Как проверить конденсатор на работоспособность
Довольно часто во время ремонта или замены электронных схем у молодых специалистов возникает вопрос, как проверить конденсатор на работоспособность. Большинство таких проверок выполняется с помощью мультиметра. Этот прибор совсем несложен в обращении, требует минимальных знаний и практических навыков. Существуют и другие способы проверки, которые нужно знать на случай отсутствия мультиметра.
Содержание
Как проверить конденсатор мультиметром
Перед началом проверки конденсатора на исправность, он должен быть обязательно разряжен. Процедуру разрядки можно выполнить с помощью обычной отвертки. Ее жало касается сразу двух выводов прибора до возникновения искры. Небольшая вспышка будет свидетельствовать о разрядке, после чего осуществляется непосредственная проверка работоспособности конденсатора.
Для проверки чаще всего используется мультиметр. С помощью этого прибора возможно определить такие показатели, как емкость, возможный обрыв или короткое замыкание.
Прежде всего нужно определить тип проверяемого конденсатора. Они могут быть полярными (электролитическими) или неполярными. В первом случае обязательно соблюдение полярности, то есть щуп должен прижиматься к соответствующей ножке – плюс к плюсу, а минус к минусу.
Неполярный конденсатор не требует соблюдения полярности, для его проверки существует собственная технология. После определения типа прибора, выполняется его поэтапная проверка.
Как измерить сопротивление
Прежде чем выполнять проверку сопротивления, необходимо отпаять конденсатор со своего места и пинцетом перенести на рабочий стол. Далее тестер необходимо переключить в режим измерения сопротивления, после чего приложить щупы к выводам с соблюдением полярности. Данный момент имеет большое значение, поскольку в случае путаницы плюса и минуса произойдет мгновенный выход из строя конденсатора. Чтобы исключить такую возможность, на каждом устройстве отрицательный контакт отмечается галочкой.
После контакта щупа с ножками, дисплей мультиметра начинает отображать первое значение, которое быстро возрастает.
Причиной такого состояния служит зарядка конденсатора при его контакте с измерительным прибором.Через определенный промежуток времени на дисплее появится цифра 1, которая считается максимальным значением и указывает на исправность проверяемой детали.
Если единица появилась на дисплее сразу же после начала проверки, это свидетельствует о наличии обрыва внутри бочонка и его неисправности. Наличие на табло нуля означает короткое замыкание. Применение аналогового стрелочного мультиметра дает такие же результаты. Определение работоспособности в данном случае очень простое, достаточно только понаблюдать за ходом стрелки. При плавном повышении сопротивления полярный конденсатор считается пригодным к работе. Значение минимума и максимума указывает на неисправность.
Неполярный конденсатор довольно просто проверить самостоятельно в домашних условиях. Для этого нужно коснуться щупом ножек, не соблюдая полярность. Диапазон измерений должен быть выставлен на значение 2 Мом. Цифровое значение, появившееся на дисплее, должно превышать двойку.
Меньшее значение указывает на неисправность детали и необходимость ее замены. Данный способ подходит для проверки тех изделий, емкость которых превышает 0,25 мкФ. Конденсаторы с меньшим номиналом проверяются специальным тестером – LC-метром или мультиметром с функцией проверки таких деталей.
Как измерить емкость
Работоспособность конденсатора на пробой может проверяться путем измерения емкостных характеристик и последующего их сравнения с номиналом, указанным на внешней оболочке изделия.
Измерение емкости не представляет особой сложности и может быть выполнено самостоятельно. С этой целью переключатель переводится в измерительный диапазон в соответствии с номиналом. Сама деталь вставляется в специальные посадочные гнезда.
В случае отсутствия гнезд, проверка емкости может проводиться щупами, так же, как и при измерении сопротивления. После того как щупы подключены, на дисплее высвечиваются показатели емкости, приближенные к номинальному значению. Если прибор показывает другие цифры, значит деталь считается пробитой и требует замены.
Как измерить напряжение
Одним из способов проверки работоспособности конденсатора является измерение его напряжения с помощью вольтметра или мультиметра. Для проведения измерений необходимо воспользоваться источником питания с напряжением, меньшим, чем у конденсатора. Щупы прибора подключаются к ножкам детали с обязательным соблюдением полярности. Затем необходимо выдержать 4-5 секунд, необходимых для зарядки.
