Конденсатор подстроечный с симметричным ротором (стр. 1 из 2)
МИНИСТЕСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Кафедра ПЭЭА
Работа
по дисциплине:
«Элементная база электронных аппаратов»
на тему:
«Конденсатор подстроечный с симметричным ротором»
Выполнил: Лысенко Т.Е.
Проверил: Свитенко В.Н.
Харьков 2008
Введение
Важной частью радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и бытовой в частности являются электрорадиоэлементы (ЭРЭ), которые лежат в их основе. По этой причине неразрывно связаны: качество РЭА и радиоэлементов. Основным этапом, на котором задаются параметры радиоэлементов, является этап проектирования. В ходе проектирования учитывается конструктивные и технологические факторы. Нужно выбрать правильный вариант конструкции, согласовав минимальные габаритные размеры и требуемые технические характеристики.
Задачей данного курсового проектирования является не только проектирование конкретного ЭРЭ, но и приобретение личного опыта разработки ЭРЭ. Курсовое проектирование должно научить студента самостоятельно работать, а также способствовать его самовоспитанию, так как творческое отношение к труду – важнейшее качество специалиста любой профессии, а развитие творческих способностей является объективной потребностью, диктуемой развитием науки и техники.
1. Анализ технического задания
1.1 Назначение
Подстроечные конденсаторы с симметричным ротором применяют при необходимости точной настройки системы пуш-пул или симметрично настроенных радиочастотных контуров очень малыми изменениями емкости. Эти конденсаторы конструируют таким образом, что при повороте ротора емкость каждой системы пластин увеличивается или уменьшается в одинаковой степени.
1.2 Условия эксплуатации
Разрабатываемый конденсатор относится к I климатической группе, используется в стационарной приемной радиоаппаратуре. В I группу входят радиодетали, которые подвергаются воздействию условий, не более суровых, чем обычные климатические условия. Для этой группы характерны изделия, используемые в портативном, ручном оборудовании средств связи, радиочастотные и другие кабели, измерительные приборы, телефонные шнуры, волноводы, штепсельные разъемы [2].
Таблица 1.1 – Климатические требования
| Воздействующий фактор | Группа I |
| Температура, 0С: рабочая хранения | От –55 до +55 От –65 до +71 |
| Давление, мм рт. ст: рабочее высота, м | 522 3048 |
| Влажность | 100% относительная влажность с конденсацией влаги на деталях |
| Механическая вибрация: циклы в секунду ускорение,g | 10-55 не применимо |
| Время жизни: при работе, ч при хранении, лет | 30000 5 |
Различают два случая применения подстроечных конденсаторов:
а) для подстройки, при которой конденсатор устанавливают на заданную величину емкости и закрепляют в таком положении;
б) для настройки, при которой необходимо периодическое изменение емкости.
1.3Требования к габаритам
Обеспечить минимальные габаритные размеры.
1.4 Параметры
1.4.1 Максимальная емкость – 50 пФ
1.4.2Минимальная емкость – 3,5 пФ
1.4.3Рабочее напряжение – 12 В
1.4.4Годововй выпуск – 5000 шт.
2. Обзор аналогичных конструкций
Одним из важнейших требований, предъявляемых к подстроечным конденсаторам, является плавность установки ёмкости и надежность фиксации, т.е. сохранение установленной ёмкости во времени и при ударах, вибрациях и других механических воздействиях. Ниже приведены наиболее характерные конструкции подстроечных конденсаторов.
Конденсатор, с вращающимся ротором, состоит из керамического основания, на котором укреплены статор и в специальном подшипнике ротор. Радиус ротора примерно 10 мм, зазор 0,2-0,25 мм. Подшипник и пружинный токосъём создают момент вращения до 500 г*см, что обеспечивает необходимое самоторможение ротора; в некоторых случаях конденсатор снабжают стопорным устройством.
Достоинством таких конденсаторов являются хорошие электрические характеристики, а недостатком – сложность изготовления, поэтому в основном их применяют в специальной РЭА.
Ряд конструкций конденсаторов такого типа нормализован. Наиболее употребительными являются конденсаторы типа КПВ и малогабаритные КПМ и КПВМ. Они выпускаются в нескольких конструктивных вариантах: обычного типа, с разделенным статором («бабочка»)- для использования в двухтактных схемах и дифференциальные.
Цилиндрические подстроечные конденсаторы имеют несколько конструктивных вариантов. Конденсаторы небольшой емкости (до 10-20 пФ) состоят из трубчатого статора и сплошного цилиндрического ротора, осевое перемещение которого осуществляется при помощи винта с большим шагом нареки. Конденсаторы большей ёмкости выполняются с твёрдым диэлектриком или имеют ротор и статор в виде нескольких коаксиальных цилиндров.
