Как сделать переменный конденсатор своими руками
При изготовлении лампового усилителя мощности для любительской радиостанции, особенно если это радиостанция первой категории, одной из основных трудностей является приобретение КПЕ с большим зазором между пластинами ротора и статора. Промышленностью такие конденсаторы, если и выпускались, то в ограниченных количествах, и в розничную продажу они не поступали. Оставался один путь — использовать конденсатор от списанной передающей аппаратуры, которой тоже крайне мало, а желающих получить такой конденсатор гораздо больше.
Автор статьи предлагает технологию самостоятельного изготовления конденсатора, позволяющую получить его параметры такими, какие требуются для конкретного усилителя мощности.
На Черкесской городской станции юных техников, где автор на протяжении 30 лет руководит радиокружками, по описанному ниже способу было изготовлено шесть таких конденсаторов. Процесс изготовления КПЕ довольно трудоемкий, но не сложный. Необходимую точность изготовления обеспечила специальная технология с применением простейших станков, которыми оборудованы большинство школ и СЮТ, —токарного и фрезерного. Можно обойтись даже одним токарным станком, правда, в этом случае резко возрастет доля ручной слесарной работы.
Начинать работу следует с определения основных параметров конденсатора: зазора между пластинами ротора и статора, допустимых габаритов и его максимальной емкости.
Зададим минимально возможный зазор между пластинами 2 мм, так как оконечный каскад питается напряжением 2000 В, а расстояние между пластинами переменного конденсатора, согласно [1], должно быть 0.7. 1 мм на каждую тысячу вольт.
Габариты конденсатора определяет наличие свободного пространства в усилителе, но следует учесть, что конденсатор с одинаковыми параметрами можно изготовить с пластинами большой площади, тогда длина его будет меньше, или увеличить (в разумных пределах) его длину и уменьшить площадь пластин. Длину оси ротора конденсатора выбираем 180 мм. Детали большей длины с посадочными местами под подшипники и токосъемники обработать с необходимой точностью на указанных выше станках без применения люнетов (приспособление на металлорежущих станках, служащее дополнительной опорой при обработке длинных деталей.) затруднительно. На установку подшипников, токосъемников и ручки управления отведем 60 мм. Для пакета пластин ротора остается 120 мм (размеры ориентировочные).
Все пластины конденсатора вырезаем из одного и того же листа материала, например, алюминиевого сплава Д16Т толщиной 0,7 мм. Это обеспечит точность зазора между пластинами ротора и статора.
Поскольку зазор между пластинами конденсатора выбран 2 мм, то расстояние между пластинами статора должно быть в два раза больше плюс толщина материала пластины. В нашем случае — 4,7 мм. Естественно, что между пластинами ротора должно быть точно такое же расстояние.
Чтобы определить число пластин ротора, следует разделить длину пакета ротора на расстояние между пластинами плюс толщина пластины: 120/(4,7+0,7)«22. Число статорных пластин на одну больше — 23.
Традиционный способ сборки пластин статора на двух шпильках с прокладкой между пластинами калиброванных шайб (рис. 1) обеспечит зазоры между пластинами с достаточной точностью. Внешний диаметр калиброванных шайб — 9 мм.
Для расчета максимальной емкости КПЕ воспользуемся формулой из [2], которая для прямоемкостного конденсатора с углом поворота 180° (рис. 2) имеет вид:
Cv = 0,14(R2-r2)(n-1)/d , где Cv — емкость конденсатора, пФ; R — радиус роторной пластины, см; г — радиус выреза в статорной пластине, см (он равен радиусу калиброванной шайбы плюс расстояние между пластинами плюс 0,5 мм, в нашем случае г будет равен 4,5+2,5=7 мм); п — число пластин в конденсаторе; d — расстояние между пластинами конденсатора, см.
