Kondensatory są bardzo ważnymi elementami. Pojawiają się we właściwie każdym układzie.
Budowa:
Kondensator jest prosty jak budowa cepa. Są to dwie przewodzące płytki oddzielone od siebie izolatorem. Na jednej z nich gromadzi się ładunek + a na drugiej ładunek -.
Podstawowe właściwości:
1. Nie przewodzi prądu stałego.
2. Przewodzi prąd zmienny.
3. Gromadzi i oddaje ładunek podobnie jak bateria.
Podstawowym parametrem kondensatora jest jego pojemność. Wyrażamy ją w jednostce Farad.
Jeden farad to bardzo dużo, dlatego z reguły spotykamy się z pojemnościami podanymi w -piko , -nano oraz -mikro faradach.
Pojemność kondensatora liczymy ze wzoru C = Q/U , gdzie:
C- pojemność w faradach
Q- ładunek w Culombach zgromadzony na jednej blaszce
U- różnica potencjałów pomiędzy blaszkami
Symbol kondensatora:
Funkcje kondensatora:
1. Filtrowanie zakłóceń
Jest to podstawowa funkcja kondensatora. Wykorzystuje się tutaj jego właściwość polegającą na przewodzeniu prądu zmiennego. Jak to działa?
Weźmy taki układ:
Zasilamy jakiś układ scalony, na przykład procesor. Wszystko jest super, ale co jeśli pojawi się zakłócenie?
Taka ,,szpilka" na wykresie napięcia oznacza problem. Czasem nawet spalony układ. Niektóre elementy (głównie indukcyjne), na przykład silniki potrafią generować krótkie, ale bardzo wysokie skoki napięcia. Na przykład procesor zasilany 5V nagle dostanie strzał 50V. To tak jakby przyłożył ci w twarz zawodowy bokser :)
Jak sobie z tym radzić? Z pomocą przychodzi kondensator. Zamontujmy sobie kilka w tym układzie.
Teraz wykres napięcia podczas zakłócenia będzie wyglądał tak:
Prawda, że lepiej? Teraz nasza szpilka jest niegroźna i nie wywoła większych zakłóceń w pracy układu.
Ale jak to się stało?
Podczas skoku napięcia "w dół" kondensator zaczął oddawać zgromadzony ładunek aby "podciągnąć" je do poprzedniej wartości, a podczas skoku w górę kondensator ,,zjadł" nadmiar ładunku i zaczął go powoli oddawać z powrotem nie wywołując żadnych większych zmian na wykresie napięcia.
Bardzo proste, prawda? :)
2. Filtr dolnoprzepustowy
Teraz coś nieco trudniejszego. Jest to układ złożony z opornika i kondensatora. Co robi?
Na niebiesko jest zaznaczony zwykły sygnał prostokątny. Na przykład na zmianę występujący stan 0V i 5V.
Na czerwono zaznaczyłem napięcie, które otrzymamy po przepuszczeniu tego sygnału przez filtr dolnoprzepustowy.
W uproszczeniu układ ten wyciąga średnią z podawanego napięcia.
Jeżeli więc puścimy sygnał prostokątny składający się z cyklicznie powtarzanego co 15 milisekund stanu 5V i 0V otrzymamy całkiem stabilne 2,5V.
Jeżeli natomiast puścimy sygnał składający się z trwającego 40ms stanu 5V i trwającego 10ms stanu 0V otrzymamy uśrednione 4V.
Układ ten pełni jeszcze jedną funkcję - wygładza krawędź zboczy sygnału. Mniej więcej tak jak na rysunku poniżej:
Na niebiesko zaznaczyłem zwyczajny sygnał a na czerwono jego przebieg po zastosowaniu filtru dolnoprzepustowego. Jak widać układ wygładził krawędzie zbocza i dzięki temu reakcja układów sterowanych takim sygnałem przebiegłaby znacznie płynniej.
Typy kondensatorów:
1. Ceramiczne
Podstawowy rodzaj kondensatorów. Mają małą pojemność, występują w kilku formach i co najważniejsze - są tanie :)
Kondensatory ceramiczne nie mają rozróżnionego + i - więc nie ważne jak się je podłącza.
Zdecydowanie najczęściej używane przeze mnie pojemności to 100nF (nano faradów) i 22pF (piko faradów)
2. Elektrolityczne
Drugi często stosowany typ kondensatora. Elektrolity od kondensatorów ceramicznych różnią się pojemnością, wielkością, polaryzacją i kształtem.
Najczęściej korzystam z pojemności 47uF (mikro faradów) , 220uF oraz 470uF
Kondensatory elektrolityczne:
- posiadają polaryzację (podział na + i -), jest ona oznaczona na dwa sposoby: nóżka + jest wyraźnie dłuższa od nóżki -, oraz po stronie nóżki - jest nadrukowany biały pasek z minusami. Podłączenie kondensatora odwrotnie spowoduje, że napęcznieje on i eksploduje (serio) , więc radzę tego nie robić :)
- mają dużą pojemność - tysiące razy większą niż ich ceramiczni bracia, lecz nie radzą sobie z wyłapywaniem bardzo małych zakłóceń (można powiedzieć, że mają mniejszą czułość)
- najczęściej mają kształt walców o różnych wymiarach.
- mają inny symbol od kondensatora ceramicznego:
Istnieje oczywiście o wiele więcej typów kondensatorów, ale chwilowo te dwa wystarczą w zupełności.
Sposoby łączenia kondensatorów:
1. Szeregowo:
W tym wypadku pojemność zastępczą liczymy ze wzoru:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
2. Równolegle
I znów odwrotnie jak w przypadku oporników:
C = C1 + C2 + C3
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz