Верньер для электрических конденсаторов

 

ОПИСАНИЕ верньера для электрических конденсаторов.

К авторскому свидетельству А. Л. Плинаруса, заявленному 31 июля

1934 года (спр. о перв. № 151889).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года.

C емкость

С вЂ” емкость

Р

ф— емкость

C + С, — емкость

С„+ С,„— емкость начальная (вместе с емкостью схемы; ротор выведен), всего ротора (полная), ротора при повороте его на угол а, суммарная при введенном роторе, суммарная при повороте ротора на угол а.

Высшая частота

З . 1O1100

) л.с. (ротор выведен) Общеупотребительные в радиотехнике переменные конденсаторы с прямочастотной гиперболической формой пластин имеют ряд недостатков: принципиальных, электрических, конструктивных и производственных, как-то: а) невыполнимость точного расчета, так как очертание пластин зависит от начальной емкости, которая предварительному подсчету не поддается; б) невозможность широкой стандартизации, так как для каждого значения перекрытия частоты и начальной емкости требуется специальное очертание пластин; в) большая начальная емкость; г) большой общий габарит; д) неудовлетворительная жесткость пластин вследствие значительного пролета между центром и краем со стороны максимальной емкости; е) преувеличенный расход металла, обусловленный предыдущими двумя пунктами;

Можно написать соотношение

Сс я а — или С,=С,— р

Резонансные частоты контура выразятся так (L и С в см). ж) трудности производства, вызванные несимметричной формой и рядом других особенностей.

Предлагаемая конструкция верньера для электрических конденсаторов представляет один из возможных вариантов

1 осуществления прямочастотной характеристики при форме пластин в виде полукругов. При этом сохраняется универсальный стандарт (полукруглого) очертания пластин для любой величины начальной емкости.

На чертеже фиг. 1 изображает нормальный конденсатор с полукруглыми пластинами; фиг.2 — схематически устройство предлагаемого верньера для электрических конденсаторов; фиг. 3 и 4— соответствующие диаграммы.

Для теоретического обоснования предложения для нормального конденсатора с полукруглыми пластинами (фиг. 1) вводятся следующие обозначения: о о

Частота низшая

f i180o) =f

А с — f.

Частота высшая

f =f, =f„+ì

Отсюда:

Низшая частота

З lp166

Кс(c,+ c,) (ротор введен полностью) Частота при повороте ротора на угол а

З . 1О" 1

y J (с,-»-с.) Для отношения частот получится выражение:

Л,/c.» с,, /:с. +с, /c,.+ с, с, f„= с . +с. = Г с.

1+— с, подставляя сюда значение С, имеем

Для отношения высшей частоты к низшей вводится обозначение „коэфициент перекрытия": очевидно, что — (1+ —" — 1 = — — 1=К вЂ” 1.

Для отношения частоты f, к низшей вводится обозначение „коэфициент настройки": к. — — .. (О у +<к — ц

Таков окончательный вид электрической формулы (абсолютное значение частоты при любом угле поворота ротора а можно найти, перенеся в правую часть „и подставляя его найденное выше значение).

Для осуществления условия, что линейное изменение угла поворота рукоятки настройки (частоты контура) меняет емкость конденсатора обратно пропорционально корню из угла поворота ротора, применяется система: рейка— кулиса — кривошип (фиг. 2).

При этом рейка перемещается линейыо (при вращении рукоятки настройки), кривошип укреплен на оси ротора, кулиса служит кинематической связью между ними. Центр качания кулисы— в начале координат. Координаты центра вращения кривошипа (и ротора конденсатора) равны длине кривошипа:

Рейка движется параллельно оси абсцисс на высоте центра вращения кривошипа: Уо = R

Частота контура отсчитывается вдоль рейки на прямой, проходящей через центр вращения кривошипа.

Частота контура определяется относительным положением кривошипа, кулисы и рейки, а именно:

Рейка в крайнем левом

1 положении

Кулиса легла на ось ординат

Кривошип повернут на

Ротор полностью введен

Рейка отвела мулису в крайнее правое положение

Кривошип в начале окружности

Ротор весь выведен. е н

Частота /,„при любом другом угле поворота кривошипа и ротора должна (по условию) быть пропорциональна линейному перемещению рейки из крайнего левого положения (f18O= f„) вправо на отрезок "f. = — f. +

Для координат пальца кривошипа в любом его положении х = R(1+cos а); у = R (1+ sin а) 1+ COST у 1+sinà для а=—

Следовательно для а=—

2 (К-+з15 К з (з для а = — —.

4 (— =2) °

Таблица 1

Кинематическая ф ла

Значение угла а

Электрическая ф-ла

О + 2 1 а = О. Ротор весь выведен

=1+К вЂ” 1

Кулиса в крайнем правом положении

Ii я = — Ротор ввелен

4 на /4. Кулиса пересе.кает центр вращения

К вЂ” 1

1 + 2 ъГ 4КЯ з-,-К

Из подобия треугольников следует:

R х у

Л =f. + =Л+, +.",. ." = у 1+ Р 1+со5 — и ",, 1+51п 2

Кроме того из предыдущего вытекает:,.

