Конструкція, основні параметри і характеристики підстроєчних конденсаторів

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

„КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Реферат

За темою:

«Конструкція, основні параметри і характеристики підстроєчних конденсаторів»

з дисципліни „Матеріали та компоненти РЕА”

кредитний модуль ВП-01, другий семестр

Виконав:студент гр РТ-41

Медвеєв І.С.

КИЇВ 2015

Зміст

Вступ

Визначення компонента. Класифікація компонента. Позначення компонента за нормативними документами в Україні (ДСТУ)

Будова і принцип дії компонента

Характеристики і параметри компонента

Області застосування компонента

Сучасні досягнення і перспективи розвитку компонента

Висновки

Вступ

Конденсатори змінної ємності є одним з найбільш важливих елементів сучасної радіоелектроніки. Вони широко застосовуються у вимірювальній апаратурі і в різних пристроях електронної техніки. До даного типу конденсаторів відносятся підстроєчні конденсатори (конденсатори напівзмінної ємності), ємність яких встановлюють тільки в ході налаштування апаратури при випуску її з виробництва.

Таким чином, в процесі експлуатації їх ємність вже не змінюється. Перенастроювання конденсатора можливе тільки при ремонті даної апаратури.

Можливість встановлення ємності компонента тільки в процесі настройки призводить до спрощення конструкції і зниження кількості циклів регулювання в порівнянні з змінними конденсаторами.

Підстроєчні конденсатори часто іменуються триммерами. Такі компоненти можуть бути використані в схемах з плавною зміною частоти для компенсації розкиду початковій ємності схеми, для установки необхідної величини ємнісного зв'язку, для настройки контурів на необхідні фіксовані частоти, для компенсації відхилень параметрів елементів схеми та ін.

Принципом роботи конденсатора вважається здатність зберігати електричний заряд, тобто заряджатися і в потрібний момент розряджатися. Наприклад в коливальному контурі радіоприймача або передавача, коли він з'єднаний (як правило паралельно, але може і послідовно) з котушкою індуктивності. При такому з'єднанні виходить, що на пластинах конденсатора періодично відбувається зміна полярності. Спочатку одна пластина заряджається позитивним зарядом, а друга негативним. Після того, як він зарядиться повністю, він починає розряджатися. Після повного розряду він починає заряджатися в зворотному напрямку. Та пластина, що була з позитивним зарядом, заряджається негативним, а інша - позитивним. Так до повного заряду і знову розряду. На цьому принципі роботи конденсатора заснована робота всіх генераторів аналогових приємопередавальних пристроїв.

Визначення компонента. Класифікація. Позначення за нормативними документами в Україні (ДСТУ)

конденсатор підстроєчний нормативний позначення

Конденсатор - дискретний радіокомпонент, що складається із металевих обкладок, розділених діелектриком і характеризується зосередженою ємністю, тобто здатністю накопичувати на своїх обкладках заряди під час прикладання напруги.

Конденсатори поділяються:

1) За призначенням: загального призначення (низькочастотні і високочастотні); спеціального призначення (високовольтні, перешкодоподавляючі, імпульсні, дозиметричні та ін.).

2) За функціями: розділяючі, ємності зв'язку, блокіруючі та фільтруючі ємності.

3) За характером зміни ємності: постійні, змінні, підстроєчні.

4) За способом монтажу: для друкованого та начіпного монтажу, мікромодулей та мікросхем.

5) За видом діелектрика конденсатори поділяються на групи:

a) з газоподібним діелектриком (повітряні, газонаповнені, вакуумні);

b) з рідинним діелектриком;

c) з твердим неорганічним діелектриком (керамічні, склокерамічні, склоемалеві, склоплівкові, тонкошарові з неорганічних плівок, слюдяні);

d) з твердим органічним діелектриком (паперові, металопаперові, фторопластмасові, поліетиленфталатні);

e) з оксидним діелектриком (електролітичні, оксидно-напівпровідникові, оксидно-металеві), які виконані із використанням алюмінію, титану, ніобію, сплавів танталу та ніобію.

