一种精密导电塑料电位器的研制

一种精密导电塑料电位器的研制

王林孙谊王珂李晓丹

（陕西宏星电器有限责任公司陕西西安710065）

1概述

该电位器是应国内某公司的要求而专门研制开发的一款精密导电塑料电位器，具有线性精度高、旋转寿命长、输出平滑性好、分辩力优异、使用可靠性高、耐化学腐蚀等，可广泛应用于航空、航天、汽车、机床、仪器仪表等行业。

2研制过程

2.1产品技术指标要求

顾客要求及产品能够达到的技术指标如下：

1）标称阻值及偏差：2.0kΩ±10%；2）额定功耗：0.5W（70℃）；3）使用环境温度范围：-55℃～+125℃；4）电阻温度系数：不超过±500×10-6/℃；5）有效电气行程：75º±1º；6）独立线性度：优于±0.5%；7）输出平滑性：≤0.1%；8）游隙：≤0.1º；9）绝缘电阻：≥1GΩ（测试电压直流500V）；10）介质耐压：施加500V交流电压1分钟，无损坏、飞弧或击穿，漏电流不大于1mA；11）动触点与电阻体接触的可靠性：输出电阻或电压平滑、单向、无间断；12）旋转寿命：100万周；13）启动力矩：≤3mN•m；14）其它指标：按照技术协议，或参照GJB1865《非线绕精密电位器通用规范》执行。

2.2产品的外形尺寸

按照技术协议，产品的外形尺寸见图1所示。

图1电位器外形图

2.3顾客要求分析

顾客未提供实物样品，但按照技术协议，可以满足如下要求：

1）外形和安装接口尺寸可按协议要求设计。

2）三个引出端分别由2根AF软线组成（总共6根引出线）。在结构设计时应考虑引出线焊点空间让位，避免其与转轴等零部件发生干涉。

3）旋转寿命不小于100万周，只有采用导电塑料电阻体才能满足此项要求。

4）对环境试验（如冲击、振动等）的要求较高，在设计中必须充分考虑产品对环境试验的适应能力，满足环境适应性要求。

5）产品应用于某重要控制系统，在设计和制造过程中必须充分考虑可靠性要求。

2.4产品设计

2.4.1产品结构设计、功能材料选用

按照用户提供的外形图，结合我公司多年来单圈旋转精密导电塑料电位器研制、生产、试验的经验，我们对产品结构进行了构思和评审，最终确定的该电位器电位器产品结构。

该产品由底座、外壳、转轴、轴承、多指刷、簧片、支架、集流线、垫片、卡圈、导电元件等零部件构成。当转动电位器转轴时，可带动固定在支架上的簧片电刷组件在电阻轨道表面往复运动，从而可在1、2端或2、3端获得一个可调的电压输出。由于电阻轨道是经过专门修刻的，因此，输出的电压与转动角度呈精确的线性关系。在控制系统中，该精密电位器实际被用作角位移传感器。

图示结构是目前旋转式导电塑料电位器常用的一种结构，可先用卡圈、垫片将轴通过两个轴承牢牢地固定在铝制底座上，再装上导电基体、电刷组件等，便可对产品进行线性度的修刻和主要电性能的测量，最后装上外壳对产品进行封装。这种结构稳定、便于生产、能够实现成品修刻，大大提高了装配合格率。

导电基体是导电塑料电位器的核心部件，它决定了电位器的主要性能指标如线性精度、旋转寿命、输出平滑性、电阻温度系数、功率等。本电位器基体通过热压而成，再通过丝网漏印工艺将导塑浆料印刷在基体表面制成导电塑料电位器的电阻体，最后再组装成半成品、经过线性修刻而获得较高的线性精度。动触点则采用贵金属六元合金丝编带制成的多指刷，其弹性和耐腐蚀、耐氧化性能优异。另外，多触点提高了动触点与电阻体之间的接触可靠性。

2.4.2技术攻关

在该电位器研制过程中，在装配、测试和试验过程中发现有以下几个难点：

1）由于该产品每个引出端均由2根引出线组成，焊接时既要保证牢固性，又要保证焊点不能过高，以免与转轴干涉影响转轴转动，这样就给引出线焊接工序带来较大难度。

2）在初期对产品的调试和测量过程中，发现有部分产品耐电压不合格。

3）产品旋转负荷寿命要求较高（不低于100万周），达到该指标有一定难度。

我们对以上三个工艺技术难点进行了攻关，最终使产品达到了技术协议和详细规范要求，提高了产品合格率，圆满地完成了研制任务。

2.5产品质量状况

经过一系列工艺、技术攻关，我们完成了产品全性能摸底试验，所有项目均达到技术要求。我们委托陕西省电子工业产品质量监督检验站按照电位器详细规范对产品进行了全性能鉴定，结论合格，未出现不合格品和不合格项。

3结语

该精密导电塑料电位器的研制成功，不但满足了整机厂家的配套需要，同时，也使我公司在精密导电塑料电位器研制方面积累了宝贵经验，提高了我公司导电塑料电位器的研发和生产能力，为后期同类产品的研制和批产打下了坚实的基础。

该产品已生产销售数千只，为公司创造了良好的经济效益。

该电位器质量稳定，性能可靠，批量生产顺利，相关技术文件完整、齐套，已通过了陕西省电子信息集团有限公司组织的省级新产品投产鉴定。