Р f, f„1 f, 1 К вЂ” 1

2fÄ 2 f„2

Окончательно формула для кинематического выражения коэфициента настройки будет иметь вид:

fà К вЂ” 1 1+ cos аК = — = 1 -1-..... (II)

4 f 2 1+sin a

Выбранная кинематическая система удовлетворит поставленным условиям в том случае, если для любых значений а от 0 до 180 формула (I) и формула (П) дадут тождественный результат (табл. I).

Для предельных значений угла а обе формулы дают тождественную величину коэфициента настройки — К, при любых значениях перекрытия К.

Для промежуточных значений а электрическая и кинематическая формула могут дать тождественный результат только при некотором критическом значении перекрытия, которое найдется сопоставлением обеих формул: (К+ 1) К-

1б з+К К=2,0бб (К+ 10,62) - К

54р 1+-з 1(,, К = 2,0бЗ, Решая графически (с точностью до 1 /.) каждое из этих уравнений, можно найти для всех трех случаев очень близкий результат, который практически может быть округлен

С„

С

К2 или 1+ —." =4 или =3.

Такое соотношение емкостей довольно часто встречается на практике у аппаратов для коротких и ультракоротких волн

Продолжение

Кинеиатическая ф-ла

Электрическая ф-ла

Значение угла м

К+1

Направление кулисы и направление кривошипа совпадают./2К

1+-К к-+ з

4 а = — - Ротор введен

2 на /г

К+ 10,62

11,62

/ .4 —,2

К ., = 1 1+ зК

3 а = — —; Ротор введен

4 на /4

К =1+ —,— —, =1+0

a =- —... Ротор введен полностью

Кулиса легла на ось ординат

В этом случае кинематическая формула приобретает вид:./я К вЂ” 1 й(1+соя a)+sin а (1 — /)

К,= — =1+ ./„2 л+ ыпя. (lll),Однако можно добиться совпадения обеих формул со значительно большей точностью и для любых значений перекрытия, если отказаться от выбранных постоянных координат центра вращения кривошипа (Ao = ) o = Я) и подбирать взаимное расположение центра вращеОчевидно в частном случае: h =! = 1 она переходит в формулу (11).

Для определения пирометров h и 1 следует произвести опять сравнение электрической и кинематической формулы для некоторых особых значений угла а (табл. II).

Для предельных значений а обе формулы также совпадают. Любые два из трех промежуточных значений могут быть использованы для нахождения ния кривошипа и центра качания кулисы в зависимости от заданного перекрытия к.

Оставляя центр качания кулисы в начале координат, вводим обозначение искомых новых координат центра вращения кривошипа: двух неизвестных пирометров h и 1, зависящих от К. Третье значение может служить для проверки результата.

Проделав эти вычисления, возможно изобразить искомую зависимость в виде кривой А — В (фиг. 4). Здесь центр вращения кривошипа закреплен в начале координат, а по кривой А — В перемещается ось качания кулисы в зависимости от величины перекрытия К.

Таблица 2

Значение угла а

Электрическая ф-ла

Кинематическая ф-ла

Ко

Ко

4КЯ

К2 1 (К 1)г а =, Кулиса пересекает центр вращения кривошипа

= агс tg—

Направление к кривошипа с.Г

К Р 1-+- Кя

К+1

-. — ф = агс cos

К вЂ” 1

;т — 4 = агс cos (l) К вЂ” 1

a = y . Кулиса легла параллельно оси ординат. Нормально — к оси абсцисс и рейке.

1+(К* — 1 —

К, =1

Правило пользования графиком следующее: а) по заданному К вычисляется ве; личина угла 9 (формула во 2-м столбце таблицы И, изображенная графически на фиг. 3); б) откладывают этот угол в первом квадранте (фиг. 4); в) из найденной точки на окружности проводят через центр прямую до пересечения с кривой Л вЂ” В.

r) Координаты этой точки пересечения и определят искомые координаты оси качания кулисы.

К, =1+, 1 — 1+„

К, = + созф

К+1 К вЂ” 1

K =1+, . — „=1+O

К вЂ” -1 О

Точный подсчет показывает, что в пределах изменения К, ограниченных, примерно, значениями К=1,1 и К=Э, внесенная кинематической системой погрешность в линейную зависимость частоты не превышает+0,5%, т. е. выше точности конструктивного выполнения.

Эти пределы как раз и соответствуют наиболее часто встречающимся на практике значениям К, так как для более широкого диапазона обычно применяются сменные или переключающиеся катушки.

СоПредмет изобретения.

Верньер для электрических конден:аторов, отличающийся тем, что, с целью ридания конденсатору с пластинками виде полукругов прямочастотной характеристики, ось конденсатора соединена кривошипом и кулисой с перемещаемой рукояткой настройки поступательно рейкой так, чтобы емкость конденсатора изменялась обратно пропорционально корню квадратному из угла поворота ротора.

2 4 6 5 Р

Тнп..Печатный Труд". Зак. 7134 — 500