Elektronika: kondensatori

Kondensators ir elektronikas komponente, bez kuras neiztiek nevienā elektronikas shēmā. Šajā rakstā populārzinātniskā izklāstā tiks pasniegti kondensatora darbības pamatprincipi, galvenie šo izstrādājumu veidi, apzīmējumi un īpatnības.
Jebkurā shēmā kondensatorus apzīmē ar burtu C, to galvenais parametrs ir kapacitāte (jeb vienkāršāk sakot – energoietilpība), kuru mēra [b]farados[/b] (F).

Kā aptaustīt faradu? Tā ir ļoti liela kapacitāte; ja 1 F kondensatoru uzlādēsim no kāda līdzstrāvas avota un pieslēgsim tam kabatas lukturīša spuldzīti – tā degs vairākas sekundes, bet gaismdiode (ar attiecīgu rezistoru) – pat minūtes.

Praksē tik lielas kapacitātes vajadzīgas visai reti, tāpēc par tehniskajām mērvienībām lieto mikrofaradu (1μF = 10-6 F), nanofaradu (1nF = 10-9 F) un pikofaradu (1pF = 10-12 F).
Svarīgs papildus parametrs ir maksimālais darba spriegums (to pārsniedzot, dielektriķis tiek (elektriski) caursists un kondensators iziet no ierindas). Ražo īpašus augstsprieguma kondensatorus, kuru raksturīgā pazīme ir sevišķi biezs dielektriķa slānis. Daži šo detaļu paraugi – titulattēlā. Elektrolītiskajiem kondensatoriem ir svarīga pieslēguma polaritāte.
Retāk lieto kapacitātes temperatūras koeficientu (tas nepieciešams, aprēķinot reālus svārstību kontūrus un termostabilas RC-ķēdes), maksimālo reaktīvo jaudu, zudumu leņķa tangensu (raksturo kondensatora kvalitāti) un dažus citus.
Principiālajās shēmās kondensatorus apzīmē ar šādiem simboliem:

[img]/images/upload/clog.jpg[/img]

[b]Kondensatora uzbūve.[/b]

[img]/images/upload/cc0.jpg[/img]

Kondensatora pamatsastāvdaļas ir 2 metāla plāksnītes, starp kurām novietots dielektriķis (dažos gadījumos tā lomu var izpildīt arī gaiss vai vakuums). Pie plāksnītēm – elektrodiem pielodē vai piemetina izvadus.
Materiāli, kurus izmanto: vadītājiem – galvenokārt alumīnijs (Al), sudrabs (Ag), elektrolītiskajiem lieto arī tantalu (Ta) un rubīdiju (Rb); dielektriķiem – keramiku un dažādas plastmasas. Senāku modeļu ražojumos vēl var sastapt papīra un vizlas dielektriķus.

[b]Kondensatora darbības princips.[/b]

Ja kondensatoram pieslēdzam [b]līdzstrāvu[/b] – tā plāksnes uzlādējas līdz strāvas avota spriegumam. Uz viena no elektrodiem izveidojas elektronu pārpalikums, uz otra – to iztrūkums. Kad avotu atvienojam – lādiņš uz plāksnēm saglabājas, jo elektroniem nav kur noplūst, lai iestātos līdzsvars. Cik ilgi – tas atkarīgs tikai no zudumiem dielektriķa slānī. Pieslēgsim kondensatoram slodzi – tajā īslaicīgi plūdīs strāva, līdz kondensators izlādēsies. Gandrīz kā akumulators, tikai šeit ķīmisko procesu vietā būs elektriskā lauka procesi.
Protams, lai kondensatoru uzlādētu, tiek patērēta enerģija; fizikas kursā var atrast formulas. Pietiks, ja pieminēšu, ka enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai uzlādētu elektrodus par 1 voltu, ir tieši proporcionāls kondensatora kapacitātei.
Kondensatora līdzstrāvas ekvivalentā pretestība ir bezgalīgi liela (vadītspēja ir 0), ja neņem vērā zudumus. Tāpēc līdzstrāva caur kondensatoru neplūst.

[b]Maiņstrāvas[/b] gadījumā caur kondensatoru plūdīs strāva. Tās lielums būs proporcionāls kondensatora kapacitātei, maiņstrāvas avota frekvencei un tā spriegumam. Tātad šeit būs pareizs apgalvojums, ka [u]kondensatora vadītspēju izraisa viens otram sekojoši uzlādes – izlādes procesi.[/u]

[b]Kondensatoru veidi.[/b]

[b]Keramiskie kondensatori[/b] (ceramic capacitors) raksturojas ar relatīvi nelielu kapacitāti un lielu maksimālo darba spriegumu, maziem zudumiem. Visvairāk tiek lietoti augstfrekvences shēmās – radio, TV u.c., kā arī shēmās ar lieliem spriegumiem. Šos kondensatorus ražo vienkārtainus (attēlā) un daudzkārtainus (konstrukciju skatīt pie SMD kondensatoriem).

[img]/images/upload/cc1.jpg[/img]

[b]Poliesteru jeb plēvīšu kondensatori[/b] (film capacitors) ir ar salīdzinoši vidēju kapacitāti, tos vairāk lieto, piem. audio tehnikā. Lai iegūtu lielāku elektrodu laukumu (un, protams, kapacitāti), tos izgatavo no folijas un satin rullītī. Par dielektriķi kalpo plāna plastikas plēvīte. Pēc izvadu pielodēšanas rullīti hermetizē ar epoksīda maisījumu. Šajā grupā ietilpst arī fluorplasta un polistirola kondensatori; tajos zudumi ir tik niecīgi, ka pēc uzlādēšanas lādiņš saglabājas nemainīgs vairākas stundas vai pat dienas.

[img]/images/upload/cc2.jpg[/img]

[b]SMD (chip) kondensatori[/b] ir keramisko kondensatoru paveids un tos visvairāk lieto ciparu tehnikā (un PC) impulsu traucējumu fitrēšanai. Šie izstrādājumi ir vislētākie mazās materiālietilpības dēļ, bet izceļas ar augstiem tehniskajiem parametriem. Attēlos – SMD kondensatora griezums un ārējais izskats montāžā.

[img]/images/upload/cc3.jpg[/img]

[b]Elektrolītiskie kondensatori[/b] raksturīgi ar to, ka par dielektriķi izmanto plānu Al oksīda slāni tieši uz folijas. Pie tam pusšķidrais elektrolīts izpilda (-) pola funkcijas.
Ar šādu tehnoloģiju var iegūt ļoti lielas kapacitātes pie minimāliem izmēriem un masas.
Elektrolītiskos kondensatorus visvairāk lieto zemfrekvences shēmās, skaņas pastiprinātājos, barošanas blokos un dažādos filtros. Visbiežāk sastopami [b]polārie[/b] kondensatori, tiem mīnusa pols apzīmēts ar melnu vai krāsainu joslu visā korpusa garumā. [b]Nepolāriem[/b] elektrolītiskiem kondensatoriem ir apzīmējums NP uz korpusa.
Visai plaši lieto arī tantala kondensatorus. Tie salīdzinājumā ar Al daudz mazāk zaudē kapacitāti laika gaitā („neizžūst”), un arī citi rādītāji ir labāki. Būtisks trūkums – ievērojami augstākas ražošanas izmaksas, un līdz ar to cenas.
Attēlā: 1 – ar elektrolītu piesūcināts papīrs
2,3 – Al folija
4 – izvadi

[img]/images/upload/cc4.jpg[/img]

Vienmēr jāatceras, ka šī detaļa shēmā jāslēdz ievērojot polaritāti.
[b]Elektrolītiskā kondensatora pieslēgšana maiņstrāvai vai pretējā polaritātē var izraisīt sprādzienu![/b]

Tas izskaidrojams ar gāzu izdalīšanos elektrolītā, bet izstrādājuma korpuss vienmēr ir hermētisks. Autoram ir gadījies remontēt TV pēc šāda sprādziena. Iemesls – taisngriezī caursistas diodes (siltuma caursite – neatgriezeniska). Visa aparāta iekšpuse bija izklāta maziem folijas un papīra gabaliņiem. Stāvokli pasliktināja strāvu vadoša sārma elektrolīta klātbūtne; vairākas iespiedshēmu plates nācās noņemt, rūpīgi mazgāt un žāvēt.

