Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

pencil
Узнай стоимость на индивидуальную работу!
icon Цены в 2-3 раза ниже
icon Мы работаем
7 дней в неделю
icon Только проверенные эксперты

Конденсатор переменной мкости

Тип Реферат
Предмет Коммуникации и связь
Просмотров
1156
Скачиваний
110
Размер файла
60 б
Поделиться

Конденсатор переменной мкости

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра ПЭЭА

Курсовой проект

Дисциплина: “Элементная база ЭА”

Тема проекта: “Конденсатор переменной ёмкости (минимальная ёмкость, Сmin-10 пФ; максимальная ёмкость, Сmax – 225 пФ; рабочее напряжение, Uраб – 150 В; закон изменения ёмкости – прямоволновой)”

Разработал: Руководитель проекта

ст. гр. ТЗТм-05-1 Григорьева О.В.

2009


СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ технического задания

1.1 Исходные данные

1.2 Выбор конструкции КПЕ

2. Анализ аналогичных конструкций

3. Электрический и конструктивный расчёт

3.1 Выбор числа и геометрических размеров пластин

3.2 Определение формы и размеров пластин

3.3 Вычисление температурного коэффициента ёмкости

4. Расчёт контактной пружины

Паспорт

Заключение

Список литературы

Приложения


ВВЕДЕНИЕ

Современная радиоэлектроника является мощным средством научно-технического прогресса. Методы и средства радиоэлектроники проникли во все отрасли науки и техники, они находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, в военном деле, в культуре и в быту. Современная радиоэлектроника – это комплекс областей науки и техники, включающий наряду с радиотехникой и электронной техникой оптоэлектронику, рентгеноэлектронику, гамма – электронику и другие.

ХХ столетие, и особенно его вторая половина, ознаменовалась для радиотехники бурным её развитием как по количеству, так и по качеству и сложности функций, выполняемых радиотехническими системами и средствами. Потребности развивающейся радиотехники способствовали развитию электронной техники, и напротив, появление новых электронных приборов, в особенности сверхвысокочастотных и квантовых электронных приборов: магнетронов и клистронов, ламп бегущей и обратной волны, лазеров, мазеров и др., привело к резкому расширению возможностей радиотехники, к освоению СВЧ – диапазонов электромагнитных волн. Всё шире применяются радиотехнические методы для задач, не связанных с излучением электромагнитных волн. Поэтому понятие «радиотехника» стало заменяться более широким понятием «радиоэлектроника».

Из всего разнообразия радиоэлектронных средств (РЭС) в большинстве случаев возникает необходимость в элементах, способных изменять свою ёмкость в зависимости от какого-то внешнего параметра. Наиболее часто изменение ёмкости необходимо для изменения резонансной частоты контура, в состав которого входит элемент. Существует несколько типов таких элементов, одним из которых является конденсатор переменной ёмкости (КПЕ), рассматриваемый в данной работе.


1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

1.1 Исходные данные

Минимальная ёмкость, Сmin, пФ 10

Максимальная ёмкость, Сmax, пФ 225

Рабочее напряжение, Uраб, В 150

Температурный коэффициент ёмкости, єС-1 45·10-6°с

Рабочий угол, 180

Закон изменения ёмкости прямоволновый

Программа, шт. 50000

Условия эксплуатации по ГОСТ 15150-69

По условиям ТЗ проектируемый конденсатор предназначен для работы в РЭА, относящихся по ГОСТ 15150-69 ко второй группе. Это стационарная аппаратура, предназначенная для работы на открытом воздухе или в отапливаемых наземных или подземных сооружениях. Значения дестабилизирующих факторов для РЭА этой группы приведены в таблице (3. табл 3.11).

1.2 Выбор конструкции КПЕ

В ТЗ не обговорены требования к габаритам и массе предложенного к разработке КПЕ. Об отсутствии жестких требований говорит и место его установки – стационарная аппаратура. В связи с этим можно применить воздух в качестве диэлектрика, что позволит сконструировать конденсатор с более высокими качественными показателями по сравнению с конденсаторами с твёрдым диэлектриком. В следующем разделе будут рассмотрены разнообразные варианты конструкций КПЕ и выбраны наиболее подходящие для получения оговоренных в ТЗ характеристик.


2. АНАЛИЗ АНАЛОГИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Кроме КПЕ, плавное изменение ёмкости обеспечивают такие элементы, как варикапы и вариконды. Это так называемые конденсаторы переменной ёмкости с электрически управляемой ёмкостью.

