КЭТ лабораторные 2 поток / 9283_Зикратова_3 лаб_отчёт

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчёт

по лабораторной работе №3

по дисциплине «компоненты электронной техники»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЗИСТОРОВ И КОНДЕНСАТОРОВ

Студентка гр. 9283		Зикратова А. А.
Преподаватель		Пермяков Н. В.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы.

Ознакомление с параметрами и характеристиками переменных резисторов, с методами определения параметров и снятия характеристик переменных резисторов в различных схемах включения.

Основные теоретические положения.

Переменный резистор в общем случае имеет три вывода – два из них закреплены на концах резистивного элемента (неподвижные контакты), а третий – соединен с подвижным контактом, перемещающимся по резистивному элементу. Переменное сопротивление R_φ, соответствующее перемещению подвижной части от 0 до φ, измеряют между подвижным контактом и одним из неподвижных контактов. Резистивный элемент может быть выполнен в виде подковы (рисунок 1), по которой перемещается подвижный контакт (в этом случае φ – угол поворота оси, связанной с подвижным контактом), либо в виде прямоугольника (φ – линейное перемещение движка). Известны также многооборотные переменные резисторы, в которых перемещение подвижного контакта осуществляется вращением регулировочного винта, при этом полный цикл регулирования достигается за несколько десятков оборотов винта.

Основной функциональной характеристикой переменного резистора является закон регулирования – зависимость относительного изменения сопротивления R_φ / R_max от относительного перемещения подвижного контакта φ / φ_max, где φ_max – максимальное перемещение (угловое или линейное) подвижного контакта; R_max – сопротивление резистивного элемента (R_max = R_φ при

φ = φ_max).

Конструктивно не удается получить в переменном резисторе нулевое сопротивление при φ = 0 (оно равно некоторому начальному сопротивлению R₀). Важным параметром переменного резистора является сопротивление начального скачка R_нс – это значение сопротивления, начиная с которого имеет место плавное изменение сопротивления при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу.

По характеру закона регулирования переменные резисторы разделяют на линейные и нелинейные (логарифмические, обратнологарифмические, S - образные и т. д.).

Линейный закон регулирования может быть записан в виде

R_φ = R_min + R_max (φ / φ_max),

где R_min = R₀ + R_нс.

Часто встречаются резисторы с логарифмическим законом регулирования:

R_φ = R_min exp(kφ),

где k – постоянная величина.

Максимальное сопротивление переменного резистора (сопротивление резистивного элемента) называют номинальным сопротивлением, которое обычно выбирают из ряда Е6. Для резисторов с угловым перемещением подвижного контакта и пленочным резистивным элементом

R_max = R_□ (r₂ + r₁) / (r₂ – r₁) · (πφ_max) / 360,

где R_□ – сопротивление квадрата резистивной пленки, r₁ и r₂ – внутренний и наружный радиусы резистивного элемента φ_max – угол (в градусах) между контактами резистивного элемента.

В большинстве переменных и подстроечных конденсаторов регулирование емкости обеспечивается изменением площади перекрытия обкладок. Одна обкладка (или система обкладок) находится на вращающейся части конденсатора (ротор), а другая (статор) – неподвижна.

В качестве переменных конденсаторов чаще всего используются воздушные многопластинчатые конденсаторы, в которых при повороте ротора от φ = 0 до φ_max ≤ 180° емкость изменяется от С_min до С_max. В них возможно получение линейного и нелинейного законов регулирования емкости. В линейных конденсаторах пластины имеют форму полукруга, нелинейные законы регулирования задаются переменным радиусом роторных пластин.

Практически все подстроечные конденсаторы – керамические. Они содержат роторный диск, изготовленный из конденсаторной керамики, на который нанесен электрод в виде сектора с углом θ_Р, и статор, изготовленный из установочной керамики с электродом в виде полукруга или сектора с углом θ_С ≥ θ_Р. Ротор может занимать любое положение относительно статора, т.е. угол φ может изменяться от 0 до 360° (при этом С₀ = С₃₆₀).

Температурная стабильность подстроечных конденсаторов и резисторов характеризуются значениями α_C (температурный коэффициент ёмкости), α_R (температурный коэффициент сопротивления)

Протокол:

Обработка результатов

R_min = R₀ + R_нс

φ_max взяты не те максимальные значения, которые конструктивно позволительны, а просто максимальные значения в диапазоне измерений (кроме R₆)

φ_max для R₃ – какую часть угол поворота оси составляет от 1-го оборота.

1) Построить зависимости R_φ/R_max = f(φ/φ_max) для всех исследованных резисторов, определить точность соблюдения закона (линейный закон; в процентах), определить постоянную k (логарифмический закон регулирования):

Для резисторов R₁ и R₂:

R₁ = 1180 Ом: = ≈ -0,002, k_1ср ≈ 0,12

R₂ = 13700 Ом: = ≈ -0,337, k_1ср ≈ -0,29

Для R₃: = ≈ 62,1%, ∆_ср ≈ 65,4%

Для R₄: = ≈ 59,5%, ∆_ср ≈ 63,6%

Для R₆: = ≈ 68,9%, ∆_ср ≈ 76,6%

2) Рассчитать сопротивление квадрата плёночного резистивного элемента и определить его номинальное сопротивление:

= = ≈ 7,5 кОм

R_ном = (62 ± 5%) кОм (или (56 ± 10%) кОм или (68 ± 20%) кОм)

3) Построить зависимости С_φ = f(φ) для воздушного и для керамического конденсаторов. Определить точность соблюдения закона регулирования.

Полагаю, что для конденсаторов линейный закон регулирования ёмкостей

Для воздушного переменного конденсатора: = ≈ 62,1%, ∆_ср ≈ 65,3%

Для керамического подстроечного конденсатора: = ≈ 73,9%, ∆_ср ≈ 77,4%; возможно, θ_р ≥ 180⁰ (из графика видно, что на всей области C↑ S_{перекр.}↑)

4) Рассчитать температурные коэффициенты сопротивления двух исследованных резисторов и температурный коэффициент ёмкости конденсатора:

= ≈ 0,0211 K^-1

= ≈ -0,0056 K^-1

⁼ K^-1

Вывод: в данной лабораторной работе были рассмотрены нелинейный и линейный законы регулирования сопротивления на резисторах (точность соблюдения линейного закона для резисторов в среднем около 65%, посчитаны коэффициенты для резисторов с нелинейным законом регулирования), также рассмотрены конденсаторы, чьи ёмкости изменяются в зависимости от угла поворота составных частей и площади перекрытия пластин, и рассчитаны температурные коэффициенты.