Следующим этапом будет перевод мультиметра в режим для измерений напряжения. В начальной стадии замера на экране должно высветиться значение, сравнимое с номиналом. Если на дисплее будут другие показатели, значит конденсатор находится в нерабочем состоянии. Следует помнить, что подключенный вольтметр, способствует потере заряда конденсатора. Поэтому наиболее точные данные можно зафиксировать только в начальной стадии замера.
Как проверить конденсатор без приборов
Существует простой способ, позволяющий выполнить проверку без каких-либо приборов.
Прежде всего это касается конденсаторов с большой емкостью. Вначале производится полная зарядка элемента на протяжении 4-5 секунд. После этого контакты замыкаются с помощью обыкновенной отвертки. При нормальной работоспособности бочонка наблюдается появление яркой искры. Если искра тусклая или ее нет вообще, значит конденсатор нерабочий и неспособен удерживать заряд.
Лампочка и два провода не могут обеспечить высокого качества проверки. Это самодельное средство для прозвонки обеспечивает лишь проверку на наличие короткого замыкания. Вначале нужно зарядить конденсатор, а затем концами проводов прикоснуться к ножкам. В случае нормальной работоспособности, будет хорошо заметна искра, после чего наступит моментальная разрядка конденсатора.
При проверке конденсатора на работоспособность, можно вполне обойтись без измерительных приборов. В некоторых случаях достаточно визуального осмотра с целью определения внешнего состояния детали. Таким образом, определяется вздутие или пробой.
Наиболее тщательно осматривается верхняя часть. Наличие разрушенной изоляции или подтеков прямо указывает на пробитие конденсатора, и дальнейшая проверка приборами уже не имеет смысла.
Рекомендуется очень внимательно осматривать корпус на предмет вздутия или потемнения. Конденсаторы довольно часто оказываются в таком состоянии. Также нужно тщательно проверять саму плату в том месте, где подключена деталь. Подобные неисправности можно заметить визуально, особенно при отслоении дорожек. В некоторых случаях изменяется цвет платы.
Как оно работает!?
Чтобы научиться создавать устройства, надо знать как они работают, из чего состоят. По любым радиоэлектронным устройствам бегает ток. От того, как и куда его направить, зависит работа устройства.
Ток по проводам можно сравнить с течением жидкостей по трубам. Вода в трубах течет по разному, где-то быстро, где-то медленно. Где-то очень большое давление, а где-то совсем маленькое. По трубам не всегда вода течёт, бывает и нефть, а бывают и канализационные и мусоро-проводы для сваливания туда всяких отходов.
У электричества тоже есть свои давление и скорость течения. Чем больше электрический ток, тем толще должен быть провод. Если пустить гречневую кашу через гелевый стержень, она через него не потечёт, стержень заткнётся, и если будет достаточное давление, лопнет в том месте где заткнуло. А вот через трубу диаметром сантиметров пять, гречневая каша потечёт, и ничего не лопнет.
Ток обычно обозначается буквой I и меряется Амперами
Чем больше напряжение, тем толще должна быть изоляция провода. Напряжение — как давление, чем выше, тем толще изоляция, или толще должны быть трубы чтобы выдержать давление. Тонкие трубы ведь большого давления не выдерживают, лопаются, точно так же и провода при большом напряжении пробивает.
Напряжение обычно обозначается буквами U или V и меряется Вольтами.
Электричество течёт в электронных схемах от плюса к минусу.
Начну с описания различных деталей устройств и буду постепенно пополнять их разнообразие.
Диод
Диод обычно предназначен пускать ток в одну сторону, и не пускать в другую.
Как клапан, пропускает воду в одну сторону, а если она потекла в другую, то сразу закрывается. Диод работает точно так же. Диод — электронный клапан.
У каждой лапки диода есть название — анод и катод.
Катод — отрицательный электрод, поэтому в схемах обычно смотрит на минус.
Анод — положительный электрод, и на него чаще всего подают плюс.
Чтобы лучше запомнить, кто из них отрицательный, а кто положительный, — в слове «катод» столько же букв, сколько в слове «минус». А в слове «анод» столько же букв, сколько в слове «плюс».
Диод пускает от анода к катоду, и не пускает обратно, от катода к аноду.
На схемах диод обозначается вот так:
Диод
Где у диода катод, а где анод — легко запомнить, одна сторона обозначения походит на буковку А (анод), правая сторона на букву К (катод).
Диоды на вид бывают всякие разные:
Важные характеристики диодов — максимальное напряжение и максимальные токи — постоянный и при коротком импульсе.