Подставляя в эту формулу различные значения R, вычислим, при каком его значении получится нужная емкость. Так как придется сделать несколько подсчетов при разных радиусах, удобнее воспользоваться компьютером и программой, написанной на Бейсике:
20 INPUT»Радиус роторной пластины в см. R=»; R
40 INPUT»Радиус выреза в статорной пластине в см. г =»;R1
60 INPUT»Расстояние между пластинами в см. d = «; D
80 INPUT «Число пластин n = «; N
100 С = 0.14* ((R»2 — R1″2)* (N-1))/ D
110 PRINT «Максимальная емкость переменного конденсатора С =»;С;»пФ»
130 INPUT» Продолжить — 1; Закончить — 2″; А
140 IF A=1 THEN 20
После введения наших данных (R = 3 см; г = 0,7 см; d = 0,2 см; п = 45) максимальная емкость конденсатора получилась 262 пф. Ее не хватает только для диапазона 1,8 МГц. Если увеличить R до 4 см, емкость конденсатора будет 477 пф, что вполне достаточно. Однако размеры конденсатора увеличатся, что не предусмотрено имеющимся свободным объемом.
Для изготовления деталей конденсатора, статорных и роторных пластин, для сверления в них отверстий требуется сделать кондуктор. Он состоит из двух одинаковых деталей (рис. 3): одной — стальной, другой — из сплава Д16Т (обе толщиной 4 мм). Разметку деталей следует делать острой чертилкой, стремясь к максимальной точности. На-кернить, при необходимости используя лупу. Сверлить отверстия необходимо одновременно в обеих деталях, зажав пакет ручными тисками (струбциной).
Первоначально сверлим установочные отверстия 1 диаметром 2,5 мм, затем через эти отверстия стягиваем пакет двумя винтами М2,5 с гайками. Винты (рис. 4) вытачиваем на токарном станке, причем та их часть, где нет резьбы, должна иметь диаметр, позволяющий винтам легко, но без люфта, входить в отверстия 1. Затем сверлим остальные отверстия.
Отверстие 2 в центре пластин кондуктора необходимо для центрирования пакета в патроне токарного станка. Отверстия 3 и 4 нужно просверлить как можно точнее. Сначала сверлом диаметром 1. 1,5 мм по месту кернения сделать заход на глубину 2 мм, затем отверстия сверлить насквозь сверлами с постепенно увеличивающимся диаметром (например, 2,5; 4; 6 мм). Кроме отверстий, в кондукторе следует сделать боковой пропил на глубину 2. 3 мм для ориентировки пластин при сборке статора.
С помощью кондуктора заготавливаем технологические пластины размерами 70×70 мм, по две штуки для статора и ротора. Материал — сплав Д16Т или стеклотекстолит толщиной 2,5—3 мм. Для изготовления технологических пластин для статора нужно выточить два винта (рис. 4), но длину нерезьбовой части увеличить на толщину технологической пластины. Совместив стальную пластину кондуктора (см. рис. 3) и технологическую пластину, пакет зажать ручными тисками и сверлить по кондуктору установочные отверстия 1. Снизу наложить вторую пластину кондуктора, совместив ориентировочные пропилы, и стянуть пакет через отверстия 1 заготовленными винтами. Просверлить остальные отверстия, кроме отверстия 4, за один проход, используя сверла конечного диаметра (кондуктор обеспечит необходимую точность). Сделать ориентировочный боковой пропил. Аналогично изготовить вторую технологическую пластину статора.
Технологические пластины ротора изготовить таким же способом, но только с отверстиями 1, 2, 4.
Заготовки для роторных и статорных пластин имеют размеры, равные размерам кондуктора с допуском ±1 мм. Их следует вырезать с помощью резака, так как ножницы по металлу деформируют материал. Число заготовок, согласно расчету, плюс 2—4 штуки. Используя стальную пластину кондуктора и ручные тиски (струбцину), во всех заготовках просверлить отверстия 1. После этого из заготовок собрать пакеты толщиной до 3 мм. Сверху и снизу пакета установить пластины кондуктора, совместив их ориентировочные пропилы. Пакет стянуть через отверстия 1 изготовленными ранее винтами. Через стальную пластину кондуктора просверлить за один проход отверстия: в пластинах статора — все, кроме 2 и 4 (см. рис. 3); в пластинах ротора — только отверстие 4. Сделать ориентировочный пропил.
Острым ножом или сверлом большого диаметра (вручную) убрать заусенцы вокруг отверстий. Заусенцы по краям пластин убрать напильником. Следить за тем, чтобы случайно не погнуть пластины во время работы.
Для изготовления статорных пластин собрать пакет из нужного числа заготовок и двух технологических пластин, которые установить по краям набора. Все ориентировочные пропилы совместить. Пакет туго стянуть четырьмя винтами (рис. 5). Длина нерезьбовой части винтов должна быть равна толщине набора, а ее диаметр должен быть таким, чтобы без заметного люфта входить в просверленные отверстия в пластинах. Так как все отверстия сверлили с помощью кондуктора и ориентация пластин сохранена, пакет собирается без проблем с первого раза.
