регистрация /  вход

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