных резисторов содержит цифровое и буквенное обозначение модели, которое указывает на вид, особенность конструкции и номинал.

У первых резисторов в начале аббревиатуры была буква «С», то есть сопротивление. Вторая буква «П» обозначала переменный или подстроечный. Далее шел номер группы токонесущей части. Если речь шла о нелинейных моделях, то маркировка начиналась с букв СН, СТ, СФ, в зависимости от материала изготовления. Затем шел регистрационный номер.

Сегодня используется обозначение РП – резистор переменный. Потом следует группа: проволочные – 1 и непроволочные – 2. В конце также идет регистрационный номер разработки через тире.

Для удобства обозначений в миниатюрных резисторах используется своя цветовая палитра. Если радиокомпонента слишком мала, наносится маркировка в виде 5, 4 или 3 цветных колец. Первой идет величина сопротивления, дальше – множитель, а в конце – допуск.

Цветовое кодирование резисторов

Цветовое кодирование резисторов

Важно! Радиодетали производят многие торговые компании по всему миру. Одни и те же обозначения могут относиться к разным параметрам. Поэтому модели выбирают по прилагаемым в описании характеристикам.

Общее правило для выбора резистора заключается в том, чтобы изучить официальные обозначения на сайте производителя. Только так можно быть уверенным в необходимой маркировке.

Видео

Оцените статью:

Специфические характеристики переменных резисторов — Мегаобучалка

 

Функциональная характеристика

 

Функциональная характеристика определяет зависимость сопротивления переменного резистора или напряжения от положения подвижного контакта. По характеру функциональной зависимости переменные резисторы разделяются на линейные – типа А и нелинейные – типов Б, В, Е и др. (рис. 1.1).

 
 

Наиболее распостраненные нелинейные зависимости – логарифмические (Б) и обратнологарифмические (В). Резисторы с такими зависимостями используются для регулировок громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и т.п. Встречаются резисторы с характеристиками типа И или Е, а также с синусными, косинусными зависимостями, используемые для специальных цепей в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Отклонение от заданной кривой определяется допусками (границами). Для переменных резисторов общего применения эти границы устанавляваются в пределах от 5 до 20 %, а для прецизионных в пределах от 0,05 до 1 %. Отклонение 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.

 

 

Разрешающая способность

 

Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. Ею характеризуют минимально различимым изменением сопротивления резистора при весьма малом перемещении подвижного контакта. Количественно разрешающую способность выражают отношением скачка сопротивления или напряжения при перемещении (повороте) подвижного контакта к общему сопротивлению или к общему напряжению и рассчитывают, как правило, в процентах или в тысячных долях напряжения, подводимого к резистору.

У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высокая и лимитируется дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также значением переходного сопротивления между проводящим слоем и подвижным контактом.



Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков проводящего элемента и определяется как изменение сопротивления (или напряжения) при перемещении подвижного контакта на один виток.

Разрешающая способность переменных проволочных резисторов общего применения находится в пределах от 0,1 до 3%, а прецизионных – до тысячных долей процента.

 

 

Шумы скольжения (вращения)

 

При работе переменного резистора в динамическом режиме, когда подвижный контакт перемещается по контактной дорожке резистивного элемента, появляются нежелательные флюктуации выходного напряжения (шумы скольжения), вызываемые либо изменениями переходного сопротивления между подвижным контактом и резистивным элементом, либо мгновенным прерыванием контакта из-за «подскакивания» подвижного контакта, когда он перескакивает с одного витка на другой. Иными словами, шумы скольжения определяют качество контактирования.

Причинами шума проволочных резисторов могут быть также 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.

Уровень шумов скольжения значительно превышает уровень тепловых и токовых шумов в резисторе и достигает 30-40 дБ.

 

 

Момент трогания и момент вращения

 

Момент трогания подвижной системы переменного резистора определяется как минимальный момент, необходимый для обеспечения начала перемещения подвижной системы. Момент трогания показывает, какая механическая мощность необходима для приведения в движение вала резистора.

Момент вращения определяется как минимальный момент, необходимый для обеспечения непрерывного перемещения подвижной системы после начала ее перемещения.

Износоустойчивость

 

Износоустойчивость – это способность резистора сохранять свои параметры (противостоять изнашиванию) при многократных перемещениях подвижной системы. Износоустойчивость зависит от многих причин, но в основном определяется материалом и формой подвижного контакта и резистивного элемента и контактным давлением. На износоустойчивость оказывает влияние также конструкция подвижной системы, скорость вращения и т.п.