Пакет установить и отцентровать в патроне токарного станка. Допустимое биение — 0,2 мм. Биений в плоскости пластин также не должно быть заметно. Просверлить в центре пакета отверстие диаметром 8. 9 мм и довести его диаметр до 2г расточным резцом (см. рис. 2).
Симметрично обрезать края пакета на фрезерном станке до размеров 60×60 мм, и дисковой фрезой толщиной 2 мм точно через центр разрезать пакет по длине пополам. На обрезанном пакете сделать ориентировочный пропил. Убрать стягивающие винты и снять заусенцы по периметру пластин, чтобы в дальнейшем избежать электрического пробоя. Вторая половина пакета может пригодиться для изготовления другого конденсатора. Ориентировочные пропилы на второй половине необходимо сместить к центру, чтобы при сборке не путать пластины из разных половин. Можно обрезать пакет с определенным запасом ножовкой по металлу, а доводку до нужного размера сделать напильником.
Заготовки роторных пластин собрать в пакет аналогично статорному. Стягивающий винт в этом случае только один, пропущенный через отверстие 4. Пластины выровнять по ориентировочному пропилу. Пакет установить в патроне токарного станка и отцентровать. В центре пакета просверлить осевое отверстие диаметром 6 мм. Проследить, чтобы при заходе сверло «не било».
Выточить стальной винт (рис. 6), на котором будет обрабатываться пакет. При изготовлении винта и обработке пакета использовать центр задней бабки станка. Не вынимая из патрона изготовленный винт, надеть на него пакет и туго притянуть его двумя гайками. Обработать пакет до диаметра 60 мм и снять его вместе с центральным винтом. Стягивающий винт удалить.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бунин С.Г., Яйленко Л. П. Справочник радиолюбителя—коротковолновика. — Киев: Техника, 1978.
2. Фролов Л. Р. Радиодетали и узлы. — М.: Выпшая школя. 197FJ.
Источник
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Делаем простой настроечный конденсатор для УКВ своими руками
Если вы заядлый радиолюбитель и любите собирать радиоприемники, то, наверное, могли заметить, что у поставщиков электронных компонентов ассортимент настроечных конденсаторов переменной емкости несколько поубавился. Было время, когда почти в каждом радиоприемнике имелся хотя бы один подстроечный конденсатор, но теперь с появлением варикапа и синтезатора частот такой конденсатор настройки антенного контура является редкостью. Они все еще производятся, но стоят не дешево, и они не будут появляться в вашем ящике для компонентов также быстро, как это было раньше.
К счастью, конденсатор переменной емкости представляет собой удивительно простое устройство. Причем вы можете сделать его самостоятельно, по крайней мере, конденсатор емкостью в несколько десятков пикофарад собирается из подручных материалов.
Для сборки самодельного конденсатора вам понадобятся болт, пара гаек, кусок медной проволоки с покрытием (длина 30 см, калибр AWG22, т.е. диаметр 0.64 мм) и маленький кусочек текстолита.
Для начала накрутите гайки на болт и нанесите на одну из граней каждой гайки олово, затем припаяйте данный болт с гайками к куску медного текстолита, как показано на рисунках ниже.
Болт желательно брать длиной 16 мм. Если такового под рукой не оказалось, то можно взять длиннее, но придется обрезать его до длины. Теперь обмотайте край болта медной проволокой. Сделайте 12 колец, после двенадцатого оборота отрежьте лишние концы проволоки, оставив примерно по 12-15 мм с каждой стороны.
На рисунке ниже показан предпоследний шаг. На этом этапе нужно сделать меленькую пластмассовую прокладку и поместить ее между гайками. Это необходимо для надежной фиксации конструкции при вращении болта во время настройки такого самодельного конденсатора. Кусок такой пластмассы может быть от чего угодно и любого типа пластика. В данном случае использовался кусок пластиковой трубы.
На заключительном этапе нужно просто согнуть внешний конец провода катушки по направлению к внутреннему концу, затем срежьте излишки. Далее возьмите нож или другое лезвие и снимите эмаль с конца провода. В конечном итоге возьмите отрезанный кусок провода, зачистите его весь и припаяйте его к куску текстолита между двумя гайками. Сделайте так, чтобы оба конца катушки имели длину около 12-15 мм. Теперь вы можете подключать этими концами ваш самодельный настроечный конденсатор переменной емкости к вашему радиоприемнику.