Основным недостатком таких конденсаторов является пониженная влагостойкость, обусловленная трудностью удаления влажного воздуха из внутренней полости конденсатора. Конденсаторы небольшой емкости этого типа особенно часто используются в УКВ диапазоне РЭА.
Шайбовые керамические подстроечные конденсаторы типа КПК являются конденсаторами общего применения, так как они относительно дешевы, имеют удовлетворительные электрические характеристики и небольшие размеры. Конденсаторы состоят из керамического основания - статора на котором укреплен вращающийся керамический диск – ротор. Обкладками служат слои серебра на статоре и роторе нанесенные методом вжигания. Промышленность выпускает несколько типов таких конденсаторов наибольшее применение из которых находит КПК-1. малогабаритный вариант такого конденсатора КПК-МП предназначен для использования в печатных схемах а КПК-МН – для навесного монтажа. ТКЕ таких конденсаторов –(200-800)*10-6 1/0С.
Пружинный подстроечный конденсатор состоит из двух металлических обкладок, укрепленных одна над другой на изоляционном основании. Верхняя пластина делается из пружинного материала и при помощи винта может приближаться или отдалятся от нижней пластины, изменяя тем самым емкость конденсатора. Во избежание короткого замыкания к нижней обкладке приклеивается тонкая изоляционная прокладка из слюды или полистирола. Такие конденсаторы достаточно просты в производстве, но отличаются большой нестабильностью, а поэтому применяются лишь в простейшей РЭА.
В простейшей РЭА находит широкое применение также очень дешевый проволочный подстроечный конденсатор, состоящий из куска изолированной проволоки длиной 2-3 см, диаметром 2*1,5 мм, на которой плотно намотана изолированная (ПЭВ) проволока диаметром 0,2-0,3 мм. Подгонка необходимой емкости производится откусыванием части намотки.
3. Выбор направления проектирования и основных конструкторских решений
Т.к. конденсатор подстроечный, то выбираем прямоемкостную зависимость изменения емкости от угла поворота пластин. Конденсатор рассчитан на однократную настройку, петому в качестве подшипника выбираем подшипник трения. В качестве токосъема применяется токосъем со скользящим контактом. В таких токосъемах переходное сопротивление скользящего контакта должно быть по возможности мало (меньше 0,01 Ом) и не изменяться в процессе эксплуатации и во времени. Сборка роторных и статорных пластин осуществляется при помощи шайб. Крепление к месту установки производится при помощи двух болтов М4. Роторные и статорные пластины крепятся на керамическом основании развальцовкой. Роторные и статорные пластины (толщиной 0,14 мм) изготовляются штамповкой из алюминия марки Амг5 (ГОСТ 21488-76) [4] т.к. алюминий хорошо обрабатывается штамповкой, имеет невысокое удельное электрическое сопротивление, устойчив к воздействию влаги, не дорогой. Роторные и статорные оси изготавливаются из бронзы марки БрБ2 (ГОСТ 493-54). Бронза БрБ2 имеет высокие упругие и механические свойства, хорошая пластичность, Значительное сопротивление усталости, высокая коррозионная стойкость. Физические характеристики приведены в таблице 3.1. В качестве диэлектрика между роторными и статорными пластинами используется фторопласт-4 толщиной 0,1 мм.
Таблица 3.1 - Физические характеристики бронзы марки БрБ2
| Физические характеристики материала | Значение |
| Удельное электрическое сопротивление r, мкОм*см | 6,8 |
| Твердость по Брикелю | 378 |
| Модуль упругости Е*104кгс/мм2 | 1,25 |
| Плотность, r г/см3 | 8,25 |
| Удельная теплопроводность k при 18 0С, Вт/(см*град) | 0,84 |
| Коэффициент линейного расширения 2*10-6 1/град | 16,6 |
| Предел прочности sВ, кг*с/мм2 | 42 |
Бронза БрБ2 имеет высокие упругие и механические свойства, хорошая пластичность, значительное сопротивление усталости, высокая корозионная стойкость.
4. Электрический и конструкторский расчеты
4.1 Минимальная емкость
В расчетах не имеет смысла рассчитывать минимальную емкость конденсатора, т.к. она слишком мала и на неё влияют многие факторы и расчетное значение отличается от полученного в процессе производства.
4.2 Максимальная емкость
В разрабатываемом конденсаторе имеются две секции одинаковой емкости. Выбираем последовательное их включение, в результате чего ёмкость каждой секции будет равна:
(4.1)где Сс – емкость одной секции;
С – емкость конденсатора.
4.3 Зазор между пластинами ротора и статора
Зазор d между пластинами ротора и статора рассчитывается по следующей формуле