i ? Opis wyd^n^drjikiem dnia 30 grudnia 1963 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Mr 47704 KI. 21 g, lo/Ol KI. internat. H 01 g VEB Vakutronik») Drezno, Niemiecka Republika Demokratyczna Kondensator wlbracyiny wzbudzany elektrostatycznie Patent trwa od dnia 4 stycznia 1963 r.Pierwiszenistwto: 15 sierpnia 1962 r. (Niemiecka Republika Demokratyczna) Wynalazek dotyczy kondensatorów wibracyj¬ nych, które sa stosowane jako modulatory dla przetwarzania malych pradów stalych lub ni¬ skich napiec pradu stalego na prady zmienne, latwe do wzmocnienia. Przedmiotem wynalaz¬ ku jest w szczególnosci konstrukcja elektrosta¬ tycznego kondensatora wibracyjnego o ulepszo¬ nej regulacji odstepu elektrod.Kondensatory wibracyjne o napedzie wzbu¬ dzanym elektrostatycznie w najprostszym wyr padku skladaja sie na ogól z dwóch odizolo¬ wanych elektrod oraz uziemionej trzeciej elek¬ trody umieszczonej ruchomomrledzy tymi dwiema elektrodami. Jedna z tych dwóch odizolo¬ wanych elektrod, tworzy razem z elektro¬ da ruchoma,' wlasciwy kondensator wibra- x) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest inz. Hans — Joachim Menzer cyjny, a druga z odizolowanych elektrod rów¬ niez razem z elektroda ruchoma, tworzy uklad wzbudzajacy. Kondensatory wibracyjne wzbu¬ dzane elektrostatycznie sa juz znane. Posiada¬ ja one stosunkowo niewielkie wymiary gdyz stosowany uklad wzbudzenia sklada sie z bar¬ dzo plaskich czesci, zajmujacych bardzo malo miejsca. Odpowietrzanie i wytworzenie prózni w tego rodzaju ukladach nie sprawia trudnosci z powodu jego prostoty. Problem poprawienia stabilnosci napiecia styku przez wytworzenie prózni lub wypelnienie takich kondensatorów wibracyjnych, gazem obojetnym, równiez jesit latwy do rozwiazania. Kondensatory wibracyj¬ ne wzbudzane elektrostatycznie maja równiez te zalete, ze*moga pracowac ze stosunkowo wy¬ soka czestotliwoscia wibracji. Ma to dodatni wplyw na budowa zwiazanego z nimi ukladu wzmacniajacego napiecia pradu zmiennego.fdyi na przyklad pelne stranzystorowanie u- Wadu.mozna brac pod uwage tylko dla wyz^ szych czestotliwosci roboczych.Za pomoca kon¬ densatorów wibracyjnych o wyzszych czestotli¬ wosciach wibracji, mozna uzyskac równiez wie¬ ksza czulosc napieciowa, gdyz w ten sposób wychodzi sie poza^zakres zaklócajacych szu¬ mów niskiej czestotliwosci. Jednym z najciez¬ szych problemów przy (wytwarzaniu i wyregu¬ lowaniu takich kondensatorów wibracyjnych jest nastawienie okreslonego odstepu oraz uzy¬ skanie zadanej równoleglosci plaszczyzn, przede wszystkim miedzy elektrodami modulowanych i mierzonych napiec i pradów.Odstep miedzy elektroda 6 i 7 elektrostatycz¬ nego ukladu wzbudzajacego rzedu 0,1 do 0,15 min, nie stwarza trudnosci pod wzgledem me¬ chanicznej obróbki poszczególnych elementów jednakze, w odniesieniu do elektrod modulowa¬ nej mierzonej wartosci wynosi on okolo 20 mm do 30 mm, co jest konieczne aby mozna bylo u- zyskac wystarczajace zmiany pojemnosci (przy dobrej sprawnosci przemiany).W znanych konstrukcjach kondensatorów wi¬ bracyjnych zadany odstep miedzy plaskimi ko¬ lowymi elektrodami pomiarowymi, uzyskuje sie przez wlozenie miedzy nie plaskich wkladek pierscieniowych. Wykonanie takich cienkich wkladek pierscieniowych jest trudne, a wyrów¬ nanie odstepu elektrod niezbyt' dokladne, gdyz zalezy on równiez od ewentualnych, niewiel¬ kich deformacji, przede wszystkim elektrody wibrujacej. Inne znane kondensatory wibracyj¬ ne sa tak wykonane, ze istnieje mozliwosc osio¬ wego przesuwania