Провод, припаянный к печатной плате, действует в качестве ротора, а провод, идущий от катушки, действует в качестве статора. С помощью такого конденсатора можно получать емкость от 5 до 27 пФ.
Источник
Самодельный конденсатор переменной емкости (КПЕ)
Предлагаемый вниманию читателей конденсатор переменной ёмкости (КПЕ) с изолированными ротором и статором прост конструктивно, не требует применения дефицитных материалов и станочных работ и может быть изготовлен в домашних условиях радиолюбителем, владеющим элементарными слесарными навыками.
Материалы
Из материалов понадобятся жесть или латунь толщиной 0,5. 0,6 мм (желательно лужёные), кусочек листовой латуни толщиной 0,8. 1 мм, отрезки медной проволоки диаметром 3 мм и тонкостенной медной трубки диаметром 7 мм, немного листового стеклотекстолита толщиной 6 мм, чуть более дюжины винтов М3 и припой (желательно ПОС-60, как довольно низкоплавкий и обеспечивающий хороший внешний вид паяного соединения), а из инструментов — ножовка и ножницы по металлу, напильники, шуруповёрт или дрель, несколько свёрл и мощный (не менее 100 Вт) электропаяльник.
Конструкция
Рис. 1. Чертеж и конструкция самодельного конденсатора переменной емкости с воздушным диэлектриком.
Обозначения на рисунке:
- 1 — пластина статора, жесть, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 8 шт., паять к фиксаторам 12;
- 2 — планка торцевая, стеклотекстолит листовой толщиной 6 мм, крепить к деталям 16 винтами 17;
- 3 — гайка М3, 2 шт.;
- 4, 9 — винт М3х15, 2 шт., фиксировать в найденном положении гайками 3;
- 5 — пластина ротора, жесть, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 8 шт.. паять к валику 6 и фиксатору 8;
- 6 — валик ротора, трубка латунная тонкостенная (отрезок колена телескопической антенны), паять к пластинам 5;
- 7 — токосъёмник-ограничитель, проволока стальная диаметром 0,8 мм, 2 шт., крепить к деталям 14 и 16 винтами 15;
- 8 — фиксатор роторных пластин, проволока медная диаметром 3,2 мм, 2 шт., паять к дет.5;
- 10 — винты (М3х12, 4 шт.) крепления планки 11 к деталям 16;
- 11 — планка, стеклотекстолит толщиной 6 мм, крепить к деталям 16 винтами 10;
- 12 — фиксатор статорных пластин, проволока медная диаметром 3,2 мм, 2 шт., паять к деталям 1;
- 13 — лепесток, медь, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 2 шт., крепить к дет. 16 винтом 15;
- 14 — подшипник, латунь толщиной 1 мм, 2 шт., крепить к детали 16 винтом 15;
- 15 — винт МЗхб, 6 шт.;
- 16 — планка боковая, стеклотекстолит толщиной 6 мм, 2 шт., крепить к деталям 2 и 11 винтами 10 и 17;
- 17 — винт М3х12, 4 шт.;
- 18 — шайба ограничительная, латунь толщиной 1 мм, 2 шт., паять к детали 6;
- 19 — штифт, проволока медная диаметром 2 мм, запрессовать в деталь 6 до пайки шайб 18.
Устройство КПЕ показано на рис. 1. Он состоит из статора (детали 1, 12), ротора (детали 5, 6, 8, 18, 19) и корпуса (детали 2, 10, 11, 16, 17). Его ёмкость зависит от угла поворота ротора относительно статора, т. е. от взаимно перекрываемой площади роторных и статорных пластин, их числа и воздушного зазора между ними.
Пластины статора 1 закреплены пайкой на фиксаторах 12, которые, в свою очередь, закреплены в отверстиях боковых планок 16 корпуса КПЕ. Пластины ротора 5 припаяны к валику 6 и фиксатору 8. Валик 6 вращается в подшипниках 14, закреплённых на планках 16 винтами 15.
Осевое смещение ротора предотвращают закреплённые на валике 6 ограничительные шайбы 18, упирающиеся в подшипники 14, а в направлении, перпендикулярном оси, — ограничители-токосъёмники 7, закреплённые на подшипниках 14 и планках 16 винтами 15. Корпус КПЕ представляет собой прямоугольную рамку, состоящую из скреплённых винтами 10 и 17 двух планок 16 и поперечных планок 2 и 11.
При изготовлении КПЕ заготовки одинаковых деталей (пластин ротора и статора, подшипников 14, планок 16) рекомендуется обрабатывать совместно, объединив их в пакеты с помощью заклёпок или винтов с гайками (именно для этого предусмотрены отверстия диаметром 2,6 мм в пластинах ротора).
В описываемом варианте КПЕ статор и ротор содержат по восемь пластин, воздушный зазор между ними — около 2 мм, максимальная ёмкость — около 90 пФ.
Разумеется, форма пластин, их число и зазор между ними могут быть и иными, здесь многое зависит от возможностей и опыта радиолюбителя, например, браться сразу за изготовление конденсатора с зазором менее 1 мм при отсутствии достаточного опыта в слесарном деле вряд ли стоит.
Рис. 2. Внешний вид готового КПЕ.
Перед сборкой ротора и статора валик 6, фиксаторы 8, 12 и места пайки на пластинах (пояски шириной 2. 3 мм вокруг отверстий под валик и фиксаторы) необходимо залудить.
Кроме того, следует заготовить вырезанные из гофрокартона, толщиной, равной воздушному зазору между пластинами (т. е. 2 мм), технологические прокладки размерами 35×35 мм (их число должно быть примерно на десяток больше числа пластин).
Выбор материала прокладок обусловлен низкой теплоёмкостью гофрокартона, что облегчает процесс пайки пластин к фиксаторам. Далее к верхней (по рисунку) боковой планке 16 привинчивают планки 2 и 11, подшипник 14 и токосъёмник-ограничитель 7. В валике 6 сверлят отверстие под штифт 19.
Запрессовав его, надевают на валик ограничительную шайбу 18, после чего его конец вставляют в отверстие, образованное полукруглым вырезом в подшипнике 14 и токосъёмником 7, а концы фиксаторов 12 — в соответствующие отверстия планки 16.
Положив на её внутреннюю сторону четыре-пять картонных прокладки, надевают на валик 6 первую пластину ротора, кладут на неё следующую прокладку, затем на выступающие внутрь концы фиксаторов 12 надевают первую пластину статора, кладут следующую прокладку, надевают на валик следующую пластину ротора и т. д.
Когда число пластин ротора достигнет трёх-четырёх, в их отверстия диаметром 3,3 мм вставляют фиксатор 8, и в дальнейшем каждую следующую пластину ротора надевают и на валик 6, и на фиксатор 8.
Установив на место последнюю пластину статора, привинчивают вторую планку 16, вставляют в зазор между ней и пластиной статора последние несколько технологических прокладок из гофрокартона, и если необходимо, выбирают излишний зазор между ними дополнительными прокладками нужной толщины.
После этого свободные концы фиксаторов 12 вставляют в соответствующие отверстия второй планки 16, а конец трубчатого валика 6 с предварительно надетой на него второй шайбой 18 — в вырез второго подшипника 14, устанавливают на место второй ограничитель-токосъёмник 7 и фиксируют его положение винтом 15.
Взаимное положение пластин ротора и статора фиксируют припоем, прогревая места пайки их к валику и фиксаторам мощным паяльником.
Перед пайкой фиксаторы статора 12 устанавливают в положение, в котором их концы выступают за пределы планок 16 примерно на одинаковую величину, а фиксатор 8 — с таким расчётом, чтобы при максимальной ёмкости его нижний (по рисунку) конец надёжно упирался в винт-ограничитель 9.
Завершают сборку установкой на место винтов-ограничителей 4 и 9. Первым фиксируют ротор в положении, соответствующем минимальной ёмкости КПЕ, вторым — в положении, соответствующем его максимальной ёмкости. Положение самих винтов фиксируют гайками 3 (М3). Выступающие концы фиксаторов 12 аккуратно расклёпывают в отверстиях планок 16.
Материалы деталей КПЕ и некоторые технологические указания по его сборке содержатся в подписи к рис. 1. Внешний вид одного из вариантов практической конструкции показан на рис. 2.
С. Долганов, г. Барабинск Новосибирской обл. Р-12-2016.
Источник