[b]Maiņkondensatorus[/b] lieto galvenokārt analogajā radioaparatūrā. Pēc konstrukcijas tos iedala izstrādājumos ar gaisa un ar cieto (plastikas) dielektriķi. Attēlos: maiņkondensators ar gaisa dielektriķi un mūsdienu radiouztvērēju maiņkondensatori:

[img]/images/upload/cc5.jpg[/img]

[b]Pieskaņošanas kondensatorus[/b] (trimmerus) lieto, lai sajūgtu ieejas un heterodīna kontūrus, fiksētu diapazonu robežas radiouztvērējos, pieregulētu gaitas precizitāti elektroniskajos pulksteņos u.c.
Attēlos: SMD un parastie trimmeri

[img]/images/upload/cc6.jpg[/img]

[b]Kondensatoru apzīmējumi.[/b]

Līdzīgi, kā jau apskatījām rakstā par rezistoriem, arī kondensatoriem ir vairāku veidu apzīmējumi. Keramikas un poliesteru kondensatoriem kapacitāti vienmēr nolasa [b]pikofarados[/b]. Elektrolītiskajiem lielākoties tie ir mikrofaradi.

[b]1. Krāsu kods[/b]

[img]/images/upload/cc7.jpg[/img]

Šajā tabulā viss notiek pēc tāda pat principa kā rezistoriem, tikai nācis klāt parametrs „kapacitātes temperatūras koeficients”. Pielaižu krāsu kodi atšķiras no rezistoru kodiem!

[b]2. Ciparu – burtu kods[/b]

Parasti lieto kombināciju 3 cipari + burts.
1.,2. cipari – kapacitātes vērtība
3. cipars – skaitļa 10 pakāpe, ar kuru jāreizina vērtība.
Burts – pielaide ( F=1%, G=2%, H=3%, I=5%, K=10%, M=20%) Ja pielaide nav normēta, vai ir standartizēta konkrētam ražotājam, tad šā burta nebūs.
Maksimālo darba spriegumu uzrāda kā atsevišķu skaitli. Ja tāda nav, tad spriegums ir standartizēts visai izstrādājumu grupai un tas jāmeklē ražotāja mājaslapā izstrādājuma specifikācijā. Parasti U(max) nav zemāks par 25V, vairumā gadījumu ar to pietiek.

Piemēri:
1. Keramikas kondensators, kurš redzams augšējā attēlā. Uz tā rakstīts:
473
YHZ
Tātad 47 x 103 = 47 x 1000 = 47000 pF = 47 nF
YHZ ir ražotāja kodi.

2. Poliesteru kondensators attēlu zemāk: Uzraksts
473K
250MPP
Tātad, tāpat kā iepriekš C = 47nF, bet ar +/- 10% pielaidi. Apakšējā rindā 250 – tas ir darba spriegums voltos, MPP – ražotāja kodi.

Elektrolītiskajiem kondensatoriem parasti C un U(max) raksturo pilni uzraksti, piemēram 100μF 25V.
Tantala kondensatoriem mēdz būt arī šādi:
106
+16
Tas jātulko 10 x 106 = 10,000,000 pF = 10 μF 16V, pie tam (+) zīme norāda plusa izvada atrašanos.

Pateicos [i]urbis[/i] par sadarbību.

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on whatsapp

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *

Datuve.lv – IT un Tehnoloģiju ziņas || Copyright © 2004-2020 || Kontaktinformācija: info@datuve.lv  || Contact Us