Переменный конденсатор – принцип работы

В статье подробно рассмотрен переменный конденсатор: классификация, идентификация, структура и принцип работы. Для чего нужен этот компонент и как его проверить?

Что такое переменный конденсатор

Переменный конденсатор представляет собой конденсатор, емкость которого можно регулировать в пределах определенного диапазона. Когда относительная эффективная площадь или расстояние между электродами изменяется, емкость изменяется соответственно. Широко используются в качестве настраивающих, компенсирующих / корректирующих конденсаторов в различных настраивающих и колебательных цепях радио (например, радио, телевидения) или считывателей карт NFC / RFID. Состоит обычно из двух наборов пластин полюсов, изолированных друг от друга:

• Фиксированный набор – называется статором.
• Подвижный набор – называется ротором.

В практических применениях движущиеся пластины нескольких переменных конденсаторов могут быть установлены на одном вращающемся валу для формирования коаксиального (обычно известного как двойной, тройной и даже N серии).

Идентификация конденсатора

Обозначается на корпусе номером или комбинацией буквенно-цифровых кодов, иногда лентой. На этикетке компонента указаны различные параметры, включая значение емкости, номинальное напряжение и допуск.

Некоторые переменные конденсаторы не имеют единицы емкости. В этих случаях их единицы по умолчанию взяты из заданных значений и определяются эмпирически. В некоторых случаях используется трехзначная запись. Первые две цифры – это первые две цифры значения емкости, а третья – это множитель или число Os после второй цифры. Например, 103 означает 10000pF.

Некоторые типы используют WV или WVDC для обозначения номинального напряжения. Если не указано номинальное напряжение оно может быть определено на основе информации, предоставленной производителем. Допуски обычно выражаются в виде нескольких процентов, например ± 10%. Температурный коэффициент выражается в частях на миллион (ppm). Этот тип знака состоит из P или N и следующих чисел. Например, N750 означает отрицательный температурный коэффициент 750 ppm/°C, в то время как P30 означает положительный температурный коэффициент 30 ppm/°C. Метка NPO указывает, что как положительный температурный коэффициент, так и отрицательный температурный коэффициент равны 0, так что емкость не изменяется с температурой. Кроме того, некоторые типы отмечены цветными лентами.

а) Показывает графический символ, представляющий конденсатор с фиксированным значением в цепи. Оба типа обычно используются. В некоторых типах левая кривая на рисунке обычно представляет внешнюю пластину (то есть конец возле внешней упаковки). Этот конец обычно обозначается цветной полосой возле провода, соединенного с пластиной.

б) Показывает символ переменного конденсатора. Добавляется стрелка через пластину.

в) Небольшие триммерные конденсаторы обычно представлены символом справа. Стрелки указывают на переменные пластины.

Классификация переменных конденсаторов

Переменный конденсатор разделяется на воздушно-диэлектрический и твердотельный диэлектрический в соответствии с используемыми диэлектрическими материалами.

Воздушный диэлектрический

Электрод здесь состоит из двух комплектов металлических листов. Фиксированная группа представляет собой статор, а вращающаяся – ротор. Воздух используется в качестве среды между пластинами.

Когда подвижная часть поворачивается так, что ввинчивается в неподвижную, емкость является наибольшей; в противном случае, когда подвижная полностью выворачивается из неподвижной, емкость является наименьшей.

Воздушно-диэлектрические обычно используются в радиоприемниках, электронных приборах, высокочастотных генераторах сигналов, оборудовании связи и связанном электронном оборудовании. Конденсаторы со средой подачи воздуха подразделяются на одноконтактные и двухконтактные.

Твердотельный диэлектрический

Представляет собой лист слюды или пластиковую (полистирол и другие материалы) пленку в качестве среды между подвижной и неподвижной пластинами (подвижный элемент и неподвижный элемент представляют собой неправильные полукруглые металлические пластины). Корпус из прозрачного пластика. Его преимущества – небольшой размер и легкий вес; его недостатками являются большой шум и удобство ношения.

Твердотельные диэлектрические делятся на герметичные одноконтактные, герметичные двухсвязные (имеют два набора ротора, статора и диэлектрика, которые могут вращаться соосно и синхронно) и герметичные четырехсекционные (имеют четыре набора ротора, статора и диэлектрика).

Герметичные одноконтактные в основном используются в простых радиоприемниках или электронных приборах; герметичные с двойным подключением используются в транзисторных радиоприемниках и связанных с ними электронных приборах и электронном оборудовании; четырехконтактные обычно используются в AM/FM – радиодиапазонах.

Конденсаторная структура и принцип работы

Электроды любого переменного конденсатора состоят из двух наборов металлических пластин, изолированных друг от друга. Ниже представлен самый ранний воздушно-диэлектрический конденсатор, чтобы проиллюстрировать его структуру и принцип работы.

Как показано на рисунке, фиксированный набор из двух наборов электродов представляет собой неподвижную пластину, а вращающийся набор подвижную. Воздух используется в качестве среды между подвижной и неподвижной пластиной. Когда вращающиеся пластины вворачиваются в неподвижную – емкость является максимальной. Напротив, при вращении всех движущихся пластин из неподвижной – емкость является минимальной.

Переменные конденсаторы имеют длинную ручку, которую можно регулировать с помощью тянущего провода или циферблата. Поэтому воздушные диэлектрические переменные конденсаторы подразделяются на воздушные одноконтактные (называемые воздушными одноконтактными) и воздушные двухконтактные (называемые воздушными двухконтактными, они состоят из двух групп подвижных и фиксированных пластин, может быть коаксиальное синхронное вращение).

Что делает переменный конденсатор

Основной функцией переменного конденсатора является изменение и регулировка резонансной частоты цепи. Он широко используется при настройке и усилении, частотно-избирательных колебаниях и других схемах.

Резонансная схема

Как показано на рисунке, резонансная частота может быть изменена путем изменения емкости C в резонансном контуре LC. Резонансная частота обратно пропорциональна квадрату емкости, а формула имеет следующий вид:

Частота выбора колебаний

Конденсаторы следует использовать в генераторах для непрерывной регулировки частоты колебаний в определенном диапазоне. В схеме генератора высокочастотного сигнала отрегулируйте одноконтактный переменный конденсатор C, а его частоту выходного сигнала можно изменить при необходимости.

Тюнинг

Часто используется в цикле настройки радио для выбора станции. Как показано на рисунке ниже, эта схема является схемой ступени преобразования частоты супергетеродинного радиоприемника. Один из двух подключенных переменных конденсаторов C1, C1a подключен к выходной цепи антенны, а другой подключен к схеме генератора машины. Частота приема может быть изменена путем регулировки синхронного изменения двух подключенных мощностей C1. C2 и C3 – это тонко настраиваемые конденсаторы, которые используются для калибровки частоты входной цепи антенны и цепи локальных колебаний соответственно.

Триммерный конденсатор

Триммерный является разновидностью переменного, также его называют полупеременным; играет роль микрорегулировки. Изготовлен из двух комплектов небольших металлических пластин с диэлектрической прокладкой между ними. Полупеременные, как правило, не имеют ручек и могут быть отрегулированы только с помощью отверток. Поэтому они часто используются в местах, где частая регулировка не требуется: в качестве компенсационных или корректирующих в различных схемах настройки и генерации колебаний. В схемах наиболее важным требованием к триммерным является поддержание надежности заданной емкости.

Триммерные можно разделить на керамические и органические пленочные:

• Керамические состоят из двух пластин, изготовленных из серебряного фарфора. Нижняя представляет собой неподвижную, а верхняя подвижную пластины. Подвижная может вращаться вместе с валом. Поскольку площадь покрытая серебром на двух пластинах меньше полукруга, емкость может быть изменена при вращении вала.
• Органические тонкопленочные используют полиэфирную пленку в качестве среды; однослойные или многослойные люминофорные медные листы – в качестве неподвижных и движущихся пластин. Этот объем меньше, чем у триммерных на основе фарфора.

Как проверить переменный конденсатор

Емкость переменного конденсатора, как правило, очень мала и не может быть измерена мультиметром; но можно судить о наличии утечки между подвижной и неподвижной пластинами, как показано на рисунке ниже.

Расстояние между подвижной и неподвижной пластинами очень мало, и его легко закоротить, коснувшись ее. Это можно проверить и определить с помощью электрического блока мультиметра.

Во время теста вы должны надеть два измерительных провода мультиметра на ротор и статор и медленно вращать вал вперед и назад. Если стрелка измерителя всегда неподвижна, это указывает на отсутствие удара. Если стрелка указывает на 0 Ом при повороте на угол, это означает, что пластины соприкасаются.

После того как конденсатор ударит по пластине, сначала проверьте, является ли расстояние между подвижной и неподвижной пластинами равномерным. Если отдельные подвижные или неподвижные пластины оказываются перекошенными или деформированными, то это обычно вызвано воздействием внешних факторов, они выпрямляются с помощью тонкого лезвия. Если обнаружится, что один или два комплекта неподвижных пластин согнуты или отклонены в одну сторону, это может быть вызвано ослаблением неподвижной платы кронштейна резиновой платы или распайкой припоя на опоре с обоих концов неподвижной пластины.

Под электростатическим шумом понимается серия «шумов», которые появляются в динамиках радиоприемника, когда вал поворачивается во время настройки радиостанции. Если соединительный провод неподвижного элемента припаян и короткое замыкание не обнаружено, то мы говорим, что это электростатический шум, вызванный электростатическим эффектом.

Когда органический герметичный переменный конденсатор генерирует электростатический шум, вы можете подключить два контакта ротора и статора к источнику питания 12 В постоянного тока, а затем несколько раз повернуть ротор, чтобы устранить электростатический шум.