Количественно износоустойчивость оценивается максимально допустимым числом поворотов (или циклов) подвижной системы, при достижении которого параметры резистора еще остаются в пределах норм.

Для прецизионных резисторов, 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 сравнительно низкая 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.

 

 

Переменные резисторы | Valentinych.ru

Впервые было опубликовано на сайте guitar-gear.ru в 2010 году

В отличие от постоянных резисторов, о параметрах которых я коротко рассказал в статье, посвященной кодовой и цветовой кодировке, у потенциометров есть еще один, весьма существенный параметр, который многих начинающих самодельщиков часто приводит в замешательство, если не сказать, вводит в ступор. Это – кривая зависимости сопротивления от угла поворота (или от величины линейного перемещения) ползункового вывода. В литературе этот параметр нередко называется иначе – резистивная кривая, тип резистивной зависимости, или «тип функциональной зависимости».

Обычно данный параметр прямо указывается только для переменных резисторов (потенциометров), предназначенных для оперативной регулировки некоторых характеристик аудиоаппаратуры, и устройств обработки звука. Чаще всего такие потенциометры имеют логарифмическую или обратнологарифмическую кривую резистивной зависимости.

Подстроечные сопротивления (потенциометры, триммеры) как правило, не нормируются по этому параметру, так как имеют линейную резистивную зависимость.

Что же такое – «кривая резистивной зависимости» (КРЗ), как она влияет (и влияет ли вообще) на работу потенциометра, что скрывается за буквами, обозначающими тот или иной тип КРЗ, и можно ли в домашних условиях модифицировать КРЗ имеющегося в наличии потенциометр (как правило, с линейной характеристикой) в КРЗ другого типа?

Но прежде, чем ответить на эти вопросы, напомню, что нелинейные КРЗ обычно применяются в звуковой технике, и расскажу, с чем это связано.

Почти сто лет назад, на заре возникновения первых электронных устройств усиления звука, ученые-психоакустики выявили зависимость чувствительности человеческого уха от частоты акустических колебаний в воздухе (обычных звуков), и звукового давления (уровня громкости). Оказалось, что человек слышит довольно узкий диапазон акустических колебаний, примерно от 20 до 16000 Гц. У разных людей этот интервал может быть другим, кроме того, с возрастом диапазон слышимых частот сужается, особенно в высокочастотной области. И при этом человек по-разному оценивает изменение уровня громкости не только при изменении частоты звука, но и при изменении самой громкости! Проще говоря, изменение амплитуды тихого звука, допустим, в два раза, воспринимается человеком совсем не так, как если бы в два раза изменилась амплитуда громкого звука той же частоты. И совсем другая реакция у человека на аналогичные изменения громкости звуков другой частоты.

Тогда же были построены семейства кривых чувствительности человеческого уха – усредненные графики зависимости этой чувствительности для разных частот слышимых акустических колебаний. На Рис.1 показаны эти графики, получившие название кривых равной громкости, которые были приняты в качестве международного стандарта.

 

Рис. 1 — Кривые равной громкости

В технике уровень звука оценивается в децибелах (дБ), в психоакустике

нормирование уровня на частоте 1 кГц принято выражать в фонах. На графике показаны кривые, на которых лежат стандартизированные уровни громкости, выраженные в фонах.

Уровень звука 4 фона, и соответствующая ему кривая равной громкости (на рисунке показана пунктирной линией), считается порогом слышимости, ниже которого человеческое ухо не в состоянии отреагировать на внешнее акустическое воздействие. Уровень 120 фон считается болевым порогом, а при звуковом давлении более 130-140 дБ может произойти физическое разрушение уха (разрыв барабанной перепонки).

Из приведенных графиков видно, что максимальная чувствительность уха приходится на диапазон средних частот — примерно от трех до четырех килогерц. Минимальная чувствительность уха приходится на низкие частоты, так же снижение чувствительности происходит и в верхнем участке диапазона слышимых частот, хотя характер изменения чувствительности там сложнее, и имеет значительно большую нелинейность и волнообразность.

Очевидно, что диапазон чувствительности уха максимален в среднем диапазоне слышимых частот, где он достигает, а порой и превышает 120 дБ. Это соответствует соотношению 1:1000000 уровней громкости самого тихого слышимого звука к самому громкому. А в низкочастотной части графика динамический диапазон слышимости минимален, здесь он едва дотягивает до 60 дБ (соотношение уровней громкости 1:1000).

В первых усилителях ЗЧ (звуковой частоты) в качестве регулятора уровня громкости использовались обычные линейные проволочные потенциометры. Здесь термин «линейные» соответствует конструкции устройства, а не его электрическим характеристикам. Такой потенциометр (переменное сопротивление с тремя выводами) является младшим братом проволочного реостата – переменного сопротивления с двумя выводами, один из которых перемещается вдоль диэлектрического стержня, на котором намотана электропроводная проволока, тем самым изменяя электрическое сопротивление этого двухполюсника, или ток в цепи, где был установлен реостат. Максимальное сопротивление реостата зависело от удельного сопротивления материала, из которого была изготовлена проволока, и общей длины проволоки, намотанной на стержень.

Потенциометр изначально предназначался для использования в качестве резистивного делителя напряжения, с помощью которого можно было бы вручную изменять величину напряжения между одним из крайних и подвижным выводом устройства. Схемы включения реостата и потенциометра показаны на Рис.2.

 Рис. 2. Схема включения потенциометра и реостата

В дальнейшем такие переменные сопротивления многократно конструктивно изменялись. Сначала стержень из круглого стал прямоугольным (скользящий контакт на плоской поверхности работал лучше), затем он трансформировался в плоскую дугу с намотанной на ней проволокой. Здесь скользящий контакт начал двигаться по окружности, описывая при повороте ручки дугу с углом раскрыва примерно 300 градусов (именно такую угловую длину имеет токопроводящая дорожка у любого современного потенциометра). Еще позже, проволочные реостаты и потенциометры были заменены на более технологичные в производстве металлопленочные, что впрочем, никак не отразилось на принципе их работы, и не отменило все предыдущие конструкции, которые широко применяются до настоящего времени.

Величина сопротивления между одним из крайних и средним выводами такого потенциометра зависит от угла поворота скользящего контакта линейно. Если всю угловую длину резистивной дуги принять за 100%, то поворот скользящего контакта на 3 градуса увеличит (или уменьшит) электрическое сопротивление между выбранной парой контактов на 1% от сопротивления между крайними выводами, не зависимо от того, в какой именно части токопроводящей дуги находится при этом скользящий контакт.

Но если во многих цепях, где применялись потенциометры, линейная зависимость сопротивления от угла поворота скользящего контакта не вызывала никаких нареканий, то в цепях регулировки уровня сигнала усилителей ЗЧ линейные потенциометры оказались крайне не удобны. Правда причина была не в самих потенциометрах, а в психоакустических особенностях уха. При регулировке уровня электрического сигнала на большей части дуги уровень громкости звука изменялся очень не значительно, и только близко к крайнему положению регулятора его эффективность резко возрастала, изменяя громкость звука практически скачкообразно. Это объяснялось нелинейностью чувствительности уха, что хорошо видно на показанных на Рис.1 графиках кривых равной чувствительности (громкости).

Выход был найден быстро – сначала в первых проволочных потенциометрах проволоку стали наматывать с изменяемым шагом (в начале намотки – виток к витку, затем все реже и реже), потом оказалось, что проще сделать стержень не цилиндрическим, а коническим, или с криволинейно изменяющимся по длине диаметром. Затем диэлектрическую дугу стали делать с изменяющейся высотой (при этом изменялась длина каждого витка наматываемой проволоки), а с появлением металлопленочных технологий стали просто наносить разную толщину (или ширину) токопроводящего слоя на резистивную дорожку.

Для регуляторов громкости требовалась обратнологарифмическая функциональная зависимость сопротивления от линейного перемещения или угла поворота скользящего контакта. Аналогичные потенциометры применялись и в появившихся чуть позже регуляторах тембра, где требование «кривизны» регулировки так же диктовалось особенностями строения человеческого уха.

С появлением устройств автоматики, телеметрии, дистанционного управления, а позднее и аналоговой вычислительной техники, потребовались и другие формы функциональной зависимости сопротивления: синусные, косинусные, экспоненциальные, и другие.

Со временем появились и тонкомпенсированные регуляторы громкости – потенциометры с обратнологарифмической функциональной зависимостью, у которых кроме двух неподвижных выводов и скользящего контакта, было еще несколько промежуточных неподвижных выводов, расположенных вдоль резистивной дорожки. К этим выводам присоединялись внешние RC цепи, корректирующие тембральную окраску звука (проще – изменяющие АЧХ такого регулятора), в зависимости от устанавливаемого уровня громкости. Мне довелось держать в руках раритетный немецкий регулятор громкости от музыкального автомата 30-х годов прошлого века, у которого было 12(!) дополнительных промежуточных выводов. Графическое изображение потенциометра для тонкомпенсированной регулировки громкости с четырьмя промежуточными выводами показано на Рис. 3.

Рис. 3. Потенциометр с несколькими промежуточными выводами для тонкомпенсированной регулировки громкости

Со временем требования к многообразию регулировочных характеристик потенциометров были сведены к трем, наиболее часто применяемым функциональным зависимостям: линейной, логарифмической и обратнологарифмической. Они указываются на корпусе потенциометра наряду с его номиналом, и обозначаются так:

— буква А (кириллица, отечественный стандарт) или буква В (латиница, западный стандарт) соответствует линейной зависимости сопротивления;

— буква Б (кириллица, отечественный стандарт) или буква С (латиница, западный стандарт) соответствует логарифмической кривой сопротивления;

— буква В (кириллица, отечественный стандарт) или буква А (латиница, западный стандарт) соответствует обратнологарифмической зависимости сопротивления.

Графики основных типов зависимостей – линейной (черная прямая), логарифмической (синяя кривая) и обратнологарифмической (зеленая кривая) показаны на Рис. 4. Там же, в качестве примера показана S-образная функциональная зависимость (оранжевая кривая).

 Рис. 4. Различные типы функциональные зависимости потенциометров

По оси ординат на графиках указана величина сопротивления между крайним (нижним по схеме на Рис. 2) и скользящим контактами в процентах, по оси абсцисс – угловой ход скользящего контакта, так же в процентах.

На кривой «Тип В(росс)» видно, что в начале движения скользящего контакта (от нулевой точки на графике) сопротивление растет очень медленно: при повороте ручки на 20% сопротивление увеличится всего лишь на ~2,5%. Следующие 20% хода дадут увеличение сопротивления уже на 6% (к имеющимся 2,5%). При повороте ручки до 60-процентной отметки сопротивление увеличится почти до 16% от номинала. Очередные 20% хода (до 80% максимального угла поворота) дадут приращение сопротивления почти до 40%, а оставшаяся 1/5 часть угла поворота увеличит сопротивление между парой контактов более чем на 60%!

Для логарифмической кривой («тип Б») зависимость сопротивления от угла поворота противоположная – в начале хода сопротивление увеличивается быстро, затем все медленнее. Очевидно, единственным принципиальным отличием потенциометров типов В(росс) и Б(росс) является «зеркальность» характеристик, т.е. они полностью взаимозаменяемы с одной оговоркой – направление регулировки у них противоположное.

У потенциометров с S-образной кривой («Тип W») на первой половине хода сопротивление растет примерно так же, как и у потенциометров «Тип В(росс)», т.е. обратнологарифмически (от медленного изменения к быстрому), а на второй половине хода зависимость изменяется на логарифмическую (от быстрого изменения к медленному).

Кроме того, промышленно выпускаются потенциометры и с другими функциональными зависимостями, о которых я упоминал выше, но с ними вряд ли кому-то из нас доведется столкнуться в своей DIY-практике.

Если же на корпусе потенциометра отсутствует какая-либо буквенная маркировка, то наверняка это потенциометр с линейной функциональной зависимостью.

Теперь вернемся к схеме потенциометра, но представим его в виде двух реостатов, включенных встречно-последовательно. Условимся также, что скользящие контакты обоих реостатов механически жестко связаны между собой. Схема такого включения показана на Рис. 5.

 Рис. 5. Схема замещения потенциометра двумя реостатами

Не трудно заметить, что при равенстве электрических сопротивлений R обоих реостатов, и линейности их характеристик, общее сопротивление цепи между точкой А и точкой В будет неизменно равно r1+r2 = R, при любом положении скользящих контактов (точка С). Здесь буквами r1 и r2 обозначены сопротивления потенциометров в каком-то промежуточном положении скользящих контактов.

Коэффициент деления такого переменного резистивного делителя будет линейно изменяться от бесконечности (скользящие контакты находятся в крайнем нижнем положении), до единицы (скользящие контакты находятся в крайнем верхнем положении). Коэффициент деления при любом положении скользящих контактов можно рассчитать по формуле: R/r1. Учитывая, что такой делитель предназначен для деления напряжения, приложенного к точкам А и В, напряжение в точке С (относительно точки А) будет равно: Vc = V *R/r1, где V – напряжение между точками А и В. Напомню, что такой потенциометр будет обладать линейной функциональной зависимостью.