Варикапы изменяют свою ёмкость в зависимости от приложенного обратного смещения p-n перехода. Они обладают массой полезных свойств, таких, как малые размеры, высокая добротность и стабильность, но при этом не обеспечивают требуемый в некоторых случаях диапазон изменения ёмкости (точнее коэффициент перекрытия по ёмкости) . В результате чего применяются в основном в диапазоне УКВ и на более высоких частотах, а также в схемах, где не требуется большое изменение ёмкости.

В варикондах под действием приложенного постоянного смещения изменяется диэлектрическая проницаемость материала между обкладками. Они имеют коэффициент перекрытия по ёмкости от 2 до 5, но обладают низкой температурной стабильностью ёмкости и не обеспечивают требуемый закон её изменения.

Конденсаторы переменной ёмкости с механическим управлением между собой различаются видом диэлектрика (твёрдый, жидкий или газообразный) и способом задания функциональной зависимости изменения ёмкости от угла поворота (конденсаторы с фигурными пластинами ротора или с вырезом в статорных пластинах).

Воздух по сравнению с твёрдыми и жидкими диэлектриками обладает рядом положительных свойств: ничтожными потерями, малой проводимостью, независимостью диэлектрической проницаемости от частоты и малой зависимостью от температуры, влажности и давления.

К недостаткам воздуха, как диэлектрика следует отнести малые значения диэлектрической проницаемости и пробивного напряжения, что влияет на габаритные размеры КПЕ.

Перечисленные положительные свойства воздуха как диэлектрика позволяют создать наиболее простые конструкции конденсаторов с высокими техническими характеристиками. Исходя из этого- в проектируемом КПЕ в качестве диэлектрика будет использоваться воздух.

У конденсаторов с переменным радиусом выреза в статорной пластине пластины ротора имеют более жесткую конструкцию, что даёт существенное преимущество только для прямочастотного закона изменения ёмкости. Для прямоволновой зависимости такое конструктивное решение является нецелесообразным.


3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

3.1 Выбор числа и геометрических размеров пластин

Суммарное число пластин конденсатора выбирается с учётом того, что суммарная длинна секции должна быть приближённо равна радиусу пластины ротора и суммарная длина КПЕ не должна превышать заданное в ТЗ значение.

Ориентировочно число пластин можно выбрать по таблице (1. табл. 3-8). Принимаем число пластин N = 10

Величина зазора между пластинами ротора и статора выбирается с учётом требований электрической прочности, точности, температурной стабильности, габаритных размеров и производственно-технических соображений.

При амплитуде переменного напряжения на конденсаторе Uраб величину требуемого зазора (мм) для получения необходимой электрической прочности можно найти из следующего выражения:

d = Uраб/(500ч700), (3.1)

где Uраб – максимальное рабочее напряжение, В;

500ч700 – допустимая напряжённость поля, В/мм.

dmin = 150/700 = 0,214 мм

dmax =150/500 = 0,30 мм

При большом зазоре увеличивается электрическая прочность, увеличивается температурная стабильность, но увеличиваются и габаритные размеры КПЕ. Маленький же зазор даёт плохие стабильность и электрическую прочность при малых габаритных размерах. В связи с этим с этим выбираем d = 0,3мм, считая это значение оптимальным с точки зрения отношения характеристик и габаритных размеров.

Для предотвращения короткого замыкания между роторными и статорными пластинами в статорных пластинах делается вырез. Его радиус определяется с учётом зазора d и радиуса оси rоси = dоси/2 =4/2 = 2 мм по формуле:

r0 = rоси+(2ч3)d = 2+(2ч3)·0,3 = 2.5ч2.75 мм

Выбираем максимальное значение r0 =2.75 мм, так как при таком радиусе уменьшается значение паразитной ёмкости.

3.2 Определение формы и размеров пластин

Прямоволновая зависимость ёмкости от угла поворота математически описывается функцией

С = (aφ + b)2, (3.2)

где a = (- )/180;

b = Сmin ;K= ;

φ – угол поворота ротора.

N – общее число пластин статора и ротора

Зависимость радиуса ротора от угла поворота для получения необходимой функциональной зависимости описывается следующим выражением:


R = , (3.3)

где d – зазор между пластинами, см;

k – постоянная ;

r0 – радиус выреза в пластине статора;

φ – угол поворота.

Вычислим значения коэффициентов a и b:

a = ( -)/180 = 0,06

b =10;

Расчёт R произведём при помощи пакета прикладных программ Excel. Результаты работы программы (с шагом 10є) приведены в таблице 3.1.

φ ,°020406080
R,мм7,648,038,48,769,1
φ,°100120140160180
R,мм9,49,7510,0610,3510,65

Средний радиус пластин ротора определяем как среднее арифметическое сведённых в таблицу значений и равен R=9,214

Длина секции определяется по формуле:

l0 = hплN + d (N-1), (3.5)

где hпл – толщина пластины (выбираем hпл = 0,6мм);

N – суммарное число пластин в секции;

d – зазор между пластинами ротора и статора, мм.

l0 = 0,3·10 + 0,6·9 = 8,7 мм

Отношение l0/Rср = 0,94 близко к 1, что подчиняется приведённым выше требованиям (l0 ≈ Rср).

