Конденсаторы широко распространены в электронике. Им можно смело отдать второе место по популярности, после резисторов. В конденсаторах находятся электроны, которые притягиваются к положительному полюсу под напряжением. Если убрать напряжение, то электроны постепенно рассосутся.
Где используются конденсаторы
Это свойство накапливать и отпускать электроны позволяет использовать конденсаторы в качестве элементов, которые сглаживают перепады напряжения. В паре с резистором конденсатор можно использовать в качестве таймера. Так же конденсаторы используются в усилителях, для сглаживания напряжений, для ограничения постоянного тока, подстройки частоты.
Как устроен конденсатор
Существуют тысячи различных типов конденсаторов. Каждый конденсатор может быть низковольтным, средневольтным или высоковольтным. Конденсаторы могут быть очень маленькими по размеру и форме, очень стабильными при повышении температуры или просто очень дешевыми в производстве. Устройство конденсатора относительно простое. Внутри каждый конденсатор имеет две пластины, между которыми находится диэлектрик, или изолятор.
В качестве изолятора используют пластик, слюду, бумагу, оксид алюминия , тантал, керамика, полипропилен, полистирен, полиэстер. Листы могут быть свернуты в цилиндр или положены друг на друга. Факт заключается в том, что верхний металлический лист не касается нижнего.
В чем измеряется конденсатор
У каждого элемента электроники есть своя единица измерения. Конденсатор характеризуется емкостью, которая измеряется в ФАРАДАХ. Соответственно, чем больше емкость, тем больше электронов он сможет накопить за один раз.
Фарад- это большая величина, поэтому большинство элементов измеряется в:
микрофарадах, записывается как 1u или uF
нанофарадах, записывается как nF или n
пикофарадах, записывается как 1 pF или p.
Конденсатор 10 мкФ имеет емкость 10 миллионных фарада
Конденсатор 1 мкФ имеет емкость 1 миллионную фарада
Конденсатор 100 пФ имеет емкость 100 миллионных от одной миллионной фарада
В целом конденсаторы делятся на две группы. От 1п до 1u и от 1u до 100 000u Конденсаторы 1п - 1u имеют керамические, полиэфирные, воздушные, моноблочные и другие названия. Конденсаторы от 1u до 100 000u бывают электролитическими или танталовыми. Танталовый - это то же самое, что и электролитический, но для целей тестирования - это более компактный электролитический.
Конденсатор становится больше при увеличении его номинала.
Он также становится больше при увеличении напряжения. Конденсатор емкостью один фарад будет размером с дом. Чтобы сделать конденсатор меньше, его пластины вытравливаются для увеличения площади поверхности, а между пластинами используются различные изолирующие материалы.
В результате получается конденсатор, называемый ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ. Он похож на аккумуляторную батарею. Он накапливает большое количество энергии в небольшом пространстве.
Конденсаторы от 1p до 100n являются неполярными и могут быть вставлены в цепь в любом направлении.
Конденсаторы от 1u до 100 000u являются электролитическими (или танталовыми) и являются поляризованными. Они должны быть установлены так, чтобы положительный вывод был подключен к напряжению питания, а отрицательный - к земле (или заземлению). Отрицательный вывод короче и имеет черную полоску со стороны электролита. И всегда соблюдайте полярность при подключении таких конденсаторов в схемах. Иначе он может взорваться или вздуться, что в итоге выйти из строя.
Примеры маркировок конденсаторов
1 микрофарад - это одна миллионная часть 1 фарада.
1 микрофарад делится на более мелкие части, называемые нанофарадами.
1 000 нанофарад = 1 микрофарад
Нанофарад делится на более мелкие части, называемые пикофарадами
1 000 пикофарад = 1 нанофарад.
1p = 1 пикофарад. 1 000p = 1n (1 нанофарад) 1 000 000p = 1u
1 000n = 1u (1 микрофарад)
1 000u = 1 миллифарад
1,000,000u = 1 FARAD.
Все керамические конденсаторы маркируются буквой "p" (puff").
Керамический конденсатор с маркировкой 22 - это 22p = 22 пикофарада
Керамический с индексом 47 - 47p = 47 пикофарад
Керамический с индексом 470 - 470p = 470 пикофарад
Керамика с 471 - 470p = 470 пикофарад
Керамика с цифрой 101 равна 100p (может быть и 100)
Керамика с номером 102 равна 1 000p = 1n
Керамика с 223 - 22 000p = 22n
Керамика с номером 104 равна 100 000p = 100n = 0,1u
Керамический с 105 равен 1u
Контроль рабочего напряжения
Рабочее напряжение это такое напряжение, которое конденсатор может пропускать через себя без ущерба. Если превысить напряжение, то ток может пробить диэлектрик и вывести его из строя. Самые популярные конденсаторы по напряжению от 16 до 50 вольт. Выбирать вольтаж для своих поделок нужно на 15% больше от требуемого значения.
Эксперимент с конденсатором
Приведем эксперимент, показывающий, как много (мало) энергии хранится в электролитическом конденсаторе на 100u. Когда ползунковый переключатель находится в положении "B", электролит 100u заряжается от батареи 6 В. При переводе ползункового переключателя в положение "А" электролит через резистор 220R подает энергию для свечения красного светодиода. Он загорается на короткий промежуток времени. Перемещая переключатель вперед-назад, можно поддерживать свечение светодиода.
Подключение конденсаторов последовательно
Конденсаторы можно соединять последовательно или параллельно, чтобы получить значение емкости, которое может быть недоступно.
Их также соединяют последовательно, чтобы увеличить эффективное значение напряжения.
Однако при последовательном соединении двух одинаковых по значению конденсаторов их конечное значение уменьшается в два раза, поэтому для получения значения с увеличенным номинальным напряжением требуется два конденсатора с удвоенным конечным значением.
При последовательном соединении двух одинаковых по значению конденсаторов конечное значение равно половине. (Это противоположно соединению резисторов)
Соединение конденсаторов параллельно
Конденсаторы можно соединять параллельно, чтобы получить значение емкости, которого нет в наличии. (При этом номинальное значение напряжения не изменяется). При параллельном соединении двух одинаковых по величине конденсаторов результат будет УДВОЕН. (Это противоположно соединению резисторов). Если один электролитический конденсатор имеет напряжение 25 В, а другой - 63 В, то ответом будет МЕНЬШЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ = 25 В.
Соединение неполярного электролитического конденсатора
Обычный электролитический конденсатор должен быть подключен в цепь правильным образом, поскольку он имеет тонкий изолирующий слой, покрывающий пластины, который обладает большим сопротивлением.
При неправильном подключении электролитического конденсатора этот слой "пробивается", сопротивление электролита становится очень маленьким, и по нему течет большой ток. При этом электролит нагревается, и ток увеличивается. Очень скоро конденсатор выделяет газы и взрывается.
Одна большая ошибка во многих учебниках - это то, как сделать неполярный электролитический конденсатор, соединив два полярных "спина к спине".
Они утверждают, что 2 x 100u, соединенные встык, равны 47u.
При проверке на приборе это выглядит так, но прибор просто заряжает их в течение короткого периода времени, чтобы получить показания. Если дать им полностью зарядиться, то можно обнаружить, что на обратном электролитическом конденсаторе напряжение очень мало.
Во-вторых, при зарядке через обратный электролитический конденсатор проходит большой ток, который повреждает его слой.
Чтобы предотвратить это, необходимо добавить два диода, как показано на рисунке ниже.
Возможно, потребуется увеличить или уменьшить номинал конденсатора или резистора в цепи для настройки радиостанций или увеличения и уменьшения громкости динамика.
На символах этих компонентов имеется стрелка, показывающая, что их можно регулировать.
Сопротивление потенциометра может составлять от 1 Ом до 5 МОм.
Они бывают разных форм и размеров, подходящих для печатной платы или передней панели.
«Т» обозначает подстроечный конденсатор, его емкость может составлять от 1 до примерно 120 п.
Переменный конденсатор будет примерно от 10п до 415п.
Влияет ли температура на конденсатор
Ответ Да, емкость конденсатора зависит от окружающей температуры, это называется температурным коэффициентом. Этот коэффициент отмечается на корпусе трехзначным кодом. Например код NPO означает, что конденсатор устойчив к изменениям температуры, как плюсовую, так и в минусовую сторону.
В таблице ниже приведены некоторые параметры температурной зависимости.
Функции конденсатора в схеме
Конденсатор может выполнять различные функции и оказывать различные эффекты, в зависимости от его величины и окружающих компонентов. В данной конкретной схеме конденсаторы на входе и выходе не позволяют регулятору громкости издавать "царапающие звуки", блокируя постоянный ток. Этот процесс называется "блокировкой постоянного тока".
В то время как сигнал переменного тока проходит через конденсаторы, постоянное напряжение на входе блокируется. В приведенной выше схеме с задержкой понятно, как конденсатор заряжается через резистор. Однако многие конденсаторы не связаны с шиной 0 В. Они подключены для того, чтобы пропускать волны. Когда волновая форма проходит через конденсатор, он заряжается и разряжается. Эта форма волны называется сигналом переменного тока, а выходной сигнал меньше входного. Конденсатор слегка заряжается по мере нарастания сигнала, и правая пластина конденсатора поднимается не так высоко, как левая. Это приводит к тому, что выходной сигнал меньше входного. Если бы конденсатор не заряжался, выходной сигнал был бы таким же, как и входной. Чтобы получить больший выходной сигнал, используйте конденсатор большего номинала, который не заряжается. Поэтому большой конденсатор предпочтительнее!
Вот еще один пример конденсатора в схеме.
Рисунок демонстрирует зарядку конденсатора через резистор. Вначале ток значительный, что заставляет транзистор полностью включиться и загорится лампочка. По мере заряда конденсатора ток базы уменьшается, и транзистор начинает выключаться. В конце концов, конденсатор полностью заряжается, в результате чего напряжение на базе падает до 0 В и транзистор выключается.
Эта анимация подчеркивает три характеристики: 1. Начальный ток заряда большой. 2. Напряжение постепенно уменьшается до нуля пока напряжение на базе не упадет ниже 0,6 В, что приведет к выключению транзистора.
Отрицательное напряжение
Может показаться неожиданностью, что в некоторых схемах возникает отрицательное напряжение, что на жаргоне схемотехнического анализа означает каждое местоположение или соединение компонентов. По сути, это означает, что напряжение падает ниже 0 В в цепи из-за наличия конденсатора. Когда заряженный конденсатор перемещается из одного места в цепи, положительный вывод может уменьшиться на 3 В, что приведет к соответствующему уменьшению другого вывода. Предполагается, что конденсатор можно перемещать когда он не подключен напрямую к шине 0v.
На этом все. Пишите ваши комментарии по этой теме. Подпишитесь на блог, что бы не пропустить новые статьи на моем блоге.