1.3 Общие характеристики потенциометров

Потенциометры характеризуются следующими параметрами: величиной омического сопротивления резистивного элемента; геометрическими размерами; законом изменения сопротивления и линейностью характеристики; допуском на общее сопротивление, стабильностью сопротивления и режима работы; сопротивлением изоляции обмотки относительно корпуса; максимальной рабочей мощностью рассеяния; величиной рабочего вращающегося момента; сроком службы при заданных условиях, а также необходимой скоростью вращения оси и рабочим режимом в различных условиях эксплуатации.

Общее сопротивление. Общее омическое сопротивление наиболее распространённых проволочных потенциометров зависит от их габаритных размеров, марки и диаметра проволоки. Неточные, так называемые подстроечные, потенциометра обычно имеют сопротивление от 5 до 20000 Ом, потенциометры повышенной точности, как правило, имеют общее сопротивление в пределах от 500 до 50000 Ом и реже от 100 до 100000 Ом, в отдельных случаях – до 1000000 Ом. Общее сопротивление многооборотных проволочных потенциометров достигает 500000 Ом, а в некоторых случаях 25000000 Ом. Минимальное общее сопротивление однооборотных проволочных потенциометров составляет 1 Ом.

Размеры проволочных потенциометров зависят от величины общего сопротивления, заданного значения линейности и номинальной мощности рассеяния.

Закон изменения сопротивления. При перемещении токосъемного движка по резистивному элементу потенциометра в зависимости от его конструкции функциональная зависимость изменяется по какому-либо заданному закону: линейному, логарифмическому, синусно-косинусному и т. д., т. е. потенциометр, как говорят, «отрабатывает» заданную функцию. Чаще всего в схемах автоматики и вычислительных устройствах применяют потенциометры с линейной зависимостью, или линейные. Промышленное производство их составляет почти 60% от общего числа изготовляемых потенциометров.

Линейность. В идеальном случае линейный потенциометр должен обладать постоянной величиной изменения выходного напряжения при равных угловых (или линейных) перемещениях движка. В действительности этого никогда не происходит, т. е. равные по величине перемещения движка вызывают неодинаковые приращения выходного напряжения (сопротивления). Поэтому под линейностью, или линейной точностью, иногда понимается величина отклонения выходного напряжения или сопротивления для любой точки обмотки от прямой графика «сопротивления – угловое (или линейное) перемещение движка».

Допуск на общее сопротивление. Потенциометры различного назначения изготовляют с определенной точностью по общему омическому сопротивлению. Для потенциометров широкого применения эта точность составляет 5 – 10% от номинального значения сопротивления, а для потенциометров повышенной точности 0,1 – 1%. Допустимое отклонение общего сопротивления высокоточных прецизионных потенциометров, работающих в вычислительных схемах, не должно превышать 0,1% от номинального.

Стабильность. Сопротивление потенциометра в течении всего срока службы и режим его работы при нормальной нагрузке не должны существенно изменяться. Этим и определяется понятие стабильности. Допуск на стабильность проволочного потенциометра зависит главным образом от материала обмотки и движка, от условий эксплуатации, а также от назначения потенциометра. Обычно этот допуск равен допуску на общее сопротивление, в отдельных случаях – на точность линейной (или функциональной) характеристики.

Сопротивление изоляции обмотки относительного корпуса. При контактной температуре (+25°С) и относительной влажности 30 – 80% сопротивление изоляции обмотки относительно корпуса должно быть не менее 100 МОм.

Мощность рассеяния. Максимальная рабочая мощность рассеяния зависит от допустимого нагрева обмотки потенциометра. В условиях эксплуатации при повышенной температуре окружающей среды мощность рассеяния потенциометра может достигать номинальной величины. Номинальная мощность рассеяния потенциометра лежит в пределах от 0,1 до 10 Вт, а в отдельных случаях составляет 15 – 20 Вт.

Рабочий вращающий момент. Рабочий вращающий момент, точнее момент трогания, - это усилие, которое требуется для начала перемещения движка из любой произвольной точки на контактной дорожке потенциометра. Вращающий момент небольших проволочных потенциометров общего применения колеблется от 50 до 360 г·см, а многооборотных потенциометров от 70 до 250 г·см и в отдельных случаях достигает 450 г·см.

Скорость вращения. Износ, а следовательно, и срок службы потенциометра зависят от скорости вращения оси движка и его контактного давления на обмотку, поэтому последнее должно быть как можно меньшим. Потенциометр безотказно работает только при скоростях вращения, не превышающих 100 – 150 об/мин. При более высоких скоростях из-за ударов токосъемного элемента движка о витки проволоки контакт частично или полностью нарушается. Это явление можно устранить, увеличив контактное давление и повысив чистоту поверхности контактной дорожки.