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Condensateur variable, plus particulièrement un condensateur trimmer, dans lequel une plaque en matière isolante peut coulisser entre les deux armatures.
La présente invention est relative à un condensateur variable, plus particulièrement un condensateur trimmer, dans lequel une plaque en matière isolante peut coulisser entre les deux armatures. L'invention apporte en particulier des moyens d'arriver à une fabrication en série peu coûteuse de petits condensateurs variables, comme des trimmers, ayant d'excellentes propriétés mécaniques et électriques, tout en évitant les inconvénients inhérents aux modes de construction connus.
Dans le brevet anglais n . 454. 845 sont décrits des condensateurs variables dans lesquels une pièce isolante en forme de plaque est mobile par rapport à au moins une des deux armatures. Dans .. quelques-uns des modes de réalisation indiqués dans ce brevet, une des armatures est appliquée sur la pièce isolante mobile en forme de plaque et l'autre sur un support fixe. La plaque mobile, ou le support, ou bien tous les deux peuvent servir de diélectrique.Un support entaillé sert à ce que seuls les mouvements mutuels voulus du support et de la pièce isolante soient possibles. Dans d'autres modes de réalisation mentionnés dans ledit brevet, les deux armatures sont appliquées chacune sur un support fixe. Ces supports sont réunis de façon à former un ensemble au moyen de¯pièces auxiliaires.
Entre les deux armatures on peut faire tourner une plaque en matière isolante, ce qui a pour effet de faire varier la capacité. Ces modes de réalisation entraînent tous l'inconvénient que, par suite des petites tolérances requises, la fabrication des éléments nécessite un travail de meulage très précis et donc coûteux. En outre, les éléments ont des parois minces. Lorsqu'ils sont en matière céramique, qu'on utilise généralement à cet, effet par suite des propriétés diélectriques avantageuses, ils sont donc fragiles. L'utilisation de matière céramique entraîne encore d'autres difficultés. Les éléments minces sont susceptibles de se déformer au cours de la fabrication.
De ce fait et par suite du retrait irrégulier qui se produit, il faut accepter d'assez grands écarts des dimensions, ce qui nécessite des opérations de finissage prolongées et coûteuses pré-
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cisément à cause des faibles tolérances requises pour les constructions mentionnées plus haut.
La stabilité mécanique de condensateurs variables constitués par un nombre d'eléments différents plus grand que strictement nécessaire est trop faible pour la plupart des applications malgré la qualité du travail de meulage. Notamment, il est desavantageux que les deux armatures soient appliquées sur des supports différents qui sont reliés mécaniquement à l'aide de pièces auxiliaires. Il en résulte des variations de capacité brusques, même si elles sont faibles dans certains cas. En effet, le brevet précité procure un mode de realisation dans lequel les deux supports et l'organe de connexion sont établis en une seule pièce, mais cette pièce a une mince paroi et, par suite de sa forme particulière, est difficile à travailler et fragile.
De plus, la pièce isolante mobile est agencée de manière à pouvoir tourner, ce qui pourla précision voulue impose de hautes exigences quant à l'ajustage de l'arbre. La présente invention permet d'obvier aux dits inconvénients.
Suivant l'invention, les deux armatures sont appliquées sur un support commun en matière homogène, des deux côtés d'une fente qui y est pratiquée, la plus faible épaisseur de la matière constitutive du support étant plus grande que la largeur de la fente. De ce fait, on peut se dispenser des pièces auxiliaires pour la liaison mécanique des supports. Comme on n'utilise que la fente du support, aucune opération de finissage ne sera nécessaire après la taille de la fente, pas même si l'on utilise de la matière céramique. On applique les armatures par un des procédes connus, par exemple par cuisson.
Le support est, de préférence, de forme cylindrique et est pourvu d'une perforation axiale, la surface de la fente comprenant l'axe du cylindre. La forme cylindrique est la plus facile à réaliser par suite de la haute symétrie. On évite ainsi également la production de tensions irrégulières dans la matière..On peut pratiquer la perforation axiale au cours de la formation initiale. Pour cette perforation, ainsi que pour le diamètre du cylindre les tolérances sont très larges, de sorte que les opérations de finissage sont supprimées.