Промисловістю випускаються змінні та підстроювальні конденсатори з повітряним, твердим неорганічними (керамічним, слюдяним) та органічними (полістироловим, поліетиленовим та ін.) діелектриками. Змінні конденсатори мають ручку, за допомогою якої обертається рухома частина. В підстроювальних конденсаторах рухома частина, як правило, має шліц для її обертання викруткою, і конструкція рухомої частини спрощена.

Конденсатори підстроювання -- ємність яких змінюється при разовому чи періодичному регулюванню і не змінюється в процесі функціонування апаратури. Їх використовують для підлаштування та вирівнювання початкових ємностей сполучених контурів, для періодичного підлаштування та регулювання ланцюгів схем, де потрібна незначна зміна ємності.

Маркування конденсаторів може бути літерно-цифровим, яке включає умовне позначення (тип) конденсатора, номінальну напругу, ємність, відхилення ємності, групу ТКЄ, місяць та рік виготовлення.

Кодоване значення ємності містить 3-4 знаки. Літера коду позначає десяткову крапку. Номінальну ємність 0…999пФ виражають в пікофарадах з позначенням літерою «p» (наприклад, 150p); від 1000 до 999999 пФ -- в нанофарадах з позначенням літерою «n» (наприклад, n150); від 1 до 999 мкФ -- в мікрофарадах з позначенням літерою «м» (наприклад, 1м5); від 1000 до 999999 мкФ -- в міліфарадах з позначенням літерою «m» (наприклад m100); більше цього значення -- у фарадах з позначенням літерою «F».

Ємність підстроєчних конденсаторів вказують на їх корпусах у вигляді дробового числа, де чисельник - найменша, а знаменник - найбільша ємність даного конденсатора. Якщо, наприклад, на конденсаторі вказано 6/30, то це значить, що найменша його ємність 6 пФ, а найбільша 30 пФ. Підстроєчні конденсатори зазвичай мають найменшу ємність 2-5 пФ, а найбільшу до 100-150 пФ.

Після значення номінальної ємності конденсатора вказується кодова літера відхилення ємності, за нею -- кодова літера групи ТКЄ. Так, 33pKL означає, що конденсатор має ємність 33 пФ з допуском ±10 % та температурною нестабільністю -- 75·10?6K?1. Далі може бути вказана кодова літера номінальної напруги.

Як і звичайні конденсатори, змінні і підстроечні позначаються літерою С з цифрою, що означає порядковий номер конденсатора за схемою (рис1).. Поруч через три крапки вказуються мінімальна та максимальна ємність конденсатора. При цьому позначення пФ може опускатися, якщо значення ємності не дуже маленьке (одиниці) і не дробове. Зазвичай змінні конденсатори можуть змінювати ємність від одиниць до десятків або сотень пікофарад.

Рис 1

Будова і принцип дії компонента

Одним з найважливіших вимог, що пред'являються до підлаштування конденсаторів, є плавність установки ємності і надійність фіксації, тобто збереження встановленої ємності в часі і при ударах, вібраціях та інших механічних впливах. Нижче наведені найбільш характерні конструкції підстроювальних конденсаторів.

А) Конденсатор з обертовим ротором складається з керамічного підстави, на якій укріплені статор і в спеціальному підшипнику ротор. Радіус ротора приблизно 10 мм, зазор 0,2-0,25 мм. Підшипник і пружинний струмознімач створюють момент обертання до 500 г * см, що забезпечує необхідне самоторможіння ротора; в деяких випадках конденсатор постачають стопорним пристроєм.

Перевагою таких конденсаторів є хороші електричні характеристики, а недоліком - складність виготовлення, тому в основному їх застосовують у спеціальній РЕА.

Б) Циліндричні підстроєчні конденсатори мають кілька конструктивних варіантів. Конденсатори невеликої ємності (до 10-20 пФ) складаються з трубчастого статора і суцільного циліндричного ротора, осьове переміщення якого здійснюється за допомогою гвинта з великим кроком. Конденсатори більшої ємності виконуються з твердим діелектриком або мають ротор і статор у вигляді декількох коаксіальних циліндрів.

