Kapasitanssi mittaa kondensaattorin kykyä varastoida varauksia. Kapasitanssi mitataan faradeina, jotka on nimetty Pietarin yliopiston kunniajäsenen, englantilaisen fyysikon Michael Faradayn mukaan.
Sisältö
Mikä on kapasitanssi?
Jos poistamme yksittäisen sähköjohtimen äärettömän kauas ja poistamme varattujen kappaleiden vaikutuksen toisiinsa, poistetun johtimen potentiaali tulee verrannolliseksi varaukseen. Eri kokoisilla johtimilla ei kuitenkaan ole samaa potentiaalia.
Kondensaattorin kapasitanssin yksikkö SI-järjestelmässä on faradi. Suhteellisuuskerrointa merkitään kirjaimella C, joka on kapasitanssi, johon johtimen koko ja ulkoinen rakenne vaikuttavat. Elektrodin materiaalilla, aineen faasitilalla ei ole merkitystä - varaukset jakautuvat pinnalle. Siksi kansainvälisissä GHS-säännöissä kapasitanssia ei mitata faradeina vaan senttimetreinä.
Yksittäinen pallo, jonka säde on 9 miljoonaa kilometriä (1400 Maan sädettä), sisältää 1 faradin. Yksittäinen johtava elementti sisältää varauksia riittämättömiä määriä teknisiin sovelluksiin. 21. vuosisadan teknologian mukaan. luodaan kondensaattoreita, joiden yksikkö on yli 1 farad.
Vähintään kahdesta elektrodista ja erottavasta dielektrisestä aineesta koostuva rakenne voi varastoida elektronisten piirien toimintaan tarvittavan sähkömäärän. Tässä rakenteessa positiiviset ja negatiiviset hiukkaset vetävät toisiaan puoleensa ja pitävät toisiaan kiinni. Elektroni-positroni -parin välissä oleva dielektrisyys estää annihilaation. Tällaista varaustilaa kutsutaan sidotuksi.
Aiemmin sähköisten suureiden mittaamiseen käytettiin hankalia laitteita, joiden tarkkuutta ei tunnettu. Nyt jopa aloitteleva radioamatööri osaa mitata kapasitanssin testerillä.
Kondensaattoreiden merkintä
Elektronisten laitteiden ominaisuuksien tunteminen on olennaisen tärkeää tarkan ja turvallisen käytön kannalta.
Kondensaattorin kapasiteetin määrittäminen edellyttää arvon mittaamista mittalaitteella ja kotelossa olevien merkintöjen lukemista. Merkityt arvot poikkeavat mitatuista arvoista. Tämä johtuu puutteellisista tuotantotekniikoista ja toiminnallisista vaihteluista (kuluminen, lämpötilavaikutukset).
Nimelliskapasiteetti ja toleranssiparametrit on merkitty koteloon. Kodinkoneet käyttävät laitteita, joiden poikkeama on jopa 20 %. Avaruus-, sotilas- ja räjähdysvaarallisissa sovelluksissa sallitaan 5-10 prosentin toleranssi. Toimintapiirit eivät sisällä toleranssiarvoja.
Nimelliskapasiteetti on koodattu IEC-standardien mukaisesti, jotka ovat Kansainvälisen sähkötekniikan toimikunnan (IEC) standardeja, jotka yhdistävät 60 maan kansalliset standardointijärjestöt.
IEC-standardissa käytetään nimityksiä:
- 3-numeroinen koodaus. 2 numeroa alussa - pF:n määrä, kolmas numero - nollien määrä, 9 lopussa - luokitus alle 10 pF, 0 edessä - enintään 1 pF. Koodi 689 - 6,8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF tai 33 nF tai 0,033 µF. Koodin desimaalipiste on korvattu R-kirjaimella, jotta se olisi helpompi lukea. R8=0,8 pF, 2R5 on 2,5 pF.
- 4 numeroa merkinnässä. Viimeinen on nollien määrä. Ensimmäiset 3 ovat arvo pF:nä. 3353 - 335000 pF, 335 nF tai 0,335 µF.
- Kirjainten käyttö koodissa. Kirjain µ on µF, n on nanofaradit, p on pF. 34p5 on 34,5 pF, 1µ5 on 1,5 µF.
- Höyläkeraamiset tuotteet koodataan kirjaimilla A-Z kahdessa rekisterissä ja numerolla, joka ilmaisee asteen 10. K3 on 2400 pF.
- Elektrolyyttiset SMD-tuotteet merkitään kahdella tavalla: numerot - nimelliskapasitanssi pF:nä ja lähellä tai toisella rivillä, jos tilaa on, - nimellisjännitearvo; kirjain koodausjännite ja lähellä 3 numeroa, joista 2 määrittelee kapasitanssin ja viimeinen nollien määrän. A205 tarkoittaa 10V ja 2µF.
- Pinta-asennettavat tuotteet merkitään kirjaimista ja numeroista koostuvalla koodilla: CA7 - 10 µF ja 16 V.
- Koodit on koodattu kotelon värin mukaan.
IEC-merkinnät, kansalliset nimitykset ja merkkikoodit tekevät koodien ulkoa opettelusta turhaa. Laitteistosuunnittelijat ja korjausteknikot tarvitsevat viitelähteitä.
Laskeminen kaavoilla
Kennon nimelliskapasiteetti on laskettava kahdessa tapauksessa:
- Elektroniikkalaitteiden suunnittelijat laskevat parametrin, kun he luovat piirejä.
- Mestarit, joilla ei ole sopivaa tehoa ja kapasitanssia olevia kondensaattoreita, käyttävät elementtilaskentaa valitessaan käytettävissä olevia osia.