Pour obtenir une faible capacite zéro, on n'applique pas les armatures sur l'entière surface des côtes de la fente. Si la plaque mobile, à l'aide de laquelle on règle la capacité, est deplacée de façon qu'elle se trouve entre les parties non revêtues des parois de la fente, la capacité est minimum. Cependant, des lignes de force électriques passent encore, entièrement ou en partie à travers le support, de l'arrière de l'une des armatures à l'arrière de l'autre armature. La perforation réduit la partie des lignes de force qui traverse le support.
Afin de reduire également la partie qui passe, par l'intermediaire du support, par la pièce isolante, on taille dans le support, en outre, une fente transversale dont la surface est normale à celle de la fente dans laquelle sont appliquées les armatures et on n'applique les armatures que de l'un des côtés de la fente transversale de façon telle que, dans la position zéro, la plaque mobile se trouve entièrement de l'autre côté de la fente transversale.
Par suite de la présence de la perforation axiale et de la fente transversale, les parties des parois des fentes qui sont revêtues d'armatures ne sont en aucun point contiguës à la matière céramique. Il en résulte, comme on l'a expliqué plus haut, une réduction
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de la capacité entre les deux armatures, mais on obtient également un autre avantage. En effet, pour l'application des armatures on n'a pas besoin d'utiliser des gabarits, car il n'y a pas de danger que les armatures s'étendent sur une surface plus grande ..qu'elle n'est désirée.
Pour éviter des tolérances inutilement faibles, l'épaisseur de la plaque mobile est plus faible que la largeur de fente.
Néanmoins, il n'est pas nécessaire de prendre des précautions pour empêcher la plaque de se déplacer dans le sens transversal de la fente (normalement à la face de latente), puisque ces déplacements ne produisent aucune variation de capacité. On établit la plaque, de préférence, en matière céramique à haute constante diélectrique et à faibles pertes. Dans ce cas, les variations de capacité pour un déplacement de la plaque sont maximum et l'angle de perte du condensateur est faible.
Le support lui aussi peut être en matière céramique, et on peut choisir une matière analogue à celle utilisée pour la plaque mobile. Si l'on utilise une matière céramique différente, il est possible par un choix correct des dimensions et de la matière, de donner au coefficient de température du condensateur une valeur déterminée, par exemple une valeur égale à zéro. Pour réduire la capacité zéro, ;Le support peut être.réalisé en matière céramique à basse constante diélectrique.
Le diélectrique du condensateur décrit est en partie de l'air et en partie de la matière isolante. Pour réduire l'angle de perte plus qu'on ne peut le réaliser ainsi, les deux faces de côté de la plaque coulissante peuvent être conductrices et être reliées l'une à l'autre de manière conductrice. Dans ce cas, l'air seul sert de diélectrique. Or, si l'on adopte pour la largeur de fente et l'épaisseur de plaque des tolérances plus petites, on peut réduire la différence entre la largeur de fente et l'épaisseur de plaque, ce qui permet d'obtenir une plus grande variation de capacité. Il est évident que, dans ce mode de réalisation, des précautions constructives doivent être prises pour.que la plaque mobile s'engage toujours avec une des parois de la fente, parce qu'au cas contraire il pourrait se produire un court-circuit des armatures.
Afin d'éviter un tel court-circuit, les armatures de la-plaque peuvent être revêtues d'une mince couche isolante.
Il est avantageux de revêtir d'une couche isolante également les armatures appliquées sur les parois de la fente. D'une part, on réduit encore davantage le susdit danger de court-circuit et, d'autre part, on évite ainsi l'usure des armatures sur les parois de la fente, provoquée .par le coulissement de la plaque mobile.
Dans un condensateur de ce genre, la plaque et le support peuvent être, de préférence, en matière céramique à très faible coëfficient de dilatation, comme par exemple Din 40685 groupe IV A. On obtient ainsi un condensateur à très faible coefficient de température. L'utilisation de telles matières qui, de façon générale, provoquent de grandes pertes diélectriques, est ici possible, du fait que seuls de l'air et du quartz servent de diélectrique, de sorte que l'angle dé perte demeure réduit.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de celle-ci.
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La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de rea- lisation d'un. condensateur variable conforme à l'invention.
La figure en est la vue de face, prise dans le sens de la flèche a de la figure 1.
La figure 3 en est la vue de dessus.
Les figures 4 et 5 sont des vues en coupe du condensateur variable prises respectivement suivant les lignes III-III et IV-IV de la figure 2.
Les figures 6 et 7 sont des vues en perspective et en coupe, respectivement, d'un autre mode de réalisation.
La figure 1 montre le corps ceramique 1 qui est pourvu d'une perforation axiale 2 et dans lequel est taillee une fente 3.
Une fente transversale 4 est taillée normalement à la fente 3 (voir les figures 1 et 2). Les parois latérales de la fente 3, dans la partie se trouvant en-dessous de la fente transversale 4, sont revêtues d'armatures conductrices 5 et 6 (voir figure 2). Ces arma- tures sont reliées à deux amenées de courant 7 et 8 respectivement, qui sont en alignement. De ce fait, l'induction mutuelle et la ca- pacite zéro demeurent faibles. Entre les deux armatures 5 et 6, dans la fente 3, peut monter et descendre une plaque isolante 9.
La capacité est d'autant plus grande qu'une partie plus grande de cette plaque se trouve entre les armatures 5 et 6. La plaque isolante 9 est retenue par un ressort 10 loge dans une rainure 11 du support 1. La capacité zéro, c'est-à-dire la capacité qui existe entre les armatures 5 et 6 lorsque la plaque isolante 9 se trouve entièrement au-dessus de la fente transversale 4, dans la position qui est représentée en pointillés et designée par 12 sur la figure 2, est réduite, du fait de l'existence de la perforation 2 et de la fente transversale 4, et de la grande largeur de la fente 5 (voir la figure5 ) .
Si le condensateur n'est pas ajusté à sa capacité minimum, la plaque isolante 9 sert de dielectrique. Elle est, de préférence, en matière céramique à haute constante diélectrique et à faibles pertes.
Dans ce mode de réalisation, la largeur de fente est de 1 mm, l'épaisseur de la plaque coulissante 0,980 mm, la surface de chacune des armatures 0,75 cm et la constante diélectrique de la matière constitutive de la plaque coulissante est de 12,5.
La capacité minimum est alors 0,6 pF et la capacité maximum 6 pF.
Si, dans ce cas, on fait la plaque coulissante en une matière dont la constante diélectrique est de 100, la capacité maximum devient 20 pF. Le corps ceramique 1 a une forme cylindrique et un diamètre de 15 mm, la perforation axiale ayant un diamètre de 3 mm.
On peut, en variante, revêtir la pièce isolante 9 des deux côtés d'armatures conductrices, qu'on relie de manière con- ductrice. Puis, on peut recouvrir ces armatures, comme les arma- tures 5 et 6 appliquees sur les parois latérales de la fente, d'une mince couche isolante, par exemple du quartz appliqué par vaporisation. On obtient ainsi un condensateur dans lequel seuls l'air et la mince couche de quartz servent de diélectrique. Il en résulte l'avantage d'un petit angle de perte et d'une grande variation de capacité.
Sur la figure 6, une fente 21 est pratiquée dans la partie superieure du support cylindrique 20 qui est pourvu d'une perforation axiale 22, le fond de ladite fente comprenant l'axe
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du cylindre. La figure 7 est une vue en coupe dans le plan de la fente 21. Les deux parois adjacentes de lafente, dans la partie se trouvant au-dessus de la ligne.F-G sur la figure 7, sont revêtues d'armatures conductrices. Dans la fente 21 peut coulisser une plaque 23 fixée à une tige de guidage 24 qui peut se mouvoir dans la perforation axiale 22. La plaque 23 est déplacée du fait que la tige de guidage 24 est entraînée, par exemple, par un mécanisme à vis (non représenté). Les armatures s'étendent ici audelà de la paroi de la perforation axiale pour relier électriquement l'une à l'autre les parties situées à gauche et à droite de la perforation.
Les amenées de courant sont fixées comme dans le mode de réalisation précédent; elles sont désignées sur la figure 6 par 25 et 26. Dans la position de zéro, la plaque 23 se trouve entièrement en-dessous de la ligne F-G. La capacité entre les deux armatures est maximum, lorsque la plaque 23 se trouve dans la position supérieure.
Les condensateurs fabriqués suivant l'invention sont caractérisés par une grande rigidité, une grande stabilité et de faibles pertes. Grâce au petit nombre d'opérations et à la suppression de constructions dans lesquelles des éléments doivent s'ajuster exactement, une fabrication en grande série peu coûteuse est possible. Par un choix convenable de la matière et des dimensions, on peut régler dans de larges limites le coëfficient de température, la variation de capacité et la capacité minimum. L'invention a un interêt particulièr si on l'applique à des trimmers de dimensions réduites, comme on les utilise dans la technique de la T.S.F. pour des fréquences très élevées.