Вернемся теперь к обычной схеме потенциометра, но дополним его еще одним постоянным резистором с сопротивлением R2, равным сопротивлению потенциометра R1, подключив его между точками С и А.

Рис. 6. Модифицированный потенциометр с измененной функциональной характеристикой

Очевидно, что в нижнем положении скользящего контакта резистор R2 окажется «закороченным», и не будет влиять на общее сопротивление цепи ВА, которое в этом случае останется равны R1. Но в верхнем положении скользящего контакта сопротивление цепи ВА уменьшится за счет параллельного включения R1 и R2 и в нашем случае будет равно: (R1*R2)/(R1+R2) = 0,5R. Таким же станет и сопротивление цепи СА.

А как будет изменяться сопротивление цепей ВА и СА при движении скользящего контакта? И останется ли функциональная характеристика такого потенциометра линейной? Проще всего на эти вопросы ответить, построив графики в электронной таблице Excel. Но сначала давайте несколько изменим обозначения сопротивлений.

Далее буквой R я буду называть общее сопротивление цепи ВА при любом положении скользящего контакта. Маленькой буквой r я буду называть сопротивление одиночного потенциометра, буквой r’ я буду называть сопротивление нижнего «кусочка» одиночного потенциометра, буквой r1 я буду называть сопротивление постоянного резистора, а буквам dr я буду называть сопротивление участка СА, состоящего из нижнего «кусочка» потенциометра и включенного параллельно этому «кусочку» постоянного резистора.

Учитывая, что нас интересует не столько характер изменения сопротивления какого-либо участка цепи, сколько коэффициент деления нашего модифицированного резистивного делителя (составного потенциометра), будем рассчитывать именно этот параметр, обозначив его как Kr. Тогда для построения графиков резистивной зависимости в электронной таблице можно будет воспользоваться следующими формулами:

R (в общем случае) = r –r’+dr = r –r’+(r’*r1)/(r’+r1).

Kr = R/ dr = R/(r’*r1)/(r’+r1).

Теперь, «наложив» эти формулы на угол поворота скользящего контакта потенциометра, построим интересующие нас графики. Для просмотра графиков скачайте архивный файл Graf.rar.

По умолчанию, в таблице неизменно задано сопротивление исходного потенциометра – оно равно 100 кОм. Сопротивление постоянного резистора «по умолчанию» равно 15 кОм. При таком соотношении сопротивлений итоговая регулировочная кривая довольно точно эмулирует обратнологарифмическую функциональную зависимость. Но при желании вы можете задать иное значение сопротивления добавочного резистора, и тем самым изменить форму итоговой кривой.

Коэффициент деления рассчитывается для напряжения на модифицированном потенциометре, численно равным значению сопротивления исходного потенциометра. Это сделано для того, чтобы получить неизменные масштабные сетки графиков, и не имеет принципиального значения для моделирования резистивных зависимостей. Для ввода или изменения значений добавочного резистора предназначено поле, выделенное желтым цветом. В светло-зеленых полях отображаются итоговые расчетные величины. На графиках красной кривой изображается регулировочная кривая, а синей кривой показана зависимость изменения сопротивления участка ВА от угла поворота скользящего контакта.

Формульные поля таблицы не доступны для модификации, но желающие могут получить у меня исходный незалоченный файл таблицы, или самостоятельно ее повторить, используя приведенные выше формулы.

Разумеется, предложенный способ эмуляции нелинейности не является математически верным. Но в абсолютном большинстве случаев такая методика вполне допустима, так как позволит в случае отсутствия промышленного потенциометра, подобрать ему весьма близкую по параметрам замену.

Наверняка многих из вас смутит то, что общее сопротивление такого сборного потенциометра будет довольно сильно изменяться при регулировке. В варианте «по умолчанию», сопротивление R будет изменяться от 100 кОм (положение регулятора «минимальная громкость»), до 13 кОм («максимальная громкость»).

Так ли это страшно, и как изменение величины R и не идеальность характеристики потенциометра может сказаться на работе устройства в целом?

