(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三联精密导电塑料电位器，具有线性精度高、同步精度高、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： 3×1 kΩ ；
2） 阻值偏差：±10%；
3） 额定功耗：（70℃）：3×0.5W；
4） 输出平滑性： ≤0.05%
5） 同步精度：±0.5%；
6） 独立线性度：±0.3%（以有效行程中心为基准的±85°范围内）；
7） 游隙：≤0.1°；
8） 电阻温度系数（TCR）：±400×10-6/K；
9） 绝缘电阻：≥1GΩ（测试电压500Vdc.）；
10） 介质耐电压：500V（交流有效值），1min，无击穿、飞弧现象；
11） 有效电行程：3×（180°±2°）；
12） 机械行程：360°；
13） 旋转寿命：50万周；
14） 工作温度范围：（-55～+85）℃；
15） 启动力矩：≤5mN·m；
16）其它指标：按照技术协议，或参照GJB 1865《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。
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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）三联九个引出端分别由1根AF软线组成（总共9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、外壳等零部件发生干涉。
3）旋转寿命不小于50万周，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、盐雾等）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
按照用户要求，结合我公司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，最终确定电位器产品结构见图2所示。
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图2 电位器结构示意图
该产品由底座、外壳、外罩、转轴、轴承盖、多指刷、簧片、支架、集流环、集流线、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，最后装上外罩对产品进行封装。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，再通过丝网印刷工艺将导塑浆料印刷在基体表面，从而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）由于该产品是三组导电元件组成，装配时既要保证牢固性，又要保证同步精度，这样就给装配工序带来较大难度。
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50万周），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试验，所有项目均达到技术要求。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
该三联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，也为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。
该电位器质量稳定，性能可靠，批量生产顺利，得到了用户的高度认可。
作者简介：刘涛（1983.12--），男，汉族，陕西省西安市人，本科，毕业于西安科技大学，中级工程师，从事光、电子与元器件的研究及制造。