Если напряжение в схеме не более 15 Вольт, и ожидаемый постоянный ток через диод предполагается не более 1 Ампер, то и диод должен быть не ниже чем на 15 В, и не ниже чем на ток 1 А.
Если мы подключим диод катодом к минусу, то ток потечёт, и лампочка засветится.
Если мы перевернём диод анодом к минусу, то диод не пропустит ток с плюса на минус, и лампочка не загорится.
Фотодиоды и светодиоды на принципиальных схемах обозначаются вот как:
Иногда с круглишками, иногда без них.
У них точно так же есть катод и анод, как и у простых диодов.
Поэтому крайне важно для работоспособности схемы не путать назначение лапок, полярность.
Переменный ток
В предыдущем примере с диодом и лампочкой был постоянный ток, тоесть тёк в одном направлении.
При переменном токе полярность меняется с какой-то частотой.
В розетках нашей страны плюс с минусом меняются местами 50 раз в секунду, в электросетях Японии и Америки 60 раз, в Европе 100 раз в секунду.
Частота, — будь то смена полярности, или количество зажиганий светодиодика в секунду, — меряется в Герцах.
Как узнать переменный или постоянный ток в цепи ?
Подключили диод, лампочка светится.
Перевернули диод, лампочка всё равно светится.
Если диод заведомо целый, значит ток в цепи переменный.
Чтобы из переменного тока сделать постоянный, нужно 4 диода, для соединения в диодный мост.
Диодный мост на схемах рисуют из четырёх диодов, или просто ромбом с диодом внутри, для упрощения.
Белые провода — переменное напряжение, на выходе постоянное: черный — минус, красный плюс.
Если постоянный ток изобразить на графике, он будет выглядеть вот так.
С течением времени на плюсе всегда остаётся плюс, на минусе минус.
У переменного тока с течением времени плюс с минусом на проводах меняются местами, на графике он будет выглядеть вот так:
Каждая такая пупырышка называется полупериод.
Если выше полоски — положительный, например который нам нужен.
Если ниже полоски — отрицательный, который нам не нужен, и нам надо его перевернуть.
Участок времени из двух полупериодов, отрицательного и положительного, называют полным периодом.
Пометим положительные полупериоды зеленым цветом, отрицательные красным.
Если собрать диодный мост из красных и зеленых светодиодов можно увидеть как он работает:
На лампочку идёт постоянный пульсирующий ток, но она не светится потому что ток через светодиоды недостаточно большой.
Светодиодный мост перевернул отрицательные (красные) полупериоды в нужную нам сторону
На предыдущем примере частота переменного тока была около 1 герца, тоесть примерно одна смена полярности в секунду.
С более высокими частотами работа диодного моста уже не так явно видна (здесь герц 7-10):
В цепях переменного тока частотами от 30 или 60 герц, глаз не может уследить за миганием светодиодов, они будут мигать очень быстро и будет казаться что они просто все светятся.
Конденсатор
Конденсатор — электронная бочка.
Конденсатор накапливает в себе энергию, и этим самым в электрических схемах работает как бак с водой.
Например если включать и выключать воду, то она то есть, то нету, а нас это не устраивает.
Нам нужно чтоб вода всегда была.
Если под кран, из которого вода то идёт, то не идёт, поставить бочку и проковырять снизу дырку, то из дырки вода будет течь всё время. Ту же самую роль выполняют и конденсаторы в схемах.
Конденсаторы бывают на переменный и на постоянный ток.
У конденсаторов на постоянный ток важно не путать полярность — назначение выводов, какой из них подключить на плюс, а какой на минус.
Конденсатор обозначается на схеме вот так:
Слева на переменный ток, справа на постоянный.
Конденсаторы бывают всякие разные:
Предыдущая схема у нас была с пульсирующим постоянным током:
Если параллельно лампочке поставить конденсатор, то на лампочку пойдет постоянный ток без пульсаций.
Ёмкость конденсаторов измеряется в пикофарадах (пФ или pF), нанофарадах (нФ, nF), микрофарадах (мкФ, uF), и фарадах (Ф, F).
Например 7 нанофарад = 0, 000 000 007 фарад.
14 пикофарад = 0, 000 000 000 014 фарад.
10 микрофарад = 0, 000 010 Фарад.
Ёмкость почти всегда написана на конденсаторе русскими или английскими буквами, или бывает обозначена цветовым или цифровым шифром.
Цифровая маркировка выглядит как три цифры, первые две начальные цифры, последняя -количество нулей после них, получается число в пикофарадах.
Например на конденсаторе надпись 104, это 10 и 4 нуля = 100000 пикофарад = 0,1 микрофарад. Или 873 = 87+000 = 87000 пФ = 87 Нанофарад. 151 = 15 и 0 = 150 пФ. Если две цифры, например 82, то значит нулей нет, и ёмкость конденсатора 82 Пф.
Цветовая маркировка сначала кажется сложнее, но если часто возиться с полосатыми детальками, то можно и её запомнить наизусть.
На деталь наносят 3, 4 или 5 цветных колец.
Первые два кольца — тоже цифры, третье — множитель, х1, х10, х100, х1000, х10000, и т.п., четвёртая — допуск, серебряного цвета или золотого. Допуск — отклонение в процентах, от заявленной ёмкости, золотое кольцо — меньше или больше на 5%, серебряное — на 10%.
Золотое или серебряное кольцо всегда последнее, это чтобы не перепутать откуда считать кольца.
Не менее важный параметр конденсатора — его допустимое напряжение.
Конденсаторы нельзя ставить в цепь с более высоким напряжением, нежели чем указано на конденсаторе. Например на конденсаторе написано 3300uF 16V, значит его допустимое напряжение 16 вольт, его можно ставить в легковой автомобиль, где 13 вольт, но нельзя ставить в КАМАЗ, потому что там 24 вольта, и он может взорваться, а от взорванного конденсатора никакого толку не будет, только перевод деталей. Если просто хочется взорвать ненужный конденсатор, например с оторваной лапкой, или помятым корпусом, то можно подключить конденсатор с допустимым напряжением 6.3 вольта в цепь 48 вольт или еще больше.
Резистор
Резистор с латинского переводится как «сопротивляться».
Говоря по русски, резистор — сопротивление. Резистор в схемах выполняет роль заткнутой поролоном трубы. Заткнутость в трубах бывает разная, можно поставить сито, тогда будет пропускать почти полностью. Можно затолкать поролона, а можно заткнуть наглухо старым валенком так, что за сутки просочится всего одна капля.
Резистор ограничивает ток в цепи.
Чем меньше сопротивление резистора, тем он больше пропускает. Чем больше сопротивление, тем он больше «заткнут» и следовательно меньше пропускает.
Сопротивление измеряется в омах, килоомах (КОм, или К) и мегаомах (МОм или М). Иногда еще в миллиомах.
Чем больше ом резистор, тем больше в нём засунуто «поролона». Так мегаом (миллион ом) вообще почти ничего не пропускает, а один ом пропускает почти всё.
Резистор обозначается на схемах вот так или так:
Сверху обычно в таком виде он выглядит на наших схемах, а обозначением снизу резисторы рисуют на зарубежных.
Резисторы бывают всякие разные:
Узнать обозначение можно по маркировке, иногда её пишут буквами — М для мегаомов, К для килоомов, Е или R для омов. Резисторы могут маркироваться цветными кольцами, или цифровой маркировкой, так же как конденсаторы, только значение не в пикофарадах, а в омах.
102 = 10 и 2 нолика = 1000 ом = 1 килоом.
754 = 75 и 4 нолика = 750000 ом = 750 килоом, или 0,75 мегаом.
Еще бывают резисторы с надписями 2М2, М15, К47, 15М, 68К, 3К3, 4R7.
2М2 — 2.2 мегаома,
М15 — 0,15 мегаом или 150 килоом,
К47 — 0,47 килоом, или 470 ом,
15М — 15 мегаом,
68К — 68 килоом,
3К3 — 3.3 килоом (3300 ом),
4R7 — 4.7 ом.
В этой маркировке 2.2 мегаома будет выглядеть как 2М2,
22 мегаома — 22М,
220 килоом, или 0,22 мегаома будет выглядеть как 220К или М22.
: что такое заряд конденсатора и как он рассчитывается?
bydosupply
Напряжение питания
Вольт (В)
В
Емкость
Фарад (Ф) миллиФарад (мФ) микроФарад (мкФ) наноФарад (нФ) пикоФарад (пФ)
Последовательное сопротивление
Ом (Ом)
Ом
Результаты
| Энергия (Э) | |
| Постоянная времени (τ) |
Конденсатор с параллельными пластинами Когда дело доходит до электронных устройств и электрических цепей, энергия обычно хранится либо в батареях, либо в конденсаторах.
В своей базовой форме типичный конденсатор состоит из двух параллельных металлических (проводящих) пластин, электрически разделенных вакуумом, воздухом или диэлектриком; разделение гарантирует, что две пластины не соприкасаются и не соединяются. Конденсатор с плоскими пластинами (показан на схеме справа) представляет собой простейшую конструкцию конденсатора.
Существует множество других встроенных конденсаторов различных форм, длины, стиля, обхвата и из различных материалов. Например, в резонансных схемах используются очень маленькие конденсаторные шарики, тогда как конденсаторы для коррекции коэффициента мощности очень большие, хотя все они имеют одинаковую функциональность — накопление электрической энергии. Кроме того, диэлектрический материал в используемом конденсаторе может быть керамикой, слюдой, пластиком, вощеной бумагой или какой-либо формой жидкого геля в электролитических конденсаторах. Кроме того, используемые проводящие металлические пластины могут быть прямоугольными, круглыми, квадратными, сферическими или цилиндрическими.
Чтобы лучше объяснить, как работает конденсатор, давайте рассмотрим базовый конденсатор с параллельными пластинами с двумя параллельными проводящими металлическими пластинами, разделенными диэлектриком.
Когда источник постоянного напряжения подключен к конденсатору, так что его положительный конец подключен к пластине I, а его отрицательный конец подключен к пластине II; как показано на диаграмме ниже. Диэлектрик будет блокировать ток через конденсатор, потому что он сделан из непроводящего материала (изолятора), вместо того, чтобы позволить напряжению присутствовать на двух параллельных пластинах в виде электрического заряда.
Однако, когда вы подключаете конденсатор к цепи переменного или переменного тока, кажется, что поток тока проходит через конденсатор с небольшим сопротивлением или нулевым сопротивлением (беспрепятственно). Это объясняет, почему конденсаторы способны накапливать электрические заряды только при подключении к источнику постоянного напряжения.
Обычно существует два типа электрического заряда: отрицательный (-ve) заряд в виде электронов и положительный (+ve) заряд в виде протонов. Таким образом, при размещении источника постоянного напряжения на конденсаторе возникает электрическое поле на конденсаторе.
Это приводит к тому, что положительные (+ve) заряды батареи быстро накапливаются на пластине I, в то время как соответствующие противоположные и отрицательные (-ve) заряды накапливаются на пластине II, как показано на диаграмме выше. Следовательно, пластина I становится положительно заряженной по отношению к пластине II, которая становится отрицательно заряженной.
Заметьте, для каждой положительно заряженной частицы, попадающей на пластину I, от отрицательно заряженной пластины II уйдет заряд того же знака. Поток электронов (заряд -ve) на две проводящие пластины известен как зарядный ток конденсатора. Этот ток продолжает течь до тех пор, пока напряжение на пластинах I и II не сравняется с напряжением, подаваемым источником постоянного тока (Vc). Через некоторое время конденсатор будет удерживать максимальное количество электрического заряда в соответствии с его емкостью по отношению к приложенному напряжению. Этот промежуток времени называется временем зарядки конденсатора, и в этот момент мы можем сказать, что конденсатор «полностью заряжен» электронами.
Итак, конденсатор накапливает энергию, разделяя пары положительных и отрицательных зарядов. Две пластины остаются нейтральными по заряду, и из-за заряда, установленного между двумя проводящими пластинами, возникает разность потенциалов (напряжение). Как только конденсатор достигает стационарного состояния, электрический ток пытается протекать через конденсатор от положительной пластины I к отрицательной пластине II. Однако этот поток невозможен из-за диэлектрического разделения.
Когда источник постоянного напряжения отключается от конденсатора, две пластины удерживают положительный и отрицательный заряд в течение заданного времени. В течение этого времени конденсатор может действовать как источник электрической энергии. Однако, если вы подключите конденсатор к нагрузке, накопленная энергия будет течь в виде тока к нагрузке от пластины I к пластине II до тех пор, пока положительный и отрицательный заряды не рассеются с двух пластин. Этот временной интервал известен как время разрядки конденсатора.
Сила зарядного тока конденсатора с параллельными пластинами считается максимальной, когда две проводящие пластины полностью разряжены или находятся в исходном состоянии. Его сила постепенно уменьшается до нуля по мере того, как две пластины заряжаются до напряжения (разности потенциалов) на конденсаторе, равного напряжению источника. Обратите внимание, что величина напряжения, генерируемого на конденсаторе, зависит от емкости конденсатора и количества заряда, нанесенного на пластины напряжением, подаваемым источником постоянного тока.
Свойства заряда/разряда конденсаторов делают их очень полезными в различных приложениях в электротехнике. Вот некоторые из них:
A) Лампа-вспышка: Конденсаторы используются для накопления электрического заряда для высокоскоростного использования в лампах-вспышках. Обычно схема лампы-вспышки состоит из огромного высоковольтного поляризованного электролитического конденсатора, который накапливает необходимый заряд.
Сохраненный электрический заряд затем преобразуется в несколько тысяч вольт за очень короткий промежуток времени, чтобы зажечь лампу-вспышку. Большие лазеры также используют конденсаторную технику для генерации очень ярких мгновенных вспышек.
B) Устройство защиты от перенапряжения: Большинство бытовой электроники, такой как телевизоры, проигрыватели компакт-дисков, компьютеры и другие чувствительные приборы, оснащены сетевыми стабилизаторами напряжения. Помимо защиты электроники от неожиданных скачков напряжения и тока, большинство качественных стабилизаторов напряжения также отфильтровывают радиочастотные помехи (RFI) и электромагнитные помехи (EMI). Эта фильтрация возможна при правильном сочетании конденсатора и резистора, образующих RC-цепь. Следовательно, зарядка и разрядка конденсатора означает, что он не будет допускать ложных электрических сигналов и быстрых скачков напряжения, которые в противном случае могли бы повредить чувствительные электрические цепи и компоненты.
C) Кондиционирование питания: Конденсаторы в основном применяются для кондиционирования источников питания. Известно, что при зарядке конденсаторы блокируют сигналы постоянного тока, но пропускают сигналы переменного тока. Следовательно, они могут очищать источник питания, эффективно разделяя типы сигналов переменного и постоянного тока. Это характерное свойство конденсаторов широко используется для разделения или развязки различных частей электрических цепей для устранения/уменьшения электрических помех, которые могут снизить эффективность цепи. Кроме того, вы найдете конденсаторы на подстанциях электросетей, где они используются для противодействия индуктивной нагрузке, создаваемой линиями электропередачи.
D) Обработка сигналов: Сектор информационных технологий является одной из отраслей, которые все чаще применяют конденсаторные технологии для передовых приложений. Например, электронные устройства с оперативной памятью (DRAM) используют конденсаторы для представления двоичной информации в виде битов.
E) Датчики: Датчики, состоящие из конденсаторов, используются для измерения различных физических величин, таких как механическое напряжение, уровень топлива и влажность воздуха. Два аспекта конденсаторов, которые делают их полезными в датчиках, включают диэлектрический материал между ними и расстояние между двумя параллельными пластинами в случае конденсаторов с параллельными пластинами. Например, датчики влажности воздуха основаны на том факте, что даже незначительного изменения количества диэлектрического материала между пластинами достаточно, чтобы изменить емкость сенсорного устройства.
Как обсуждалось в предыдущих разделах, конденсатор представляет собой устройство, которое накапливает энергию в виде электрического заряда и состоит из двух проводящих металлических пластин, расположенных в непосредственной близости друг от друга, но разделенных диэлектрическим материалом. Таким образом, всякий раз, когда вы подключаете постоянное напряжение к конденсатору, в диэлектрическом материале возникает электрическое поле, в результате чего положительные заряды (+Q) накапливаются на одной пластине, а отрицательные заряды (-Q) накапливаются на другой пластине. Если положительные заряды с зарядом +Q собираются на одной из проводящих пластин, а равное количество отрицательных зарядов с общим зарядом -Q накапливается на втором проводнике, мы можем сказать, что конденсатор имеет заряд Q. Этот заряд Q называется зарядом конденсатора. . Заряд конденсатора или, точнее, электрический заряд, хранящийся в конденсаторе, обозначается Q и измеряется в кулонах (Кл).
Обратите внимание, что способность конденсатора (емкость которого в фарадах известна) накапливать электрический заряд (Q) между его проводящими пластинами пропорциональна приложенному напряжению V.
Кроме того, чем больше площадь пластин и/или меньше расстояние между пластинами, тем больше электрический заряд, который может хранить конденсатор, и его емкость определенно будет высокой.