Прежде всего, вспомним, для каких цепей может потребоваться подобный потенциометр. Если ограничиться исключительно «примочкостроительными» потребностями, то я вижу всего три-четыре основных варианта применения потенциометров с обратнологарифмической зависимостью:

1) Регулятор уровня выходного сигнала педали-эффекта. По сути – это обычный регулятор громкости (РГ). Как показано выше, функциональность РГ определяется физиологическими особенностями человеческого уха. Считается, что такой регулятор должен иметь обратнологарифмическую характеристику. Но обратный логарифм (как и логарифм) – не более чем экспоненциальная функция с определенными коэффициентами «кривизны», и ее направления. Величина этой кривизны (да и ее форма тоже!) не являются жесткими канонами, от которых нельзя отступать. И если наш эмулированный обратный логарифм будет незначительно отличаться от математическог, то вряд ли какое ухо (из здесь присутствующих) это заметит.

2) Промежуточный регулятор усиления (РУ) канала (овердрайв, дист, фузз, и т.п.). Здесь требование нелинейной характеристики регулирования определяется не физиологией, а моторикой. В принципе можно «поймать блоху» и на краешке диапазона регулировки, но гораздо удобнее, если этот краешек будет немного пошире. Следовательно, опять никаких жестких требований к форме регулировочной кривой нет.

3) Регулятор частоты в генераторе LFO и/или VСO. Здесь вообще никаких привязок к человеку нет. Но удобнее регулировать частоту, используя именно логарифмическую шкалу регулятора. Значит, говорить о жестком соответствии регулировочной характеристики и в этом случае не стоит.

4) Темброобразующие цепи. Нелинейность характеристики в регуляторах тембра так же, как и в РГ, является следствием не идеальности наших ушей. Но вряд ли кто станет утверждать, что все уши не идеальны одинаково! Значит, и коррекция этих не идеальностей, по большому счету, должна осуществляться персонифицировано. Но я сомневаюсь, что кто-то будет создавать то, или иное устройство исключительно для одного человека. Получается, опять какое-то усреднение, а значит – расплывчатость или неопределенность! Так что и здесь можно без отрицательных последствий довольно сильно отклониться от «прописанного идеала».

Точно так же я могу объяснить допустимость применения потенциометра с «переменным собственным сопротивлением». Для этого опять рассмотрим предыдущие четыре варианта.

1) Регулятор громкости. Вспомним, что это пассивный трехполюсник, обладающий входным и выходным импедансом (сопротивлением). Входной импеданс нашего сборного потенциометра равен сопротивлению цепи ВА, которая и является обсуждаемой «переменной». Известно, что для нормальной работы двух последовательных каскадов, входной импеданс последующего каскада должен быть как минимум в 10 раз больше выходного импеданса предыдущего каскада. Значит, если в худшем случае входной импеданс нашего потенциометра равен 13 кОм, выходной импеданс предыдущего каскада должен быть не более 1,3 кОм. Обычно источником сигнала для РГ и РУ бывает транзистор или операционный усилитель. Коллекторная нагрузка каскада на биполярном транзисторе обычно выбирается в районе единиц кОм. Именно поэтому в качестве нагрузки для такого каскада применяют потенциометры с сопротивлением не меньше 50 кОм. Значит, сопротивление нашего сборного пота в таком варианте маловато, и его следует увеличить как минимум в 5 раз. Для этого нужно просто выбрать потенциометр не 100 кОм, а 500 кОм, и в пару ему установить резистор не 15, а 75 кОм. В случае, когда источником сигнала является ОУ, можно вообще ничего не делать – выходное сопротивление операционников достаточно низкое, и нагрузкой в 13 кОм их не испугаешь. Единственное, о чем нужно помнить, так это о номинале межкаскадной емкости. Для такого РГ потребуется конденсатор с емкостью не менее 0,47 мкф, но при этом регулятор получится тонкомпенсированным – при снижении уровня громкости автоматически будет увеличиваться уровень низких частот в выходном сигнала. Что же касается выходного импеданса нашего потенциометра, то он изменяется точно так же, как и импеданс одиночного потенциометра – в соответствии с положением регулятора. В нашем случае – от 0 до 13 кОм, что очень хорошо позволит согласовать с ним любой последующий каскад.

2) Случай с РУ рассмотрен выше, а здесь хотелось бы сказать, что в случае использования сборного потенциометра после пассивных темброблоков задача несколько усложняется, т.к. там обычно используют высокоомные РГ (500 кОм-1 МОм). Так что это пожалуй единственное место, куда не просто будет подобрать сборный потенциометр. Не просто, но тем не менее можно!

3) Регуляторы частоты. Обычно в таких цепях потенциометр используют в реостатном включении, т.е. задействуют только 2 вывода – крайний и средний (скользящий). В таких случаях вообще нет никаких препятствий для применения самодельного сборного потенциометра. А так как большинство генераторов собирается на ОУ, то это снимает ограничения и для потенциометрического включения.