Основним недоліком таких конденсаторів є знижена вологостійкість, обумовлена труднощами видалення вологого повітря з внутрішньої порожнини конденсатора. Конденсатори невеликої ємності цього типу особливо часто використовуються в УКХ діапазоні РЕА.

В) Шайбові керамічні конденсатори підстроєння типу, КПК є конденсаторами загального застосування, так як вони відносно дешеві, мають задовільні електричні характеристики і невеликі розміри. Конденсатори складаються з керамічної підстави - статора на якому укріплений обертовий керамічний диск - ротор. Обкладками служать шари срібла на статорі і роторі нанесені методом вжигания. Промисловість випускає кілька типів таких конденсаторів найбільше застосування з яких знаходить КПК-1. малогабаритний варіант такого конденсатора КПК-МП призначений для використання в друкованих схемах а КПК-МН - для навісного монтажу.

Г) Пружинний підстроєчний конденсатор складається з двох металевих обкладок, укріплених одна над іншою на ізоляційній підставці. Верхня пластина робиться з пружинного матеріалу і за допомогою гвинта може наближатися або віддаляться від нижньої пластини, змінюючи тим самим ємність конденсатора. Щоб уникнути короткого замикання до нижньої обкладанні приклеюється тонка ізоляційна прокладка з слюди або полістиролу. Такі конденсатори досить прості у виробництві, але відрізняються великою нестабільністю, а тому застосовуються лише в найпростішій РЕА.

У простій РЕА знаходить широке застосування також дуже дешевий дротяний підстроєчний конденсатор, що складається зі шматка ізольованого дроту довжиною 2-3 см, діаметром 2 - 1,5 мм, на якій щільно намотаний ізольований дріт діаметром 0,2-0,3 мм. Підгонка необхідної ємності виробляється відкусуванням частини намотки.

Характеристики і параметри компонента

1) С_ном - номінальна ємність, яка вказана на маркуванні, у супровідній документації і відповідає одному з рядів: Е3, Е6, Е12, Е24. Цифра після літери Е вказує кількість чисел у декаді даного ряду. Кратні або часткові значення одержуються множенням чисел ряду на множник 10ⁿ, де n - ціле число.

2) С_ф - фактична ємність - це ємність, виміряна при даній температурі та визначеній частоті.

3) ?С_ном - допустиме відхилення ємності, зазвичай дається у відсотках.

?С_ном відповідають ряду: ± 0,1; ± 0,25; ± 0,5; ± 1; ± 2; ± 5; ± 10; ± 20; ± 30;

4) ТКЄ - температурний коефіцієнт ємності характеризує зміну значення ємності в залежності від температури. В залежності від матеріалу діелектрика ТКЄ може бути позитивним, нульовим або негативним. Його значення вказується в маркуванні конденсатора за допомогою літер та цифр або кольорового коду.

5) За значенням номінальної напруги розрізняють конденсатори високої та низької напруги. Конденсатори з діючим значення номінальної напруги , з номінальною постійною напругою відносять до конденсаторів низької напруги. Конденсатори з більшим значення номінальної напруги відносять до конденсаторів високої напруги.

6) Значення активних втрат є найважливішою характеристикою режиму роботи конденсатора. Тангенс кута втрат визначається як відношення активної потужності конденсатора Р до його реактивної потужності Q при синусоїдній напрузі певної частоти, тобто .

7) L_особ - особиста індуктивність - (найбільша у паперових конденсаторів, найменша у в.ч. керамічних);

8) Надійність І_СР=(0,15...0,8)Ч10^-6 1/ч. Зменшується приблизно у 2 рази при збільшенні Т на 8…150С.

9) Для змінних та підстроювальних конденсаторів важливі максимальна С_макс та мінімальна С_мін ємності, коефіцієнт перекриття по ємності (рис 2) ,

Області застосування компонента

Конденсатори знаходять застосування практично у всіх областях електротехніки.

Конденсатори (спільно з котушками індуктивності та / або резисторами) використовуються для побудови різних ланцюгів з частотно-залежними властивостями, зокрема, фільтрів, ланцюгів зворотного зв'язку, коливальних контурів і т. п.

