關于導電塑料電位器的應用研究

宮浩

摘要：本文對導電塑料電位器的特點進行分析，具有使用壽命長、輸出平滑響應速度快等特點，并針對新結構、新工藝導電塑料電位器的計算方式與應用方法進行分析和研究。

關鍵詞：導電塑料;電位器;特點

隨著導電塑料研究的不斷深入，電位器通過修刻可獲得更高的輸出精度，且具有使用壽命長、抗噪聲能力強等特點，在宇宙裝置、伺服系統中得到廣泛應用。近年來，我國在導電塑料電位器的研究上取得了明顯的進步，通過運行新方法、新技術，使導電塑料電位器精度得到顯著提升，充分滿足了現實需求。

1導電塑料電位器的特點

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

1.1輸出平滑響應迅速

無論是旋轉式塑料電位器還是直滑式，表面都十分光滑整潔，通過修磨可達到鏡面效果，只需利用較小的預應力，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

由于導電塑料電位器的主要材料為塑料加碳粉，不會在氧化作用下使其表面出現接觸異常等情況，進而不會對接觸位置的預應力產生較大變化，減少磨損的同時使用壽命也隨之延長。

1.3摩擦力矩較小

在計算機技術修刻下，設備表面的光滑度較高，因此摩擦力矩較小，能夠在工業自動化設備中得到廣泛應用。[1]

2新結構導電塑料電位器的應用

與常規電位器相比來看，精密導電塑料電位器在基本結構上與之相似，主要包括旋轉部件、殼體部件、接觸電刷組件等。以往WI類玻璃釉電位器與WR類電位器的結構通常為簧片單觸點結構，此類刷結構主要由多根直徑較小的金屬絲構成，與電阻體表面接觸較多，可靠性較強，以此降低電位器運動噪聲。但是，由于電刷臂較短，接觸壓力控制難度較大，在使用過程中往往出現接觸異常現象，從而影響了接觸可靠性與噪聲指標。對此，需要尋找科學合理的方式使電刷與電阻體充分的連接起來，在提高電刷穩定性的同時，延長設備的使用壽命。本文設計了一種新型結構，將接觸臂的接觸壓力限制在材料彈性變形范圍內，利用胡克定律進行計算得出電刷變形量，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;

根據上述公式可對接觸臂壓力數值進行計算，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;

如若計算結果不超過δ0.2，則設計合理;如若超過或者十分接近δ0.2，則代表設計不合理，需要尋找原因重新設計。[2]

3新工藝導電塑料電位器的應用

導電塑料電位器制造的關鍵工藝便是制備與電阻體線性修刻兩部分，我國電位器正處于生產起步階段，生產工藝主要為模壓法，由于此種制備方式基體存在初始線性度較差、號率較低等問題，對生產效率產生了較大影響，在后期電阻體修刻過程中也很難達到較高的線性精度。如若將厚膜絲網印刷工藝應用到電位器生產中，則能夠有效解決當前設備基體生產中面臨的困境。

在多次嘗試與摸索后，采用電氣性能較強、耐濕、耐熱氫能較好的DAP塑料作為基體材料，采用絲網印刷工藝將導電塑料漿料印刷到基體之中，對印刷的厚度、壓力等參數進行調整，并使用專業的高精度的絲網印刷機解決了以往存在的光滑度差、平整度較低、厚度不均勻等問題。將印刷完畢的電阻體濕膜經過170℃固化后得到導電塑料電阻體，此時基體穩定性較差，為了解決這一問題，需要對塑料基體進行長期高溫處理后，完成全部新工藝電位器的應用過程。此種新工藝的應用在很大程度上使初始線性度與對號率得到顯著提升，并通過對自動設備的使用，使設備生產效率得到進一步提升，符合市場對大批量生產的需求。

導電塑料電位器的生產技術較為重要，主要需要計算出電位器的獨立線性度，計算公式為：

UabUac=P（θθA）+Q+C

式中，P代表的是未加規定斜率;θA代表的是有效電行程;Q代表的是當θ的數值為0時，未加規定的截距;在對P和Q的數值進行選擇時，應盡可能的降低C值，但需要考慮到輸出比的限制。

在絲網印刷法工藝下生產出來的導電塑料基體，通常初始線性度在0.4—0.8%之間，為了提高線性精度，應對電阻體實施線性度修刻處理，使導電塑料的線性精度要求得到進一步提升。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整，對修刻位置的準確度把握較難，但在計算機技術的輔助下修刻，可在直徑不超過Φ15mm的圓形電阻體中每1°設置為一個修刻點，修刻后的線性度達到0.1%左右。同時，在生產過程中將基體線性修刻轉變為成品修刻，使修刻后的線性度與成品要求更加符合。

4結論

綜上所述，隨著科學技術的飛速發展，新結構、新工藝導電塑料電位器在工業中的應用范圍越發普遍，有效的提高了線性精度與應用效率，為電位器高精度、規模化生產奠定了堅實基礎。

參考文獻：

[1]童自立.導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.新結構、新工藝在導電塑料電位器中的應用[J].電子科學技術（北京），2015，2（2）：157-161.