4) В темброблоках встречается два способа включения потенциометров – реостатное и потенциометрическое. Все, что было сказано выше относительно реостатной схемы, в полной мере можно отнести и к темброобразующим цепям. Потенциометрическое включение для обсуждения требует конкретных вводных данных, поэтому я просто не буду говорить ничего по этому поводу, кроме одного – и здесь, при необходимости, можно найти возможность применения самодельных сборных потенциометров.

Для гурманов и педантов могу предложить еще один вариант сборного потенциометра, с гораздо меньшим изменением общего сопротивления при регулировке. Для реализации этого вариант потребуется еще один дополнительный постоянный резистор, который нужно будет включить так, как показано на Рис. 7.

Рис. 7. Модифицированный потенциометр с измененной функциональной характеристикой (вариант 2)

Файл архива Graf.rar содержит автоматическую таблицу для расчета и такого потенциометра.

Переменные резисторы. — Guitar Gear

Предисловие.

В отличие от постоянных резисторов, о параметрах которых я уже рассказывал, у потенциометров есть еще один, весьма существенный параметр, который многих начинающих радиолюбителей часто приводит в замешательство, если не сказать, вводит в ступор. Это – кривая зависимости сопротивления от угла поворота (или от величины линейного перемещения) ползункового вывода. В литературе этот параметр нередко называется иначе – резистивная кривая, тип резистивной зависимости, или «тип функциональной зависимости».

Обычно, данный параметр прямо указывается только для переменных резисторов (потенциометров), предназначенных для оперативной регулировки некоторых характеристик аудио-аппаратуры, и устройств обработки звука. Чаще всего, такие потенциометры имеют логарифмическую или обратнологарифмическую кривую резистивной зависимости.

Подстроечные сопротивления (потенциометры, триммеры), как правило, не нормируются по этому параметру, так как имеют линейную резистивную зависимость.

Что же такое – «кривая резистивной зависимости» (КРЗ), как она влияет (и влияет ли вообще) на работу потенциометра, что скрывается за буквами, обозначающими тот или иной тип КРЗ, и можно ли в домашних условиях модифицировать КРЗ имеющегося в наличии потенциометр (как правило, с линейной характеристикой) в КРЗ другого типа?

Но, прежде чем ответить на эти вопросы, напомню, что нелинейные КРЗ обычно применяются в звуковой технике, и расскажу, с чем это связано.

Немного истории.

Почти сто лет назад, на заре возникновения первых электронных устройств усиления звука, ученые-психоакустики выявили зависимость чувствительности человеческого уха от частоты акустических колебаний в воздухе (обычных звуков), и звукового давления (уровня громкости). Оказалось, что человек слышит довольно узкий диапазон акустических колебаний, примерно от 20 до 16000 Гц. У разных людей этот интервал может быть другим, кроме того, с возрастом диапазон слышимых частот сужается, особенно в высокочастотной области. И при этом человек по-разному оценивает изменение уровня громкости не только при изменении частоты звука, но и при изменении самой громкости! Проще говоря, изменение амплитуды тихого звука, допустим, в два раза, воспринимается человеком совсем не так, как если бы в два раза изменилась амплитуда громкого звука той же частоты. И совсем другая реакция у человека на аналогичные изменения громкости звуков другой частоты.

Тогда же были построены семейства кривых чувствительности человеческого уха – усредненные графики зависимости этой чувствительности для разных частот слышимых акустических колебаний.

На рисунке ниже показаны эти графики, получившие название кривых равной громкости, которые были приняты в качестве международного стандарта.

В технике, уровень звука оценивается в децибелах (дБ), в психоакустике нормирование уровня на частоте 1 кГц принято выражать в фонах. На графике показаны кривые, на которых лежат стандартизированные уровни громкости, выраженные в фонах.

Уровень звука 4 фона, и соответствующая ему кривая равной громкости (на рисунке показана пунктирной линией), считается порогом слышимости, ниже которого человеческое ухо не в состоянии отреагировать на внешнее акустическое воздействие. Уровень 120 фон считается болевым порогом, а при звуковом давлении более 130-140 дБ может произойти физическое разрушение уха (разрыв барабанной перепонки).