3.3 Вычисление температурного коэффициента ёмкости

При изменении температуры воздуха изменяются как физические, так и геометрические размеры (s и d) конденсатора, что приводит к изменению ёмкости. Ёмкость КПЕ состоит из двух составляющих: постоянной (представляет собой минимальную ёмкость Сmin, величина которой не зависит от положения ротора) и переменной Спер, величина которой изменяется при перемещении ротора. Каждая из этих емкостей имеет свой определённый ТКЕ.

Минимальная ёмкость образуется как сумма емкостей через твёрдый диэлектрик и воздух между деталями, находящимися под разными потенциалами. В общем виде можно сказать, что

ТКЕmin = (3.6)

Так как ёмкость через диэлектрик составляет значительно меньшую часть, чем ёмкость через воздух, то можно приближённо считать это значение равным 20·10-6 єС (ТКЕ для воздуха).

Температурный коэффициент переменной части ёмкости можно вычислить, используя формулу

ТКЕ = ТКЕв+ ТКSa, (3.6)

где ТКSa и ТКd – температурные коэффициенты активной площади пластин и зазора соответственно.

обуславливается температурным коэффициентом линейного расширения материала αмп, из которого они сделаны и относительным перемещением секций ротора и статора, вызванными температурным коэффициентом линейного расширения материала корпуса αмк, т.е.

ТКSa = ТКSs ± ТКSl, (3.8)

где ТКSs– температурные коэффициенты активной площади пластин, обусловленные αмп и αмк соответственно.

Тогда

ТКSs = ΔS/(S·Δt) = 2 αмп·SΔt/(S·Δt) = 2 αмп , (3.9)

а ТКSl будет определяться при колебаниях температуры окружающей среды по изменению расстояния между ротором и статором. В связи с тем, что пластины и корпус выполнены из одного материала, можно допустить, что изменение активной площади пластин довольно мало и ТКSl можно пренебречь.

Подставив значение коэффициента линейного расширения для инвара в (3.9), получим:

ТКSs = 2·0,9·10-6 = 1,8·10-6 єС-1

Теперь найдём ТКSa из выражения (3.8):

ТКSa = 1,8·10-6 + 0 = 1,8·10-6 єС-1

Для нахождения воспользуемся формулой:

ТКSd = (αмоl - 2 αмоd) / (l – 2dп), (3.10)

где d = 0,5(l – 2dп) – величина зазора, мм;

dп – толщина пластины, мм;

l – расстояние между пластинами ( по средней линии), мм;

αмоl и αмоd – температурные коэффициенты линейного расширения материала оси и пластин соответственно, єС-1.

Подставим численные значения:

d = 0,5(1-2·0,3) = 0,2мм

ТКSd = (4,5·-2·0,9·0,3) / (1-2·0,6) = 10·10-6 єС-1,

Просуммировав все составляющие, сначала получим значение ТКЕ переменной составляющей ёмкости

ТКЕ = 20·10-6 + 1,8·10-6 + 10·10-6 = 31,8·10-6 єС-1,

а затем и общее ТКЕ:

ТКЕ = ТКЕ + ТКЕmin = 31,8·10-6 + 20·10-6 = 51,8·10-6 єС-1

Разработанная конструкция конденсатора удовлетворяет требованиям ТЗ по стабильности.


4. РАСЧЕТ КОНТАКТНОЙ ПРУЖИНЫ

В качестве материала для изготовления контактной пружины будем использовать Бронзу Бр. КМц 3-1 (ГОСТ 493-54).

Определим необходимое контактное усилие, исходя из условия обеспечения требуемой активной составляющей переходного сопротивления Rп по формуле:

,

где –коэффициент, учитывающий способ, чистоту обработки и состояние поверхности контактных элементов (для очень грубых поверхностей =3); –поверхностная твердость по Бринеллю (выбираем по более мягкому материалу); b–коэффициент, зависящий от характера деформации, вида и формы зоны контактирования (b=2).

Н

Толщину контактного элемента рассчитаем по формуле:

где –коэффициент запаса (=48); –средний прогиб; –допустимое напряжение на изгиб; E–модуль упругости первого рода.

мм

По сортаменту на используемый материал полученное значение толщины округлим до ближайшего табличного значения =0,2 мм.

ПАСПОРТ

Минимальная ёмкость, Сmin, пФ 10

Максимальная ёмкость, Сmax, пФ 225

Рабочее напряжение, Uраб, В 150

Число секций 2

Температурный коэффициент ёмкости, єС-1 45·10-6

Рабочий угол, 180

Диаметр оси, мм 4

Закон изменения ёмкости КПЕ прямоволновый

Крепление снизу

Программа, шт. 50000

Условия эксплуатации по ГОСТ 15150-69


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был произведен расчет переменного конденсатора с прямоволновой зависимостью. Данный конденсатор переменной емкости предназначен для использования в бытовой аппаратуре и в радиоприемной аппаратуре (в УКВ диапазоне).

В техническом задании для проектирования данного конденсатора были предъявлены противоречивые требования: минимальные размеры конструкции и сравнительно низкий температурный коэффициент емкости (°С-1), значит выбираем материалы с максимально близкими ТКЕ, и конструкцию, которая бы обеспечивала и достаточно низкий ТКЕ, и малые габариты конденсатора.

Ось ротора и статора будем делать из одного материала, из керамики с ТКЕ = 4,5-6×10-6, °С-1.

Для реализации прямоволновой зависимости были рассчитаны радиусы пластин ротора в зависимости от угла поворота.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Волгов В.А. Детали и узлы РЭА. –М.: Энергия. 1977. –656 с.

2 Устройства функциональной радиоэлектроники и электрорадиоэлементы: Конспект лекций. Часть I / М.Н. Мальков, В.Н. Свитенко. – Харьков: ХИРЭ. 1992. – 140 с.

3 Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/ Под редакцией Р.Г. Варламова. – М.: Сов. Радио. 1980. – 480 с.

4 Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа. 1986. – 339 с.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Экономика
Маркетинг
Информатика
icon
109826
рейтинг
icon
2701
работ сдано
icon
1237
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
103717
рейтинг
icon
5277
работ сдано
icon
2375
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
74482
рейтинг
icon
1858
работ сдано
icon
1172
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
48 882 оценки star star star star star
среднее 4.9 из 5
Нвгу
Отличный реферат! Тема раскрыта, оформление на уровне. Обязательно, обращусь ещё к данному...
star star star star star
Гжельский Государственный Университет
Юлия Юрьевна выполнила все очень быстро и качественно. Никаких нареканий)
star star star star star
УдГУ
Не первый раз сотрудничаем. Работа выполнена раньше срока, претензий нет. Обязательно обра...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Прямо сейчас

Контрольная, Высшая математика

Срок сдачи к 5 дек.

только что

Кр. работа по бюджетной системе РФ. Небольшой конспект и тест.

Контрольная, бюджетная система РФ

Срок сдачи к 14 дек.

только что

формирование и оформление дел. Организация их архивного хранения.

Курсовая, документоведение

Срок сдачи к 29 дек.

только что

15 стр тема: Методы выполнения электрических...

Курсовая, проектирование цифровых устройств

Срок сдачи к 5 дек.

1 минуту назад

Топографо-геодезические работы в строительстве

Реферат, Геодезия

Срок сдачи к 7 дек.

2 минуты назад

Сделать презентацию по Республике Коми

Презентация, конституционное право

Срок сдачи к 8 дек.

2 минуты назад

выполнить 4 задания

Контрольная, Метрология, стандартизация и сертификация

Срок сдачи к 6 дек.

2 минуты назад

Нужно составить отчет о планировании времени

Решение задач, Планирование и прогнозирование

Срок сдачи к 7 дек.

3 минуты назад

Кр. работа по фин. планированию. Конспект задачка и тест.

Контрольная, Финансовое планирование и бюджетирование

Срок сдачи к 14 дек.

3 минуты назад

Вариант 555

Решение задач, прикладная механика

Срок сдачи к 8 дек.

3 минуты назад

Сравнительная оценка трудовых ресурсов стран и регионов мира

Другое, География 10 класс

Срок сдачи к 9 дек.

3 минуты назад

Решить 3 задачи

Решение задач, Основы строительных конструкций

Срок сдачи к 12 дек.

4 минуты назад

Решить 4 задачи (где штрих код задача простая)

Контрольная, Метрология, стандартизация и сертификация

Срок сдачи к 7 дек.

4 минуты назад

Решение задач по астрономии

Решение задач, Астрономия

Срок сдачи к 7 дек.

5 минут назад

Написать реферат

Реферат, Английский язык

Срок сдачи к 12 дек.

6 минут назад

Конституция 1936 г.: декларация и реальность

Доклад, История

Срок сдачи к 14 дек.

7 минут назад

тест

Тест дистанционно, Инженерное предпринимательство, инженерия

Срок сдачи к 5 дек.

8 минут назад

Помочь сделать преобразования задачи и частично решить

Решение задач, Оптимальное управление, экономика, менеджмент

Срок сдачи к 8 дек.

9 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно