Как работают конденсаторы: Принцип работы и маркировка конденсаторов ⋆ diodov.net

Основы электроники. Часть 2. Как работают конденсаторы. Параметры конденсаторов — radiohlam.ru

1. Часть 1. Заряды, потенциалы, напряжение, ток, сопротивление…
2. Часть 2. Как работают конденсаторы. Основные параметры конденсаторов.

Итак, конденсатор — это элемент электрической цепи, предназначенный для накопления зарядов. Сразу возникает вопрос: а зачем вообще накапливать заряды? Если вы внимательно читали первую часть, то знаете ответ на этот вопрос: потому что заряды как раз являются источником электрического поля и если в каких-то точках соотношения положительных и отрицательных зарядов разные, то между этими точками будет существовать разность потенциалов. То есть заряженный конденсатор (когда он накопил некоторый заряд) — это как бы мини источник ЭДС, который может отдавать накопленные заряды, поддерживая в цепи электрический ток (при этом сам он, естественно, будет разряжаться). Его принципиальное отличие от источника ЭДС (в котором сторонние силы, обусловленные химической реакцией, переменным магнитным полем или ещё чем-то, разделяют заряды и поддерживают разность потенциалов на его выводах) в том, что в конденсаторе нет сторонних сил (т. е. он сам внутри себя заряды не разделяет) и разность потенциалов между его выводами обеспечивается только теми зарядами, которые он накопил в процессе зарядки (то есть теми зарядами, которые пришли к нему извне).

И ещё одно. Что значит «накапливает заряд»? На самом деле выражение «накапливает» в данном случае означает перераспределение зарядов между обкладками конденсатора и внешней цепью. То есть если заряды на обкладках перераспределятся таким образом, что суммарный заряд на положительной обкладке будет на величину Q больше, чем на отрицательной, то говорят, что конденсатор накопил заряд Q. Куда заряды будут втекать и откуда утекать зависит от того, какая в начальный момент была разность потенциалов между соответствующим выводом конденсатора и той точкой внешней цепи, к которой этот вывод подключили. Короче говоря, главное, что в результате вот этого «накопления» разность зарядов между положительной и отрицательной обкладками станет равна Q.

Важнейшие характеристики конденсатора — это ёмкость и номинальное напряжение.

Итак, сначала ёмкость. Ёмкость — это параметр, который устанавливает связь между изменением заряда на обкладках и изменением напряжения между выводами конденсатора. Ёмкость показывает насколько сильно будет изменяться заряд на обкладках конденсатора при изменении напряжения между его выводами. Ну и, соответственно, от неё же зависит насколько сильно будет изменяться напряжение между выводами при изменении заряда на обкладках. Математически эта связь описывается такой формулой: C=dQ/dU, где dQ — изменение заряда, dU — изменение напряжения между выводами конденсатора. То есть численное значение ёмкости (то, что написано на вашем кондёре) показывает: на сколько Кулон нужно изменить заряд конденсатора, чтобы напряжение между его выводами изменилось на 1 В.

Чтобы было понятнее, можно привести такую аналогию:

Будем считать, что давление воздуха аналогично потенциалу, а количество воздуха (не важно, количество вещества или масса) аналогично заряду. Вполне законное сравнение, если учесть, что давление воздуха в каком-то замкнутом пространстве стремится выровняться по всему объёму и при этом воздух перемещается из областей с высоким давлением в области с низким давлением, причём чем больше разность давлений, тем, при прочих равных условиях, он это делает быстрее (помните, чем больше разность потенциалов — тем больше сила тока, при одинаковом сопротивлении?).

Далее, представьте, что у нас есть закрытая крышкой банка (это будет аналог конденсатора), в которую через дырку в крышке вставлена трубка. Если давление снаружи и внутри банки равно атмосферному, то разности давлений нет, то есть напряжение равно нулю и воздух не будет выходить из банки наружу и не будет заходить снаружи в банку. Теперь представьте, что мы подключили трубку к компрессору, который создаёт на выходе некоторое избыточное давление Pк (избыточное, — то есть на величину Pк больше атмосферного). Компрессор в данном случае будет аналогичен источнику ЭДС. При этом все я думаю прекрасно понимают, что если открыть вентиль, то воздух по трубке начнёт закачиваться в банку, то есть количество воздуха в банке начнёт увеличиваться. Или можно сказать, что наш конденсатор начнёт заряжаться (банка же у нас — это конденсатор). Но по мере увеличения в банке количества воздуха — у нас будет расти и давление в банке, соответственно будет расти разность между давлением в банке и атмосферным давлением (в нашем примере эта разность — аналог напряжения). Давление в банке будет расти до тех пор, пока не сравняется с давлением, создаваемым компрессором. После того, как это произойдёт — ток воздуха по трубке прекратится.

Так вот, величиной, аналогичной электрической ёмкости, в данном случае будет не объём банки (первая ассоциация с ёмкостью, которая приходит на ум, да?), а величина, показывающая на сколько нужно изменить массу воздуха в банке, чтобы давление в ней изменилось на 1 Паскаль. То есть ёмкость в данном случае будет связывать изменение количества воздуха в банке (изменение массы, а не объёма, он у нас постоянный, банка стеклянная и не растягивается) с изменением давления в ней. Математически это выглядело бы вот так C=dM/dP.

Надеюсь с ёмкостью всё понятно, поэтому перейдём ко второй важнейшей характеристике конденсатора — номинальному напряжению. Тут вообще всё просто. Рассмотрим опять аналогию с банкой. Понятно, что если накачивать и накачивать в неё воздух, то давление в ней будет расти, расти и в конце концов банка не выдержит и лопнет. То есть при превышении определённой разницы давлений внутри и снаружи (или можно сказать при превышении напряжения) нашу банку-конденсатор просто разорвёт на части. Точно также обстоят дела и с электрическим конденсатором. Если зарядить его выше некоторого напряжения, то произойдёт пробой, конденсатор разрушится и перестанет функционировать. Обычно в маркировке для конденсатора указывают номинальное напряжение — такое, при котором он может в течение всего срока службы эксплуатироваться без опасений, что произойдёт пробой, разрушение или ещё какие-то его повреждения. В принципе, конденсаторы могут выдерживать некоторые перенапряжения (величина зависит от типа конденсатора, материала диэлектрика и т.д), но тем не менее заряжать конденсатор до напряжения выше номинального крайне не рекомендуется, потому что в этом случае производитель уже не даст гарантии, что параметры конденсатора не ухудшатся и он не разрушится.

Давайте рассуждать дальше. Итак, мы знаем, что напряжение между выводами конденсатора увеличивается вследствие перераспределения зарядов между обкладками и внешней цепью и напрямую связано с количеством накопленного конденсатором заряда. Но заряды у нас не перемещаются мгновенно, следовательно, для того, чтобы конденсатор зарядился и напряжение между его выводами выросло — требуется некоторое время. Точно так же и давление воздуха в банке не вырастает мгновенно при подключении к ней компрессора, а постепенно растёт по мере увеличения количества закачанного воздуха. От чего же зависит скорость заряда конденсатора? Очевидно, что она зависит от того, насколько быстро перераспределяются заряды (то есть от силы тока).

Теперь давайте эти логические рассуждения подкрепим математикой. Возьмём формулу, связывающую ёмкость, заряд и напряжение и перепишем её в таком виде: dQ=C*dU, а затем обе части продифференцируем по времени, получится: dQ/dt=C*dU/dt. В левой части я думаю все узнали выражение для силы тока, поэтому заменив dQ/dt на I, окончательно получим: I=C*dU/dt — выражение, связывающее ёмкость и мгновенные значения силы тока и напряжения на конденсаторе.

«Ну и зачем нам эта формула?», — спросят некоторые товарищи, и будут очень сильно неправы, потому что это вообще-то основная формула, которая используется в расчётах цепей с конденсаторами.

Что нам ещё интересно? Интересно, например, сколько энергии накоплено в конденсаторе и где эта энергия сосредоточена. Как это узнать? Всё так же просто, как и с источником ЭДС, о котором мы говорили в первой части. Раз на обкладках накапливаются заряды и обкладки разделены диэлектриком, значит между обкладками существует электрическое поле. В этом-то электрическом поле и сосредоточена энергия конденсатора. Как её оценить? Очевидно так же, по величине работы, которую это поле может совершить по перемещению зарядов.

Представим, что у нас есть полностью заряженный конденсатор (при этом напряжение на его выводах равно U₁) и мы замкнули его выводы между собой (не важно через какое сопротивление). Какая мгновенная мощность будет при этом выделяться в нашей цепи? Как мы знаем мгновенная мощность определяется выражением P=U*dQ/dt. Работа за какой-то промежуток времени — это определённый интеграл от мгновенной мощности на этом промежутке времени. Очевидно, что для того, чтобы посчитать всю запасённую конденсатором энергию, надо измерять работу за промежуток времени от момента, когда мы замкнули полностью заряженный конденсатор до момента его полного разряда, то есть от момента, когда напряжение на конденсаторе было равно U₁ до момента, когда напряжение на нём станет равным нулю. Это мы запомним. Изменение напряжения и изменение заряда связаны соотношением dU=dQ/C, отсюда dQ=dU*C. Подставив это выражение в формулу для мощности, получим: P=C*U*dU/dt. Перенесём dt в левую часть и проинтегрируем. В левой части получим работу, а в правой определённый интеграл от напряжения. Какие пределы напряжения брать для вычисления этого определённого интеграла? А вот теперь вспоминайте то, что чуть выше запомнили: «от момента, когда напряжение на конденсаторе было равно U₁ до момента, когда напряжение на нём станет равным нулю». Значит в правой части интеграл надо брать от U₁ до нуля. В итоге получится A=C*U₁²/2. Эта работа как раз и равна энергии, запасённой конденсатором. Ровно столько энергии он забирает из внешней цепи, когда заряжается, и ровно столько же энергии отдаёт во внешнюю цепь при разряде.

Ладно, с основными параметрами мы разобрались, где сосредоточена энергия и какова её величина — нашли, теперь переходим к неосновным параметрам, которые характеризуют различные потери на конденсаторе и при определённых условиях бывают очень важны, но значения которых бывает не так просто отыскать.

Первый такой важный параметр — это эквивалентное последовательное сопротивление (обычно употребляют английскую аббревиатуру от equivalent serial resistance — ESR). Что это вообще такое? Дело в том, что при движении по обкладкам и по металлическим выводам конденсаторов электроны испытывают точно такое же сопротивление, как и при движении по любому другому проводнику. Поэтому если мы хотим учесть ESR, то наш конденсатор следует рассматривать как элемент, который обладает не только ёмкостью (обычно именно так представляют идеальный конденсатор), но и последовательно соединённым с ней сопротивлением. Куда девается энергия, отнимаемая у упорядоченно движущихся зарядов в результате наличия сопротивления? Она точно так же, как и в обычном резисторе идёт на нагрев, только в данном случае нагреваются выводы и обкладки конденсатора. Итак, первое, почему важно учитывать ESR — потому, что это основной параметр, определяющий потери энергии в конденсаторе (следовательно от него зависит нагрев конденсатора, если токи заряда/разряда достаточно большие, то нагрев может быть значительным), кроме того, ESR влияет на сглаживающие способности конденсатора.

Именно из-за увеличения ESR при старении обычно вздуваются конденсаторы в блоках питания (ну и ещё из-за уменьшения сопротивления изоляции, но об этом ниже). Можно ли как-то уменьшить это негативное влияние ESR? Да легко, для этого надо подключить параллельно несколько конденсаторов, при этом сопротивления тоже окажутся включенными параллельно. В мощных блоках питания так и делают — ставят целые ряды параллельно включенных конденсаторов, хотя в принципе их можно было бы заменить всего одним или двумя, но большей ёмкости. На рисунке показано как уменьшается ESR при параллельном подключении двух одинаковых конденсаторов. Так что, как видите, включить два конденсатора по 470 мкФ может быть более выгодно, чем один на 1000 мкФ.

Второй важный параметр — это сопротивление изоляции. Этот параметр важен потому, что он позволяет оценить так называемые токи утечки. Что это такое? В принципе у нас обкладки конденсатора разделены диэлектриком, который не пропускает электрический ток, но это в идеале. Реально же сопротивление изоляции не бесконечно велико и, соответственно, когда между обкладками конденсатора есть напряжение, то через изоляцию текут так называемые токи утечки (пусть и очень очень маленькие). С учётом сопротивления изоляции конденсатор можно представить как ёмкость, шунтированную резистором. Каков эффект протекания этих токов? Они естественно тоже влияют на нагрев и сглаживающие свойства конденсатора. Обычно сопротивление изоляции всё таки огромно и токи утечки настолько мизерные, что их вообще не учитывают, но по мере старения конденсатора сопротивление изоляции может ослабнуть и токи утечки могут многократно возрасти. Иногда даже можно услышать: «появились токи утечки», как бы подчёркивая, что раньше они были настолько малы, что их вообще не брали в расчёт. Токи утечки, в свою очередь тоже ведут к повышенному нагреву конденсатора. В этом случае конденсатор просто выкидывают и ставят новый.

Ещё одним важным параметром является эквивалентная последовательная индуктивность — ESI. Она так же как и ESR обусловлена собственной индуктивностью выводов и обкладок конденсатора. Этот параметр начинает оказывать заметное влияние с ростом частоты. Помните, реактивное сопротивление ёмкости с ростом частоты уменьшается, а индуктивности, наоборот, увеличивается. Соответственно, при определённой частоте паразитная индуктивность может начать оказывать большее влияние, чем собственно, ёмкость. Именно поэтому, например, большие толстые электролиты, имеющие большую ESI, крайне плохо справляются с фильтрацией высокочастотных помех, а мелкая керамика, у которой ESI маленькая, — отлично. Хотя по логике, чем больше ёмкость — тем меньше реактивное сопротивление на одной и той же частоте, но в том-то и дело, что на высоких частотах главную роль играет уже не ёмкость, а паразитная индуктивность и ESR. Эквивалентная схема реального конденсатора с учётом ESI приведена на рисунке. Из этой схемы вытекает ещё одно интересное наблюдение. Если мы для борьбы с ESR включили несколько конденсаторов параллельно, то ESR мы конечно уменьшим, но при этом ESI такой сборки — увеличится. Это тоже может быть важным. Ну и хотелось бы добавить, что на нормальных платах ряды электролитов обычно шунтированы такими же рядами керамики (имеющей низкие ESI и ESR), как раз для фильтрации ВЧ помех, которые остаются незамеченными электролитами (с их высокими ESI и ESR).

Идём дальше. Ещё один такой параметр, который очень трудно найти, но тем не менее он существует и иногда его надо учитывать — это максимально допустимый пульсирующий ток через конденсатор, или сокращённо RCR (ripple current ratio, что можно перевести как «величина пульсирующего тока» или «размер токовых пульсаций»).

Ну и наконец последнее, на чём хочется остановиться — это тангенс угла потерь (tgd). Этот параметр равен отношению активной мощности, выделяемой на конденсаторе к реактивной мощности. Активная мощность — это понятное дело в основном мощность обусловленная ESR и сопротивлением изоляции. Реактивная мощность обусловлена ёмкостью и паразитной индуктивностью. Я думаю вполне понятно, что tgd также очень сильно зависит от частоты (потому что компоненты, которые определяют этот параметр зависят от частоты), поэтому сравнивать tgd у разных конденсаторов имеет смысл только когда они измерены для одной и той же частоты. Обычно есть стандартные частоты, на которых измеряют tgd. Буржуины иногда выражают этот параметр в % и называют DF (dissipation factor — фактор рассеяния или фактор потерь) или просто D. А поскольку они очень дотошные товарищи, то у них иногда можно найти даже график зависимости DF от частоты (один раз такой видел).

Обычно если у производителей конденсаторов и можно что-то найти, то это ESR или tgd (DF), но тем не менее надо помнить и про паразитную индуктивность, и про возможность появления токов утечки, и про максимальный ток.

Cпособы маркировки конденсаторов.

1. Часть 1. Заряды, потенциалы, напряжение, ток, сопротивление…
2. Часть 2. Как работают конденсаторы. Основные параметры конденсаторов.

Как работает выносной конденсатор

Принцип работы выносного конденсатора

Выносной конденсатор относится к классу неавтономных систем кондиционирования и предназначен для совместной работы с водоохладителями – чиллерами без конденсаторов, или с другим оборудованием. В большинстве случаев чиллер устанавливается внутри здания – в эксплуатационном помещении, в то время как выносной конденсатор устанавливается снаружи здания: на крыше или прилегающей территории. Чиллер и выносной конденсатор соединяются между собой с помощью межблочных фреоновых коммуникаций. Основной задачей выносного конденсатора является отвод тепловой энергии, выделяемой в процессе конденсации объединенным холодильным контуром чиллера и выносного конденсатора. На рисунке №1 показана схема работы системы кондиционирования, источником холода в которой является чиллер без конденсатора, работающий совместно с выносным конденсатором. Принцип работы такой системы кондиционирования заключается в переносе тепловой энергии из здания на улицу, или другими словами в переносе холода из улицы в здание. Перенос тепловой энергии осуществляется посредством термодинамического процесса, протекающего в объединенном холодильном контуре чиллера и выносного конденсатора. Такой термодинамический процесс имеет две важные стадии. Первая стадия – это процесс испарения фреона, который протекает в теплообменнике испарителя чиллера. Во время этого процесса фреон испаряется (Переходит из жидкого состояния в газообразное). В результате этого процесса теплообменная поверхность испарителя охлаждается, что приводит к охлаждению воды протекающей в гидравлическом контуре системы кондиционирования через теплообменник испарителя. Второй важной стадией является процесс конденсации фреона, который протекает в теплообменнике выносного конденсатора. Во время этого процесса фреон конденсируется (Переходит из газообразного состояния в жидкое), что приводит к нагреву теплообменной поверхности выносного конденсатора. При этом тепло, выделяемое в процессе конденсации, отводится в окружающее пространство, а холод поглощается хладагентом.