nieruchomej elektrody. Na ogól ta stala elektroda posiada wypust gwin¬ towany, który mozna osiowo przesuwac w gwin¬ towanej tulei, wykonanej w izolatorze na któ¬ rym umocowana jest elektroda. Inne konstruk¬ cje kondensatorów wibracyjnych posiadaja in¬ na regulacje elektrod obwodu pomiarowego.Ich wypust przebiega w cylindrycznej wkladce, która porusza sie osiowo w odpowiedniej tu¬ lei. Przestawianie elektrody nastepuje przez na¬ pinanie membrany umocowanej na koncu cylin¬ dra, przeciwleglym do elektrody. Przez te cze¬ sci konieczne do regulacji, wymiary kondensa¬ tora ulegaja niekorzystnemu zwiekszeniu.Znane sa równiez wykonania kondensatorów wibracyjnych wzbudzanych elektrostatycznie, które skladaja sie z precyzyjnie wyszlifowa¬ nych elementów kwarcowych, przy czym odste¬ py miedzy elektrodami i równoleglosci pla¬ szczyzn, uzyskuje sie przez staranne szlifowa¬ nie. Powierzchnie elektrod sa wykonane z na- parowanych warstw metalowych. Uzyskiwana tu duza dokladnosc wykonania odnosnie gru¬ bosci i wymiarów poszczególnych czesci, nie da sie utrzymac przy produkcji seryjnej tak, ze tego rodzaju kondensatory sa pod wzgledem wykonania drogie i skomplikowane.Wynalazek dotyczy kondensatora wibracyj¬ nego wzbudzanego elektrostatycznie, stanowia¬ cego konstrukcje gazoszczelna, który nie po¬ siada wspomnianych wad, gdyz przy uzyciu mniejszej ilosci prostszych czesci ma bardzo male - wymiary.Wedlug wynalazku osiaga sie to w ten spo¬ sób, ze kondensator wibracyjny sklada sie z dwóch podobnych do siebie elementów wyko¬ nanych z materialu izolacyjnego, z których kaz¬ dy posiada przekrój podobny do lezacej litery E, a których czesc srodkowa jest metalizowana, przy czym miedzy tymi elementami znajduje sie ruchoma membrana przylutowana swa ze¬ wnetrzna krawedzia do tych elementów.Równoleglosc plaszczyzn miedzy membrana i stala elekitrcda kondensatora wibracyjnego, u- zyskuje sie przez zwykle plaskie szlifowanie e- lementów o ksztalcie litery E, obejmujacych stala elektrode kondensatora. Odstep miedzy elektrodami kondensatora zapewniony jest przez napiecie pradu stalego polaryzujace mem¬ brane i napinajace ja mechanicznie, które wla¬ czone 'jest szeregowo z wzbudzajacym napie¬ ciem pradu zmiennego.Kondensator wedlug wynalazku, sklada sie z bardzo prostych czesci, które mozna wyko¬ nac bez duzych nakladów. Regulowanie odste¬ pu plytek dokonujecie z zewnatrz za pomoca srodków elektrycznych bez udzialu elemen¬ tów mechanicznych. Wymiary kondensatora sa bardzo male, a ze wzgledu na prostote jego cze¬ sci skladowych mozna go latwo odpowietrzyc oraz wytworzyc w nim próznie lub napelnic go gazem obojetnym. Nadaje sie on dla stosowa¬ nia wzglednie wysokich czestotliwosci robo¬ czych, a tym samym moze wspólpracowac z ukladami wzmacniajacymi w pelni stanzysto- rówanymi. Spolaryzowanie membrany stano¬ wiacej elektrode wibrujaca i uzyskane w ten sposób wyregulowanie odstepu miedzy elektro¬ dami kondensatora wibracyjnego, umozliwia równoczesnie elektryczna kompensacje wply¬ wu zmian temperatury na sprawnosc przemia¬ ny kondensatora.Wynalazek zostanie objasniony blizej na pod¬ stawie przykladu uwidocznionego na rysunku. — 1 —Na .fig, I. jest przedstawiona znsfna budowa toridens&tora wibracyjnego wzbudzanego elek¬ trostatycznie, na fig. 2 — calosc konstrukcji "kondensatora wibracyjnego wedlug wynalazku, -a na fig. 3 jest przedstawiony uklad, w którym pracuje kondensator wedlug fig. 2. ^a. fig- 1 sa uwidocznione izolowane elek¬ trody 5 i 7 oraz elektroda ruchoma 