RC-piirit lasketaan käyttämällä impedanssiarvoa - kompleksiresistanssia (Z). Ra - on virtapiirin osallistujien lämpenemisestä johtuva virtahäviö. Ri ja Re - ottavat huomioon elementtien induktanssin ja kapasitanssin vaikutuksen. RC-piirien vastuksen liittimissä jännite Up on kääntäen verrannollinen Z:hen.
Lämpöresistanssi lisää potentiaalia kuormituksessa ja reaktiivinen resistanssi pienentää sitä. Kondensaattorin käyttö resonanssin ylittävillä taajuuksilla, jolloin kompleksisen resistanssin reaktiivinen komponentti kasvaa, johtaa jännitehäviöihin.
Resonanssitaajuus on kääntäen verrannollinen varauksen varastointikykyyn. Laske Fp:n määrityskaavasta, mitkä Cc:n (kondensaattorin kapasiteetti) arvot tarvitaan piirin toimintaan.
Impulssipiirien laskemiseen käytetään piirin aikavakiota, joka määrittää RC:n vaikutuksen impulssin rakenteeseen. Jos piirin resistanssi ja kondensaattorin latausaika tunnetaan, kapasitanssi lasketaan aikavakion kaavasta. Tuloksen totuuteen vaikuttaa inhimillinen tekijä.
Mestarit käyttävät kondensaattoreiden rinnakkais- ja sarjakytkentöjä. Laskentakaavat ovat päinvastaiset kuin vastusten laskentakaavat.
Sarjakytkentä pienentää kapasitanssia elementtien kytkennässä, rinnakkaispiiri lisää arvoja.
Miten voin mitata kondensaattorin kapasitanssin yleismittarilla?
Kondensaattoria mitattaessa kondensaattori puretaan ensin oikosulkemalla navat yhteen kahvassa olevalla eristetyllä ruuvimeisselillä. Jos näin ei tehdä, pienitehoinen yleismittari ei toimi.
Vastaus kysymykseen, miten kondensaattorin kapasitanssi tarkistetaan yleismittarilla "Cx"-tilassa, on seuraava:
- Kytke "Cx"-tila päälle ja valitse mittausraja - 2000 pF - 20 μF vakiomittarissa;
- Aseta kondensaattori laitteen pistorasioihin tai aseta anturi kondensaattorin nastoihin ja lue arvo laitteen asteikolta.
Määritä ampeerimittarilla tai yleismittarilla, onko kotelon sisällä oikosulku vai avoin virtapiiri.
Napaisuuskondensaattori kytketään laitteen virtapiiriin ottaen huomioon virran suunta. Valmistaja on merkinnyt tuotteen elektrodit. Kondensaattori, joka on suunniteltu 1-3 V:n jännitteille, pettää, jos käänteisvirta on normaalia suurempi.
Polaarinen elektrolyyttikondensaattori irrotetaan levystä ennen ominaisuuksien mittaamista. Kytke yleismittari päälle vastusmittaus- tai puolijohdetestitilassa. Aseta anturit napakondensaattorin elektrodeille - plus plussaa kohti plussaa, miinus miinusta kohti miinusta. Viallinen kondensaattori osoittaa tasaista vastuksen kasvua. Latauksen edetessä virta pienenee, sähkömagneettinen kenttä kasvaa ja saavuttaa virtalähteen jännitteen.
Kondensaattorin avoin virtapiiri näkyy yleismittarissa äärettömänä resistanssina. Laite ei reagoi, tai analoginen nuoli tuskin liikkuu.
Jos elementti vikaantuu, mitattu arvo ei vastaa nimellisarvoa pienemmällä määrällä, joka on verrannollinen vikaantumisen suuruuteen.
Jos mietit, miten kondensaattorin kompleksinen tai ekvivalenttinen sarjavastus (ESR) mitataan yleismittarilla, se on ongelmallista tehdä ilman lisälaitetta. Kondensaattorilla on reaktiivisia ominaisuuksia suurtaajuusvirroilla.
Muut mittausmenetelmät
Kondensaattorin kapasitanssimittari omin käsin kootaan pulssilaitteen kaavojen mukaan. Muuttuvilla vastuksilla varustettujen RC-piirien sarjat luovat sarjan taajuusporrastettuja signaaleja tuotteen ulostuloon. Yleismittaria käytetään sen yksikön määrittämiseen, jonka kanssa lisälaitetta on tarkoitus käyttää.
Testattujen kondensaattoreiden sarja kytketään vuorotellen suunnitteluun ja kunkin osa-alueen tarkkuutta säädetään.
Polaarisen elektrolyyttikennon kapasiteettimittari omin käsin toteutetaan kaavamaisesti ja viritetään osana digisovitinta ilman värähtelypiiriä. Lähtöjännite on vakiojännite eikä pulssijännite.
Digitaalisissa kapasiteettimittareissa virtalähde on erittäin vakaa. Niiden elementtien "kelluvat" parametrit, joista piiri on koottu, aiheuttavat mittaustarkkuuteen virheen, jota ei voida hyväksyä.
Logiikkaelementtejä käytetään pulssimuotoisten vaihtovirtalähteiden rakentamiseen ESR-mittauksia varten.
Edulliset kondensaattorikapasiteettimittarit, RLC-siltatyyppiset laitteet, joissa on lisävarusteena SMD-resistanssitestitoiminto, verkkovirtalaturi ja LCD-näyttö, itse sormen kokoiset. Ne toimivat ammattimaisena mittausjärjestelmänä. Pystyy toimimaan kapasitanssimittarina elektrolyyttikondensaattoreille, sekä polaarisille että muuttuville kondensaattoreille.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