Рисунок №1 Схема работы системы конд-ия на базе выносного конденсатора

Функциональные элементы выносного конденсатора

Выносной конденсатор включает следующие функциональные компоненты:

• Теплообменник конденсатора является элементом объединенного фреонового контура чиллера и выносного конденсатора. В теплообменнике конденсатора происходит конденсация — хладагента и выделение тепловой энергии, удаляемой на улицу.




• Осевые вентиляторы конденсатора предназначены для организации циркуляции наружного воздуха через теплообменную поверхность выносного конденсатора.




• Регулятор скорости вращения вентиляторов предназначен для управления работой вентиляторов выносного конденсатора.

Рисунок №2 Функциональные элементы выносного конденсатора производства компании Fincoil


1) Корпус. 2) Вентиляторы конденсатора. 3) Теплообменник конденсатора. 4) Регулятор скорости вращения вентиляторов. 5) Ножки

Как работает выносной конденсатор

Как было сказано ранее, основной задачей выносного конденсатора является удаление в воздух, находящийся снаружи здания тепловой энергии, образуемой в процессе конденсации в объединенном холодильном контуре чиллера и выносного конденсатора. При этом главным функциональным элементом выносного конденсатора является непосредственно теплообменник конденсатора, в котором происходит процесс конденсции. Горячий хладагент (В газообразном состоянии), из компрессора чиллера под высоким давлением, поступает в теплообменник выносного конденсатора. Конденсируясь хладагент выделяет тепло, тем самым нагревая теплообменную поверхность конденсатора с другой стороны. Осевые вентиляторы, организуя циркуляцию воздуха через теплообменник конденсатора, охлаждают его с другой стороны. Таким образом тепло удаляется в окружающее пространство а холод поглощается хладагентом. Теплообменная поверхность выносного конденсатора состоит из медных труб, внутри которых протекает процесс конденсации фреона, а также алюминиевых ламелей – пластин, предназначенных для увеличения поверхности теплосъема теплообменника. В зависимости от температуры наружного воздуха, количество воздуха, необходимое для охлаждения теплообменной поверхности различно. Поэтому регуляторы вентиляторов, уменьшают или увеличивают скорость вращения вентиляторов в зависимости от значения температуры или давления конденсации.

Рисунок №3 Схема работы выносного конденсатора

Информация взята с сайта www.ecvest.ru

Как работают конденсаторы: понимание конденсаторов

Базовая теория конденсаторов

Конденсаторы являются одним из наиболее распространенных пассивных компонентов в цепях, как и резистор. Конденсаторы накапливают электрический заряд и выполняют разные функции в зависимости от схемы. Емкость является мерой того, сколько заряда или энергии может нести конденсатор. В своей самой простой форме конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных изолятором (диэлектриком), который обычно обозначается символом схемы. Существует множество различных типов конденсаторов, изготовленных из различных диэлектрических материалов и используемых для самых разных целей.

Емкость измеряется в фарадах, что является довольно большой единицей, поэтому чаще всего используется в микрофарадах (мкФ, 10 ^-6 ) или пикофарадах (пФ, 10 ^-12 ). Конденсаторы могут быть как электролитическими, так и неэлектролитическими. Неэлектролитические конденсаторы можно включать в цепь в любом направлении. Электролитические конденсаторы должны быть установлены в правильной ориентации на цепи, так как один вывод положительный, а другой отрицательный. Размещение электролитических конденсаторов неправильно помешает вашей схеме работать должным образом или даже может привести к их взрыву.

Конденсаторы имеют множество применений. Они играют важнейшую роль в цифровой электронике, поскольку защищают микросхемы от помех в сигнале питания за счет развязки. Поскольку они могут быстро сбрасывать весь свой заряд, их часто используют во вспышках и лазерах вместе с устройствами с настроенной схемой и емкостными датчиками. Цепи с конденсаторами демонстрируют частотно-зависимое поведение, поэтому их можно использовать со схемами, избирательно усиливающими определенные частоты.

Конденсаторы можно добавлять последовательно или параллельно, как и резисторы, но их расчет противоположен резисторам. Компоненты, соединенные последовательно, имеют один общий узел, а при параллельном соединении оба узла являются общими. Резисторы, соединенные последовательно, суммируются, чтобы найти общее сопротивление, а параллельно соединенные конденсаторы складываются, чтобы найти общую емкость. Резисторы, соединенные параллельно, и конденсаторы, соединенные последовательно, используют одну и ту же формулу, чтобы найти общее значение Xeq = (1/[(1/X1+1/X2+…+1/Xn)], просто подставьте значение резистора или конденсатора в X .

Узнайте, как расшифровать различные типы конденсаторов, см. наши примечания к схемам конденсаторов.

Проект конденсатора: цифровой измеритель емкости

Этот проект электроники позволяет измерять емкость конденсаторов в диапазоне от 0,000 пФ до 1000 мкФ. То есть ЖК-дисплей 16×2 будет отображать шкалу от 0,000 пФ до 1000 мкФ, основными компонентами которого будут Arduino Uno и дисплей. Если вы потеряли техническое описание и нуждаетесь в быстром измерении, этот проект «Сделай сам» идеально подходит для быстрой проверки.

Требуется время: 10 часов в зависимости от опыта
Уровень опыта: Промежуточный

Нажмите здесь, чтобы приобрести комплект метра емкости

Комплект емкости. железо

Припой

Инструмент для зачистки проводов

Резак

Плоскогубцы с иглами

Мультиметр

Электрическая дрель

Сверло 1/16″

#22, провод любого цвета, 1 метр

Аккумулятор 9 В

Шаг 1. Принципиальная схема

На этом этапе вы очень хорошо сконцентрируетесь на том, что будете строить. То есть этот шаг вашего проекта имеет решающее значение, так как вам нужно будет понять, как подключить каждый компонент, чтобы весь проект функционировал правильно. Поэтому этот шаг становится основным шагом или обязательной мерой для успешного завершения вашего проекта. Увеличенная версия будет в конце инструкции.

Цифровой измеритель емкости от 0,0001 пФ до 1000 мкФ
Нажмите, чтобы увеличить

Шаг 2 – ЖК-дисплей 16×2

На этом этапе вы можете вырезать 2×6 контактов и вставить их в отверстия ЖК-дисплея 16×2 в соответствующих контактах: с 1 по 6 и с 11 по 16, чтобы у вас было больше места для работы между печатной платой и дисплеем, когда это последнее. быть установлен.

ЖК-дисплей

Шаг 3 – ЖК-дисплей 16×2 2

На этом этапе вы собираетесь выполнить основные подключения к дисплею, которые вы позже подключите к Arduino Uno. Затем вы должны определить соединения от ЖК-дисплея 16×2 в контактах: 4, 6, 11, 12, 13 и 14, которые будут подключены соответственно к Arduino Uno в контактах: 11, 9, 5, 4, 3, и 2, не забывая о соединениях с +5V, GND и Pot of 10K.

Соединения ЖК-дисплея

Шаг 4 – ЖК-дисплей 16×2 3

На этом шаге вы сопоставите ранее выполненные соединения с ЖК-дисплеем с будущими соединениями, которые вы будете выполнять на печатной плате: посмотрите на фотографию, где вы можете рассмотреть детали ближе.

Совместите соединения

Шаг 5 — Плата

Как только вы узнаете, как выполнить соединения между вашим ЖК-дисплеем 16×2 и печатной платой, вы должны разделить их, чтобы можно было установить на печатную плату: разъемы без кожуха, используя 2×8 контактов сбоку от цифровых контактов, используя 2 контакта в другая сторона для подключения к GND и +5V.

Печатная плата

Шаг 6. Соединения печатной платы

На этом шаге вы собираетесь подключить GND, чтобы вы могли подключить все GND, и поэтому вы можете установить потенциометр 10K непосредственно на дорожку GND, а затем вы также можете подключить ее к дорожке + 5V, завершая соединения с этот компонент припаивает центральный штифт к другой близкой дорожке.

Соединения печатной платы

Шаг 7 — печатная плата 3

Теперь вы можете выполнить все соединения: то есть подготовить соединения и оставить достаточно места, чтобы впоследствии можно было установить ЖК-дисплей 16×2.

Все соединения печатной платы

Шаг 8. Соединение печатной платы и дисплея

Пришло время согласовать каждое соединение между печатной платой и вашим ЖК-дисплеем, чтобы впоследствии можно было правильно припаять каждый установленный элемент.

Соединение печатной платы и дисплея

Шаг 9. Соединение печатной платы и дисплея 2

Внимательно проверьте соединения на задней стороне вашей печатной платы, чтобы вы могли видеть, все ли в порядке с теми соединениями, которые вы сделали между печатной платой и ЖК-дисплеем. Очевидно, вы также собираетесь проверить соединения, выполненные с GND и + 5V, на правильном пути.

Проверьте соединения

Шаг 10. Завершение проекта

После завершения проекта оставьте ясным, какие результаты. То есть необходимо определить выходы для этого проекта: в данном случае это A0 для отрицательного (-) и A4 для положительного (+).

Завершение проекта

Шаг 11. Подготовка к выполнению точных измерений

Перед загрузкой кода вы должны устранить металлические части отверстий печатной платы A0 и A4 с помощью сверла 1/16 дюйма, чтобы сохранить «0» (нулевую) емкость, когда гнездовой разъем 1×6 Position — сквозной стиль для Установлена ​​Ардуино Уно.

Выполнение измерений

Шаг 12. Корпус Arduino

Перед установкой Arduino Uno в корпус обрежьте пластиковые стойки.

Корпус Arduino

Шаг 13. Установка экрана на Arduino Uno

После установки Arduino Uno внутри корпуса вы можете установить экран на Arduino Uno.

Монтаж экрана

Шаг 14. Вставка гнездового разъема 1×6 Position — сквозной стиль для Arduino

На этом шаге вы можете вставить разъем 1×6 Position Female Header — пройти через стиль для Arduino Uno, поэтому, когда вы загружаете код, курсор будет отображать 0,000 пФ.

Шаг 15 – Загрузка кода

Подключив кабель USB-A к USB-B между вашим проектом и компьютером, загрузите код по адресу: http://pastebin.com/njjKZrfv

Затем обратите внимание на курсор, где вы увидите 0,000 пФ.

Загрузка кода

Шаг 16 – Использование измерителя емкости

После загрузки кода с http://pastebin.com/njjKZrfv отсоедините кабель USB-A к USB-B, подключенный между компьютером и вашим проектом, чтобы вы могли подключить аккумуляторную защелку 9 В с помощью штекера 2,1 мм и так далее. Вы также можете использовать 9-вольтовую батарею, чтобы измерить каждый конденсатор, который вы хотите измерить. В данном случае я измеряю конденсатор емкостью 1 пФ. Обратите внимание, что перед измерением конденсатора вы можете увидеть в курсоре: 0,000 пФ.

Шаг 17. Измерение емкости конденсатора 10 нФ

Измерение 10 нФ

Шаг 18. Измерение емкости конденсатора 10 пФ

Измерение 10 пФ

Шаг 19 – Измерение емкости конденсатора 3,3 пФ

Измерение 3,3 пФ

Вопросы для обсуждения:

В каких приложениях используется высокая емкость?
Чем конденсаторы отличаются от переменного и постоянного тока?
Какие эффекты могут произойти с вашей схемой, если ваш конденсатор лопнет?
Насколько важно разрядить конденсатор?

Как работают конденсаторы.

Все, что вам нужно знать

Почти во всех электрических цепях есть хотя бы один конденсатор. Вместе с катушками индуктивности и резисторами конденсаторы составляют три основных компонента, очень полезных в электронике.

Знание принципа устройства конденсаторов и их работы поможет вам ориентироваться в электронике в целом.

Прочтите, чтобы узнать больше о конденсаторах.

 

Содержание

Что такое конденсаторы?

 

Рис. 1. Конденсаторы и микросхемы

 

Конденсатор представляет собой электрический компонент, используемый для хранения энергии в виде электрического заряда.

Типы практичных конденсаторов могут сильно различаться. Однако все конденсаторы содержат как минимум две пластины конденсатора (электрические проводники). Изолятор (диэлектрик) разделяет электрические пластины конденсатора.

Единица измерения емкости в системе СИ измеряет заряд конденсатора.

Строительство конденсации

Рисунок 2: Конденсаторы в пластинке на протоколах

Обычно плиты конденсации должны быть проводящими пластинами и изготовленными из материалов, таких как Tantalum и Alumin. С другой стороны, диэлектрический материал конденсатора может быть изоляционным стеклом, пластиком, керамикой или бумагой.

Основной функцией диэлектрического материала является обеспечение изоляции между пластинами конденсатора. Таким образом, он препятствует прохождению постоянного тока.

Функциональность конденсатора, емкость, измеряется в фарадах. Эффективная емкость прямо пропорциональна площади поверхности электрических пластин. Он также пропорционален диэлектрической проницаемости ε используемого изоляционного материала.

Следовательно, чем ближе расположены электрические пластины, тем выше емкость.

Имея в виду эту информацию, давайте копнем глубже, чтобы узнать о различных типах конденсаторов и методиках их использования.

Различные типы конденсаторов и их методы использования

Рисунок 3: Ремонт электроники

AIR

эти качества, которые у UTILIL AIR

эти качества. конденсаторные пластины. Обычно воздушные конденсаторы имеют относительно небольшую емкость от 100 пФ до 1 нФ.

Из-за того, что воздух является диэлектрическим материалом, воздушный конденсатор представляет собой конденсатор большего размера для увеличения уровней емкости. Таким образом, его неблагоприятно использовать в большинстве электрических цепей. Воздушные конденсаторы распространены в схемах настройки радио.

 

Майлар

 

Это специальный конденсатор с уникальными характеристиками по сравнению с электролитическими и другими конденсаторами, такими как конденсаторы из пластиковой пленки. Конденсаторы из майлара могут выдерживать большие значения перепада напряжения в небольшом корпусе.

Более того, конденсаторы обладают высокой устойчивостью к внешним факторам, таким как влага. Часто производители используют конденсаторы майлара в схемах таймеров, таких как счетчики, будильники и часы.

 

Как работают конденсаторы— Стекло

 

Конденсатор со стеклянной пленкой, как правило, твердотельный, и обычно работает в диапазоне от 10 до 1000 пФ. Большинство стеклянных конденсаторов дороги; следовательно, они используются в прибыльных устройствах. Стеклянные конденсаторы подходят для высоковольтных приложений.

 

Как работают конденсаторы — Керамика

 

Исторически керамика была одним из первых изоляционных материалов, которые стали использовать в производстве конденсаторов.

Из-за таких факторов, как размер, электрические характеристики и паразитные емкостные эффекты, керамические конденсаторы имеют несколько геометрий. Примеры включают конденсаторы с барьерным слоем и керамические трубчатые конденсаторы.

Керамические конденсаторы подразделяются на два основных типа; керамические дисковые конденсаторы (CDC) и многослойные керамические конденсаторы (MLCC).

Производители используют технологию поверхностного монтажа для производства многослойных керамических конденсаторов. MLCC обычно меньше по размеру, что делает их удобными для использования в большинстве электронных схем.

MLCC обычно имеют емкость от 1 нФ до 1 мкФ. в некоторых случаях это значение может достигать 100 мкФ.

Кроме того, производители покрывают керамический диск серебряной пленкой с обеих сторон для получения CDC. Этот метод покрытия помогает уменьшить потери емкости CDC.

В результате паразитных эффектов, таких как индуктивность и сопротивление, керамические конденсаторы обеспечивают высокочастотную характеристику. Вы можете найти большинство керамических конденсаторов в высокочастотных цепях, таких как рентгеновские аппараты, аппараты МРТ и антенны.

Керамический конденсатор является распространенным типом конденсатора, используемого в различных схемах по всему миру.

Как работают конденсаторы- Суперкапациторы

Рисунок 4: Плата

Они являются капиталом по сравнению с потенциалом по сравнению с капиталами. Производители могут классифицировать суперконденсаторы среди электролитических конденсаторов. В качестве альтернативы они описывают их как перезаряжаемые батареи, известные как ультраконденсаторы.

 

Как работает конденсатор？

 

Следовательно, металл электрически нейтрален.

Электрический ток (постоянный или переменный) протекает при подключении любого потока мощности к электрическим пластинам. Электроны движутся от батареи через положительную металлическую пластину к отрицательному металлическому проводу. Положительная пластина действует как положительная клемма, а отрицательная клемма действует как отрицательная клемма.

Диэлектрик между пластинами предотвращает прохождение электронов через конденсатор и их накопление на электрических приемниках.

Когда электроны насыщают электронные проводники, батарея теряет электрическую энергию, чтобы вставить больше электроники в конденсатор. Уже перемещенные электроны отталкивают новые. Поэтому конденсатор приобретает полный заряд.

Положительная пластина приобретает суммарный отрицательный заряд, а отрицательная пластина достигает такого же положительного порядка. Следовательно, конденсатор имеет электрическое поле, удерживающее выступы на проводящих пластинах.

Примеры применения конденсаторов

Рисунок 6: конденсаторы в электронном компоненте

. микросхема и источник питания.

Фильтруют помехи на выходе источников питания, например пульсации напряжения. Всякий раз, когда что-то прерывает подачу питания, шунтирующие конденсаторы обеспечивают подачу питания, следовательно, обход источника питания.

Конденсатор действует как источник питания при отключении основного источника питания.