При швидкому розряді конденсатора можна отримати імпульс великої потужності, наприклад, в фотоспалахах, імпульсних лазерах з оптичним накачуванням, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона та ін.

Так як конденсатор здатний тривалий час зберігати заряд, то його можна використовувати в якості елемента пам'яті або пристроя зберігання електричної енергії.

У промисловій електротехніці конденсатори використовуються для компенсації реактивної потужності і в фільтрах вищих гармонік.

Розрізняють два випадки застосування підстроювальних конденсаторів:

а) для підстроювання, при якій конденсатор встановлюють на задану величину ємності і закріплюють у такому положенні;

б) для настройки, при якій необхідно періодична зміна ємності.

Сучасні досягнення і перспективи розвитку компонента

Компанія Temex-Ceramics є одним з провідних світових виробників ВЧ і СВЧ пасивних компонентів, що застосовуються в телекомунікаціях, медичному та промисловому обладнанні, військовій і аерокосмічній апаратурі та ін. В даний час, удосконалення технологій і розвиток потенціалу компанії ведеться в одному з найважливіших напрямків - виробництві багатошарових керамічних (високовольтних, високотемпературних, високочастотних) і підстроєчних конденсаторів з повітряним, керамічним або сапфіровим діелектриком.

Підстроєчні керамічні конденсатори можуть використовуватися в космічному приладобудуванні, радіоприймальних і передавальних пристроях, телевізійних і відеосистемах та ін. Такі компоненти відрізняються насамперед поліпшеними питомими характеристиками. Зокрема, тримери, призначені для поверхневого монтажу (SMD), являють собою компоненти, застосовувані в електричних схемах, де розмір і технічне виконання є особливо важливими параметрами. Наприклад, герметизована серія підстроєчних SMD конденсаторів з алюмінієвим корпусом характеризується стійкістю до жорстких дій навколишнього середовища, а також механічною та електричною міцністю. Крім того, конструкція корпусу конденсатора захищає його від проникнення всередину флюсу або знежирюючого розчину при пайці. Робочий діапазон частот таких компонентів не перевищує 2 ГГц. Мініатюрні тримери характеризуються високою добротністю, стабільністю електричних характеристик протягом всього терміну служби виробу.

Підстроєчні конденсатори з сапфіровим діелектриком. При виборі діелектрика для високоточних підстроювальних конденсаторів у багатьох розробників особливий інтерес представляє сапфір. Тримери із сапфіровим діелектриком характеризуються високою добротністю, досить низьким значенням температурного коефіцієнта, великим терміном служби і забезпечують відсутність шумів при налаштуванні обладнання. Крім того, такі конденсатори мають досить велику ємність, при невеликих розмірах корпусу, що дозволяє їх активно використовувати в бездротових засобах зв'язку, в електричних схемах СВЧ-пристроїв різного призначення. Завдяки ізоляційним властивостям діелектричного матеріалу і досить міцній конструкції корпусу в тримерах досягаються високі значення напруги електричного пробою.

Високовольтні підстроєчні конденсатори. Компанія Temex-Ceramics розробила спеціальну серію немагнітних високовольтних підстроєчних конденсаторів на основі тефлонового і сапфірового діелектрика, які знаходять широке застосування в медицині, приладах, що працюють на основі магнітно-ядерного резонансу та ін. Оскільки до матеріалів з немагнітними властивостями висуваються жорсткі вимоги, всі вироби відповідають директиві RоHS.

Висновки

Кондесатори - важлива та невід'ємна частина електронного пристрою. Вони бувають різних типів та розмірів, залежно від галузі їх застосування. Ми розглянули їхню будову, принцип дії та характеристики і з'ясували, що підстроєчні конденсатори набувать широкого попиту в наш час. Вони знайшли своє застосування у численних галузях техніки та науки. Певно, що без них не можливо уявити жоден сучасний мультимедійний пристрій. Важливу роль відіграє подальший розвиток та розробка цієї важливої ланки електроніки. Адже всі ми прагнемо жити в майбутньому, де пануватимуть високі та дешеві технології.

Размещено на Allbest.ru