6. *Napie- ide pradu stalego ze zródla 3 jest dolaczone do punktów 1 i 2, a przez wysokoomowy opornik 4 jest przylozone miedzy elektrody 5 i 6. Mie¬ dzy elektrodami 6 i 7 | dziala napiecie pradu .zmiennego z generatora 8* Wytworzone zmien¬ ne pole elektryczne powoduje drgania rucho¬ mej elektrody 6 w kierunku prostopadlym do }ej powierzchni. Jezeli miedzy elektrodami 6 i 7 nie ma dodatkowego polaryzujacego napie¬ cia pradu stalego, to elektroda 6 wibruje z po¬ dwójna czestotliwoscia napiecia wzbudzajacego i na skutek zmian pojemnosci miedzy elektro¬ dami 5 i 6 wytwarza na nich napiecie pradu zmiennego, które jest proporcjonalne do na¬ piecia pradu stalego, przylozonego do punktu 1 i 2, a totóre jest doprowadzone przez konden¬ sator sprzegajacy i opornik 10 do wzmacniacza pradu zmiennego, którego stopien wejsciowy moze stanowic trioda 11.Oba elementy skladowe kondensatora 12 i 14 wedlug fig. 2, sa wykonane na przyklad z tlenku glinowego, a ich powierzchnia zewne¬ trzna jest pokryta szkliwem i jest hydrofobi- zowana (wskutek obróbki chemicznej odpycha wode). Element 12 posiada wypust 15t który w jednym cyklu roboczym razem z plaszczyzna 21 jest plasko zeszlifowany i wypolerowany, a nastepnie wyposazony w przewodzace wypro,- wadzenie laczace punkt przylaczeniowy 16 z warstwa metalu na przyklad zlota, naparowana na wypust 15. Powierzchnia styku 21 obu ele¬ mentów skladowych kondensatora, pokryta jest warstwa metalu o grubosci co najmniej rów¬ nej warstwie na wypuscie 15, najlepiej jednak grubszej od niej o okolo 1 mm. Metalizowany wypust 15 tworzy razem z membrana 13 ob¬ wód pomiarowy kondensatora wibracyjnego.Membrana 13 r.a swej stronie \zwróconej do wy pustu 15 ma metalowa warstwe naparowana w jednym cyklu roboczym z warstwa na wypus¬ cie 15. Drugi element skladowy kondensatora 14 na swej stronie wewnetrznej ma naparowa¬ na metalowa okladzine 18, która jest polaczo¬ na z punktem przylaczeniowym 20 i razem z membrana 13 tworzy uklad wzbudzajacy. RóZt nica wysokosci miedzy wlasciwa Okladzina me¬ talowa 18 i powierzchnia styku 21 elementu 14 z membrana 13, jest dokladnie^ wytf^u^wana przez .plaskie zeszlifowanie elementu 14, £rzy czym róznica ta wynosi 0,1* mm. Element 14 ma kanalik 23 przez który mozna wypompowac po¬ wietrze z kondensatora i napelnic go gazem.Membrana 13 ma w zwiazku z tym równiez.4^- lwór (nieuwidoczniony), który umozliwia wy¬ równanie cisnienia miedzy obiema przestrzenia¬ mi we wnetrzu kondensatora ponizej i powy¬ zej membrany. Membrana 13 przylutowana jest ha swym obwodzie do elementów 12 i i 4 w miejscu oznaczonym cyfra 19. Oba elernenty 12 i 14 zostaja docisniete do. siebie. Cyfra 22 jest oznaczony punkt przylaczeniowy membra¬ ny 13.Kondensator wibracyjny wedlug fig. 2 moze pracowac nip. w ukladzie wedlug fig. 3« Ze zró¬ dla 24 pobierane jest regulowane napiecie pra¬ du stalego, które jest przylozone miedzy elektro de 18' i 13' tak, ze albo elektrode 13' przysuwa do elektrody 15' albo od niej oddala. W ten spo sób mozna ustalic odstap miedzy elektroda 15' i 13' obwodu pomiarowego. W szereg ze zró¬ dlem napiecia 24 wlaczony jest generator pradu zmiennego 25, który wytwarza zmienne pole e- lektryczne miedzy elektrodami 13' i 18' wpra¬ wiajac w ten sposób elektrode 13 w wibracje.O ile napiecie pradu stalego ze zródla 24 jest wieksze od wartosci szczytowej napiecia pra¬ du amiennegó z generatora 25, to elektroda 13' wibruje z czestotliwoscia napiecia pradu zmien nego przylozonego miedzy elektrody 13' i 18\ PL