Из приведенных графиков видно, что максимальная чувствительность уха приходится на диапазон средних частот — примерно от трех до четырех кГц. Минимальная чувствительность уха приходится на низкие частоты, так же снижение чувствительности происходит и в верхнем участке диапазона слышимых частот, хотя характер изменения чувствительности там сложнее, и имеет значительно большую нелинейность и волнообразность.

Очевидно, что диапазон чувствительности уха максимален в среднем диапазоне слышимых частот, где он достигает, а порой и превышает 120 дБ. Это соответствует соотношению 1:1000000 уровней громкости самого тихого слышимого звука к самому громкому. А в низкочастотной части графика динамический диапазон слышимости минимален, здесь он едва дотягивает до 60 дБ (соотношение уровней громкости 1:1000).

В первых усилителях ЗЧ (звуковой частоты) в качестве регулятора уровня громкости использовались обычные линейные проволочные потенциометры. Здесь термин «линейные» соответствует конструкции устройства, а не его электрическим характеристикам. Такой потенциометр (переменное сопротивление с тремя выводами) является младшим братом проволочного реостата – переменного сопротивления с двумя выводами, один из которых перемещается вдоль диэлектрического стержня, на котором намотана электропроводная проволока, тем самым изменяя электрическое сопротивление этого двухполюсника, или ток в цепи, где был установлен реостат. Максимальное сопроти

Переменные и подстроечные резисторы

Переменным резистором называют такой резистор сопротивление которого может быть изменено в любое время в определенных пределах. В отличие от переменных подстроечные резисторы служат для периодической подстройки радиоаппаратуры, но ограниченное число раз.

По типу перемещения подвижной системы эти резисторы делятся на круговые – подвижная система которых перемещается вращением, и линейные – подвижная система которых перемещается по линии.

Переменные и подстроечные резисторы могут быть однооборотные и многооборотные. Для однооборотных резисторов полное изменение сопротивления происходит за 1 оборот подвижной системы, а для многооборотных — за несколько оборотов (обычно от 40 до 60 оборотов).

По характеру изменения сопротивления переменные резисторы бывают непрерывные и дискретные. В резисторах дискретного типа изменение сопротивления происходит скачком, обычно на 0,5 …2 дБ, а в непрерывных – плавно без скачков.

Кроме того, переменные резисторы могут быть одинарные и сдвоенные. Последние предназначены для регулировки многоканальных систем, например, для регулировки звука в стереосистемах.

1.3.1 Параметры переменных и подстроечных резисторов

Кроме указанных в 1.2.2 параметров переменные резисторы имеют дополнительные характеристики и параметры. К ним относятся:

  1. Функциональная характеристика– она определяет зависимость сопротивления резистора от положения (угла поворота) подвижного контакта. Наиболее распространенные – линейная (А), логарифмическая (Б), обратнологарифмическая (В) характеристики. Буква, указанная в скобках входит в обозначение резистора (рис.1.6).

  2. Разрешающая способность– она показывает при каком наименьшем перемещении (угле поворота) подвижного контакта может быть различимо изменение сопротивления резистора. У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высока, поскольку она определяется в основном однородностью пленки резистивного элемента. Для проволочных резисторов разрешающая способность определяется числом витков и размерами подвижного контакта. Разрешающая способность резисторов общего назначения находится в пределах 0,1…3 %.

  3. Шумы скольжения – это шумы, возникающие при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу. Напряжение шумов скольжения непроволочных резисторов составляет 15…50 мВ.

  4. Разбаланс сопротивления – это отношение выходного напряжения, снимаемого с одного резистора, к соответствующему сопротивлению, снимаемому со второго резистора при одинаковом питающем напряжении резистивного элемента и одинаковом положении их подвижной системы. Этот параметр используется для оценки сдвоенных переменных резисторов. Для резисторов общего назначения разбаланс сопротивления не более 3 дБ.

  5. Износоустойчивость –характеризуется стабильностью их параметров при вращении подвижной системы в течении срока службы. Износоустойчивость оценивается количеством циклов вращения (перемещения) подвижной системы, при котором параметры резисторов остаются в пределах заданных допусков. Обычно износоустойчивость переменных резисторов общего назначения составляет от 5000 до 20000 циклов. Для подстроечных резисторов износоустойчивость обычно составляет от 1000 до 2000 циклов.

Система обозначений переменных и подстроечных резисторов подобна системе обозначений постоянных резисторов (см.п.1.2.2). Например, обозначение РП1-54 – резистор переменный непроволочный, порядковый номер разработки 54. А обозначениеСП4-1 – резистор переменный непроволочный объемный композиционный, порядковый номер разработки 1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *