Dwa starzejące się potencjometry spowodowały powstanie szumu elektrycznego na stykach, który miał wpływ na użyteczność sprzętu, którego są częścią. Oba potencjometry wymagały czyszczenia i przywrócenia do pełnej sprawności, aby mogły znowu spełniać swoją funkcję użytkową. Komponenty będą działać zadowalająco przez wiele lat, jeśli zwróci się szczególną uwagę na prawidłową lubrykację styków ślizgowych potencjometru, aby znacznie zmniejszyć zużycie w wyniku operacji czyszczenia, które z natury rzeczy usuwają wszelkie istniejące środki smarne. Celem było określenie optymalnego środka smarnego, który spełnia wymagania dotyczące kompatybilności materiałowej, prędkości styków ślizgowych, migracji smaru i działania styków elektrycznych.

Zwracając szczególną uwagę na lubrykację styków ślizgowych potencjometrów, podzespoły będą działać przez wiele lat.

Poniższy tekst, szczegóły aplikacji, dane dotyczące testów i obrazy zostały dostarczone dzięki uprzejmości Inventors Emporium, którzy również dali nam zgodę na publikację wyników ich projektu:

O potencjometrach

Te ważne elementy elektroniczne zapewniają zmienną rezystancję w obwodzie, dzięki czemu jego zachowanie można łatwo i stale zmieniać. Słowo potencjometr wywodzi się ze zmiennego potencjału napięcia, które ten komponent może zapewnić w obwodzie elektrycznym lub elektronicznym.

Składają się z okrągłego lub prostego toru/ścieżki oporowej wykonanej z materiału oporowego (węgla, cermetu, tworzyw sztucznych lub zwojów drutu oporowego), zakończonej trzema wyprowadzeniami odpowiadającymi wyprowadzeniom dzielnika napięcia. Dwa z nich połączone są ścieżką o stałym oporze. Trzeci połączony jest ze stykiem ślizgowym/ślizgaczem, którego położenie na ścieżce można regulować. Ślizgacz porusza się wzdłuż ścieżki oporowej, aby ustawić opór stawiany na obwodzie zewnętrznym w stosunku do stałych połączeń.

Ta kombinacja elementów elektronicznych i mechanicznych stawia wyjątkowe wyzwania podczas serwisowania, przy czym konieczne jest dokonywanie wyborów dotyczących środków czyszczących i procesów, a także lubrykacji w celu zminimalizowania zużycia, ochrony przed zanieczyszczeniami i zachowania prawidłowej odpowiedzi mechanicznego układu sterowania.

Ramy projektu

  • Inspekcja i wstępne testy
  • Demontaż
  • Czyszczenie
  • Lubrykacja
  • Ponowne testowanie i subiektywna analiza

Komentarz

W ramach naszej działalności badawczo-rozwojowej posiadamy również własny sprzęt testowy i pomagamy innym w naprawie i konserwacji ich sprzętu. Cały czas staramy się szanować naturę sprzętu, na którym pracujemy, jednocześnie w razie potrzeby wprowadzając konieczne ulepszenia.

W starszych urządzeniach powszechnie występuje usterka, polegająca na tym, że potencjometry (rezystory zmienne) używane do sterowania różnymi parametrami w urządzeniu powodują drgania sygnału, zarówno podczas pracy, jak i w stanie spoczynku. Ten szum może objawiać się trzaskaniem w obwodach audio lub niestabilnością ustawień dowolnego parametru.

Do tego projektu wybrano dwa potencjometry będące częścią wysokiej jakości sprzętu testowego z połowy lat 80., który stał się tak hałaśliwy pod względem elektrycznym, że używanie go stało się problematyczne. Zwykle przyczyną hałasu jest gromadzenie się zanieczyszczeń między stykiem ślizgowym a ścieżką rezystancyjną potencjometru oraz utlenianie lub osadzanie się substancji lotnych na metalowych stykach ślizgu i pierścieni ślizgowych.

Niektóre potencjometry mają otwory, które umożliwiają przedostawanie się kurzu i substancji lotnych i stopniowe pogarszanie wydajności części. Inne są bardziej odporne i oba typy są reprezentowane w tym teście.

Obszerne badania nad metodami czyszczenia i smarowania ujawniły dużą liczbę odmiennych technik, które były słabo poparte jakimikolwiek pomiarami i długoterminowymi badaniami uzupełniającymi, które wykazałyby, że działanie zostało zachowane bez degradacji materiałów komponentów.

Smarowanie potencjometrów jest wyraźnie widoczne w niektórych modelach, podczas gdy inne nie mają widocznych śladów smaru. Jednak po czyszczeniu różnymi kompatybilnymi rozpuszczalnikami jest jasne, że dotyk i dźwięk wszystkich potencjometrów podczas ich obsługi uległy zmianie, co sugeruje, że powierzchnie stykowe są suche, a zatem potencjalnie mogą prowadzić do nadmiernego zużycia.

Wyzwanie polega na znalezieniu smarów o odpowiednich właściwościach i kompatybilności, które można zastosować po czyszczeniu i zapewnić odnowionym potencjometrom długą i bezawaryjną żywotność. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ części zamienne mogą być bardzo trudne lub niemożliwe do zdobycia, a pierwszym obowiązkiem osób zaangażowanych w ten projekt jest nie szkodzić.

Wstępne testy

Za pomocą oscyloskopu sterowano dwoma potencjometrami, obserwując napięcie na styku ślizgowym podczas jego odchylania od 0V do napięcia testowego w zakresie 5-7V.

Poniższe oscylogramy wyraźnie pokazują to, co było widoczne podczas eksploatacji, tj. przerywany kontakt styku z torem oporowym i pierścieniem ślizgowym. Ślad powinien przedstawiać gładką linię bez zakłóceń, wskazującą, że opór zmienia się w sposób ciągły. Drobne pionowe przedłużenia śladu pokazują, gdzie ruchomy kontakt potencjometru na krótko stracił kontakt z ścieżką rezystancyjną – zawsze jest to niepożądane zachowanie.

Potencjometr A to 200 kΩ element liniowy, który jest dość dobrze zamknięty i pokazuje umiarkowany szum na całej swojej długości, ale szczególnie na jednym końcu ścieżki oporowej. Operowanie potencjometrem nadal jest lekkie i w większości płynne.

Potencjometr B jest 10 kΩ elementem o zbieżności logarytmicznej z jednobiegunowym, jednopołożeniowym przełącznikiem sieciowym i wykazuje bardzo duży szum na całej długości przesuwu. Ładnie wyświetlana jest logarytmiczna krzywa odpowiedzi. Operacja jest płynna, ale ciężka. W obudowie znajduje się duży otwór, którym przez lata prawdopodobnie przedostawały się zanieczyszczenia.
Liczne pionowe przedłużenia śladu pokazują, że styk ruchomy traci połączenie ze ścieżką rezystancyjną na dość znaczne okresy czasu, co poważnie zakłóca działanie obwodu, którym steruje. Było to bardzo widoczne w sprzęcie, z którego został zdemontowany ten komponent i który to doprowadził do sytuacji kiedy sprzęt należało poddać naprawie.

Kontrola

Oba komponenty zostały zdemontowane, aby można było ocenić ich stan i przeprowadzić gruntowne czyszczenie.

Potencjometr A wykazuje niewielkie widoczne zabrudzenie, poza niedużymi osadami czarnego proszku, prawdopodobnie z małych ślizgaczy węglowych, widoczne na końcach każdej ścieżki oporowej. Wewnętrzny pierścień ślizgowy wygląda na lekko utleniony.

Potencjometr B wykazuje wyraźne oznaki zanieczyszczenia i osadów, przy czym przełącznik wykazuje szczególnie silne utlenianie. Styki są matowe, zwłaszcza małe części, które stanowią element przełącznika. Oczywiście, dobry sygnał elektryczny nie może być osiągnięty jeśli powierzchnie są w tym stanie.

W obu przypadkach ścieżki rezystancyjne wydają się być w dobrym stanie.

Czyszczenie

Potencjometry były czyszczone w dwóch etapach, najpierw delikatnym rozpuszczalnikiem, a następnie przemywaniem rozpuszczalnikiem, przy użyciu jedynie lekkiej mechanicznej pomocy miękkiej szczotki do samych metalowych styków. Szyny rezystancyjne są trwałe, ale ważne jest wykończenie powierzchni, dlatego nie należy stosować żadnych zabiegów, które mogłyby zarysować lub zniszczyć powierzchnię. Można użyć wacików kosmetycznych, jeśli zabrudzenie jest trudne do usunięcia, ale w tym konkretnym przypadku nie były one konieczne.

Wały i otwory zostały wyczyszczone alkoholem izopropylowym i podczas gdy potencjometr A nie miał widocznych pozostałości poprzedniego smaru, potencjometr B miał pozostałości gęstej i lepkiej substancji (prawie na pewno pozostałości oryginalnego smaru), która wyraźnie powodowała wrażenie oporu.

Wyniki operacji czyszczenia można zobaczyć na poniższym zdjęciu. Kontakty są teraz jasne, a ścieżki wolne od zanieczyszczeń i starych smarów.

Wybór smaru

Ustalono, że dwa produkty są odpowiednie do różnych zastosowań reprezentowanych przez te komponenty. Potencjometr A jest obsługiwany często i szybko się obraca, podczas gdy potencjometr B jest używany tylko na początku i na końcu sesji, z rzadkimi regulacjami.

Do potencjometru A wybrano smar Rheolube 716A firmy Nye ze względu na niską lepkość kinematyczną oleju bazowego, a do potencjometru B, gdzie dopuszczalna jest wyższa lepkość kinematyczna oleju bazowego, a działanie styku z metalowymi ślizgaczami, pierścieniami ślizgowymi i stykami przełącznika jest kluczowe wybrano smar Rheotemp 763G.

Właściwości smaru Rheotemp 763G w wysokich temperaturach nie będą testowane w sprzęcie, z którego pochodzi ten potencjometr, ale dają pewność, że działanie w temperaturze 40-50°C pozostanie niezmienne przez wiele lat.

Używając czystej miękkiej szczotki z syntetycznym włosiem, nowe smary nakładano w małych ilościach po kolei na każdy potencjometr, uważając, aby nie rozprowadzać smarów poza ścieżkę oporową.

Oto smar Rheolube 716A po nałożeniu na Potencjometr A:

Styk ślizgowy przetrał ścieżkę przez smar, ale nie spowodował rozsmarowania go na znaczną odległość od miejsca, w którym został nałożony.

Rheolube 716A można kupić w małych pojemnikach w naszym sklepie internetowym.

Oto smar Rheolube 763G po nałożeniu na tor potencjometru B i styki przełącznika:

Rheolube 716A na trzpieniach obu części.

Uwaga od Newgate Simms: Chociaż Rheolube 716A został zastosowany do smarowania trzpieni obu potencjometrów przez Inventors Emporium, zalecamy stosowanie smaru tłumiącego w celu skutecznej kontroli ruchu i poprawy chwytu podczas obracania. Rheolube 716A zapewnia lubrykację trzpienia ale optymalnym rozwiązaniem byłby smar tłumiący z serii Nyogel 774. Zapoznaj się z innym case study dotyczącym potencjometru we wzmacniaczu Yamaha.

Po nałożeniu smaru każdy potencjometr był następnie 10 razy wprawiony w ruch, aby równomiernie rozprowadzić smar na obszarze roboczym. Oba smary dobrze utrzymują się w wybranym obszarze z niewielkim nadmiarem na ślizgaczach.

Smary zapobiegną przedostawaniu się zanieczyszczeń na powierzchnię ścieżki oporowej i osadzaniu się substancji lotnych na metalowych stykach ślizgaczy. Jest to szczególnie ważne w przypadku potencjometru B, który ma bardziej otwartą konstrukcję i podczas pracy będzie ponownie narażony na zanieczyszczenie.

Ponowny montaż i testowanie

Potencjometry zostały następnie złożone i ponownie przetestowane, a wszelkie ślady szumów na stykach zostały wyeliminowane, jak pokazano poniżej.

Potencjometr A:
Chwyt potencjometru A zostało nieznacznie poprawiony, a szybkie wprawienie w ruch trzpienia nie spowodowało utraty kontaktu, jak pokazano w kolejnym teście, w którym potencjometr działa szybko od zatrzymania do zatrzymania:
Poszerzenie skali poziomej nie wykazuje oznak podnoszenia się kontaktu przy wysokich prędkościach obrotowych:

Potentcjometr B:

Potencjometr B pokazuje wyraźną poprawę parametrów elektrycznych w wyniku operacji czyszczenia, a chwyt został przekształcony dzięki użyciu Rheolube 716A w lekki i gładki ruch nowej części.

Potencjometry są bardzo trwałymi komponentami i jeśli są delikatnie czyszczone i lubrykowane odpowiednimi smarami, ich działanie może utrzymywać się przez dziesięciolecia.

Te dwa komponenty można teraz przywrócić do użytku, wiedząc, że zastosowane specjalistyczne smary ochronią je przed zużyciem i zanieczyszczeniem, aby mogły służyć niezawodnie przez wiele lat, zachowując walory użytkowe i wartość sprzętu.

Badanie to dobrze Obrazuje kluczową rolę smaru w tych krytycznych elementach mechanicznych i elektrycznych, o czym często się zapomina podczas serwisowania.

Rheolube 716A można kupić w małych pojemnikach w naszym sklepie internetowym.

Powiązane: Case study dotyczące potencjometrów we wzmacniaczu Yamaha

*Wszystkie oleje i smary mają niosą przynajmniej niewielkie ryzyko problemów z kompatybilnością z tworzywami sztucznymi i elastomerami. Skład chemiczny Rheolube 716A na bazie estrów wiąże się z wyższym ryzykiem spowodowania problemów z kompatybilnością. Aby uzyskać więcej informacji, zalecamy przeczytanie naszego artykułu na temat kompatybilności smarów z tworzywami sztucznymi i elastomerami.

Jeszcze raz dziękujemy Inventors Emporium za zgodę na publikację wyników ich projektu.

Rheolube 716A można kupić w małych pojemnikach w naszym sklepie internetowym.

Newgate Simms online shop