Was ist ein variabler Kondensator?
Ein variabler Kondensator ist ein Kondensator mit einer Struktur, die es ermöglicht, seine Kapazität zu verändern.
Im Gegensatz dazu wird ein Kondensator mit einer festen Kapazität auch als Festkondensator bezeichnet. Variable Kondensatoren werden weiter unterteilt in halbfeste Kondensatoren (Trimmerkondensatoren) und variable Kondensatoren (Varicons), deren Kapazität je nach Bedarf ständig verändert werden kann.
Halbfeste Kondensatoren haben eine relativ kleine Kapazität und eine Struktur, die es erlaubt, die Kapazität zu variieren. Sie werden bei der Ersteinrichtung mit einem Treiber eingestellt und danach als Festkondensatoren verwendet. Sie bestehen aus halbkreisförmigen Elektrodenplatten, die auf der gleichen Achse angeordnet sind, wobei eine Seite der Platte feststeht und die andere Seite um die Drehachse rotiert.
Diese Struktur ermöglicht es, den Bereich, in dem sich die Elektrodenplatten überlappen, zu verändern, wenn die Drehachse gedreht wird, wodurch die elektrostatische Kapazität zwischen den Platten variiert werden kann. Das eigentliche Varicon besteht aus mehreren Elektrodenplatten und hat eine größere Kapazität als ein Varicon, das aus zwei Elektrodenplatten besteht.
Anwendungen von variablen Kondensatoren
Variable Kondensatoren werden hauptsächlich in LC-Resonanzkreisen verwendet, um die Resonanzfrequenz zu variieren. Dies geschieht zum Beispiel, um den Abstimmkreis eines Tuners, die Durchlassfrequenz eines Bandpassfilters oder die Schwingungsfrequenz eines Oszillators kontinuierlich zu verändern.
1. Halbfeste Kondensatoren
Die Hauptanwendung von halbfesten Kondensatoren ist die Feinabstimmung, z. B. zur Schaltungskorrektur. Die Kapazität kann mit einem Stellantrieb (Stellstab) verändert werden und ist nicht für eine regelmäßige Kapazitätsänderung ausgelegt.
Phasenkompensationskondensatoren in passiven Tastköpfen von Oszilloskopen sind ein Beispiel dafür.
2. Variable Kondensatoren
Ein bekanntes Beispiel für einen variablen Kondensator ist das alte Radio. Bei der Auswahl eines Senders wurde ein Knopf am variablen Kondensator gedreht, um den Punkt der maximalen Empfindlichkeit zu finden. Andere Verwendungszwecke sind die Einstellung der Sende- und Empfangsfrequenzen von Funkgeräten und die Abstimmung.
Funktionsweise der variablen Kondensatoren
Im Allgemeinen wird die Kapazität eines variablen Kondensators durch den Abstand zwischen den Elektrodenplatten, die Fläche der Überlappung und die Dielektrizitätskonstante der Luft bestimmt. Da die Dielektrizitätskonstante von Luft relativ klein ist, liegt die Kapazität trotz der großen Form bei mehreren hundert pF.
Um die Größe zu verringern, gibt es ein Polyvaricon, bei dem eine Polyethylenfolie zwischen den Elektroden eingefügt ist. Diejenigen, die Luft als Dielektrikum verwenden, werden zur Unterscheidung Luftvaricons genannt. Polyvaricons wurden vor allem in Transistorradios verwendet, bei denen die Miniaturisierung im Vordergrund stand. Luftvaricons haben jedoch bessere Eigenschaften als Kondensatoren und der Q-Wert des Schwingkreises ist bei Luftvaricons höher.
Es gibt auch einen Varicon-Typ, der als Mehrfach-Varicon bekannt ist, bei dem mehrere Varicons in Reihe geschaltet sind und die Kapazität mehrerer Varicons gleichzeitig auf einer einzigen rotierenden Welle verändert werden kann. Der am häufigsten verwendete Typ ist das Dreifach-Varicon, in dem drei Varicons integriert sind. In Überlagerungsradios und Kommunikationsgeräten müssen der an die Antenne angeschlossene Abstimmkreis, der am Ausgang des Hochfrequenzverstärkers installierte Bandpassfilter und der lokale Oszillatorschaltkreis für die Umwandlung in eine Zwischenfrequenz ihre Frequenzen synchron ändern.
Bei einem Triplex-Varicon ändert sich die Kapazität der drei Varicons durch die Drehung einer Drehachse, so dass die Eigenschaften und die Schwingungsfrequenz jedes Kreises gleichzeitig geändert werden können. Würden die Varicons unabhängig voneinander für jeden Stromkreis installiert, müssten sie für jeden Stromkreis auf den optimalen Wert eingestellt werden, was ihre Verwendung sehr schwierig macht.
Weitere Informationen zu variablen Kondensatoren
Nachfrage nach Varicons
Varicons wurden früher häufig in Telekommunikationsgeräten, Radios und Tunern eingesetzt, sind aber große und teure Bauteile, die nur noch selten verwendet werden. Ein Grund dafür ist das Aufkommen der variablen Kondensatoren.
Das sind Bauelemente, deren Kapazität je nach Steuerspannung frei variiert werden kann und die in Verbindung mit Regelkreisen eine automatisierte Frequenzabstimmung ermöglicht haben. Außerdem wurde der Schwingkreis durch einen Synthesizer aus dem LC-Schwingkreis mit Spule und Kondensator ersetzt.
Synthesizer basieren auf Kristallschwingkreisen und bieten daher eine hervorragende Stabilität der Schwingungsfrequenz und eine einfache Frequenzeinstellung. Aufgrund dieser technologischen Fortschritte ist die Verwendung von Varicons allmählich zurückgegangen und die Produktion ist sehr gering geworden.
Auch Trimmerkondensatoren wurden weitgehend durch Drehkondensatoren ersetzt, obwohl sie noch in einigen preisgünstigen Produkten verwendet werden.