Электрический заряд, хранящийся на проводящих металлических пластинах плоскопараллельного конденсатора, прямо пропорционален напряжению, подаваемому источником постоянного тока. Это можно выразить следующим образом:
В ? Вопрос
где,
В = Напряжение
Q = заряд конденсатора
Из соотношений между емкостью ( C ), напряжением ( V ) и зарядом конденсатора ( Q ) мы можем сформулировать формулу заряда конденсатора в виде трех уравнений:
С = Q / V ; Q = С × V ; V = Q / C
Первое уравнение иллюстрирует, как можно найти емкость на основе напряжения и заряда, второе уравнение называется уравнением заряда конденсатора, а третье называется уравнением напряжения конденсатора.
Где:
Q = заряд в кулонах
C = емкость в фарадах
В = Напряжение в вольтах
Часто бывает легче запомнить вышеупомянутые отношения с помощью графических изображений, как показано на изображениях ниже.
Уравнения заряда конденсатораТри величины (V, Q и C) накладываются друг на друга в виде треугольника, где заряд конденсатора находится вверху, а напряжение и емкость – внизу. Таким образом, вы можете определить количество заряда, хранящегося в конденсаторе, используя уравнения заряда конденсатора, описанные выше.
Пример 1: Напряжение 50 МВ (милливольт) подается на конденсатор на материнской плате компьютера, емкость которого известна – 5 фарад. Рассчитать заряд конденсатора.
Решение: В этом случае мы уже знаем значения емкости и напряжения. Итак, мы будем использовать уравнение для расчета заряда конденсатора, заданное как: Q = C × V .
Где C = 5F , В = 50 мВ , которые можно преобразовать в вольты, чтобы получить В = 0,05 В . Следовательно, Q = 5F × 0,050 В = 0,25C (кулоны).
Пример 2 : Электронная схема имеет конденсатор емкостью 100 мкФ (микрофарад) и источник напряжения 15 В. Какой заряд накапливается в конденсаторе?
Решение: Сначала мы преобразуем значение емкости из микрофарад в фарады, чтобы получить C = 0,0001F . Затем, используя это уравнение: Q = C × V , количество заряда конденсатора определяется как Q = 0,0001F × 15В = 0,0015C (Кулоны) .
Калькулятор заряда конденсатора — это инструмент, разработанный для простого расчета заряда конденсатора с учетом приложенного напряжения и его емкости. Он поддерживает несколько единиц измерения для входов, включая мВ, В, кВ, МВ, ГВ, мФ, мкФ, Ф и т. д. А также различные выходные единицы, включая C (кулоны), kC (килокулоны), MC (мегакулоны)….
и т.д.
Наш калькулятор заряда конденсатора вычисляет энергию конденсатора в дополнение к расчету заряда конденсатора. Энергия (Е) конденсатора определяется как количество работы, которую может выполнить накопленный электрический заряд. Он измеряется в электрон-вольтах (эВ), джоулях (Дж) или калориях (Кал). Аналогично, такие калькуляторы поддерживают несколько единиц измерения выходной энергии, включая Дж, кДж, МДж, кал, ккал, эВ, кэВ и т. д.
Этот инструмент может работать как калькулятор заряда конденсатора , так и калькулятор энергии конденсатора . Требуемые входные данные одинаковы для обоих случаев: напряжение (В), подаваемое на конденсатор, и емкость (С). Этот двойной калькулятор поддерживает широкий диапазон входных и выходных измерений. Кроме того, это очень простой в использовании калькулятор, так как вы просто вводите значения напряжения и емкости и выбираете выходные единицы как для заряда конденсатора, так и для энергии конденсатора.
Кроме того, вы можете использовать единицы измерения калькулятора по умолчанию.
Обратите внимание, что калькулятор использует операции преобразования, уравнения заряда конденсатора, описанные выше, и уравнение энергии конденсатора, представленное в виде: E = (C × V 2 ) / 2, где E – энергия, которую также можно записать как работу (Вт). ), C — емкость, а V — напряжение.
Как прочитать конденсатор?
Конденсатор представляет собой электронный компонент, накапливающий энергию в электрическом поле. Он используется во многих различных приложениях, от компьютеров и телевизоров до автомобилей и грузовиков. Если вам когда-либо приходилось заменять конденсатор, вы знаете, что они могут быть дорогими. Вот почему важно иметь возможность прочитать его, чтобы вы могли определить, нужно ли его заменить или нет. В этой статье мы демистифицируем процесс чтения конденсатора, чтобы вы могли принять обоснованное решение в следующий раз, когда вам нужно его заменить.
Что такое конденсатор?
Конденсатор — это электронное устройство, которое накапливает и выделяет электрическую энергию. Конденсаторы можно найти в самых разных электронных устройствах, от компьютеров до сотовых телефонов и автомобилей. При зарядке конденсаторы накапливают энергию в электрическом поле между двумя проводящими пластинами. При разряде они высвобождают эту накопленную энергию в цепь. Его можно использовать для питания электронных устройств или для повышения тока при необходимости.
Конденсаторы бывают разных размеров и форм, но все они имеют две клеммы, которые позволяют подключать их к цепи. Размер конденсатора (измеряется в фарадах) определяет, сколько заряда он может хранить. Конденсаторы доступны в широком диапазоне размеров, от крошечных дисковых конденсаторов, которые могут поместиться в вашем кармане, до больших контейнерных конденсаторов, которые используются в промышленных приложениях.
Конденсаторы бывают двух основных типов: электролитические и неэлектролитические.
Наиболее распространенным типом является электролитический конденсатор, который состоит из двух металлических пластин, разделенных электролитом. Эти конденсаторы поляризованы, что означает, что они могут быть подключены к цепи только одним способом. Если вы соедините их в обратном порядке, они будут уничтожены. Другой тип конденсатора — керамический конденсатор, состоящий из двух частей керамического материала, разделенных тонким слоем металла. Керамические конденсаторы неполяризованы и могут быть подключены к цепи любым способом.
Конденсаторы часто используются для фильтрации нежелательных электрических помех в сигнале. Их также можно использовать для кратковременного накопления энергии, например, во вспышке фотокамеры или в системе зажигания автомобиля. При выборе конденсатора важно учитывать размер, номинальное напряжение и емкость (измеряется в фарадах). [1]
Знакомство с единицами измерения
Теперь, когда мы ответили на вопрос «что такое конденсатор?», давайте перейдем к тому, как его читать.
При чтении конденсатора вам нужно знать три вещи: значение, допуск и номинальное напряжение.
Прочтите значение емкости
Конденсаторы обычно имеют маркировку емкости, которая измеряется в фарадах. Фарад — это единица измерения, которая представляет собой количество заряда, которое может хранить конденсатор. Один фарад равен одному кулону (единица СИ электрического заряда) на вольт (единица СИ электрического потенциала). Фарады названы в честь Майкла Фарадея, английского ученого, открывшего электролиз в 1834 году.
Емкость конденсатора равна обычно печатается сбоку компонента вместе с номинальным напряжением и другой информацией. Например, конденсатор может иметь маркировку «100 В» и «0,47 мкФ». Это означает, что конденсатор имеет емкость 0,47 микрофарад (мкФ) и номинальное напряжение 100 вольт.
Чтобы прочитать конденсатор, вам нужно знать, как преобразовать фарады в микрофарады (мкФ). Один фарад равен и равен одному миллиону микрофарад , поэтому 0,47 фарад будет записано как 0,00047 фарад или 4700 мкФ.
Не обращайте особого внимания на заглавные буквы ; часто можно увидеть конденсаторы с маркировкой «µF» и «UF». [2], [4]
Проверка номинального напряжения
Номинальное напряжение конденсатора — это максимальное напряжение, которое можно приложить к клеммам без повреждения компонента. Как мы уже упоминали, это обычно напечатано на боковой стороне конденсатора вместе с емкостью и другой информацией. Например, конденсатор может иметь маркировку «100 В» и «0,47 мкФ». Это означает, что конденсатор имеет емкость 0,47 микрофарад (мкФ) и номинальное напряжение 100 вольт.
Важно проверить номинальное напряжение конденсатора перед его использованием в цепи. Подача слишком большого напряжения на конденсатор может повредить или разрушить компонент.
Также важно отметить, что конденсаторы могут демонстрировать так называемую «зависимость от напряжения». Это означает, что их емкость может незначительно изменяться при изменении напряжения на них.
Например, конденсатор емкостью 0,47 мкФ и зависимостью от напряжения ±20 % будет иметь емкость в диапазоне от 0,376 мкФ до 0,568 мкФ при 100 вольт, но только от 0,39 мкФ.от 2 мкФ до 0,544 мкФ при 50 вольт. [2], [3], [4]
Найдите значение допуска
Допуск конденсатора — это величина, на которую емкость может отличаться от указанного значения. Например, конденсатор емкостью 0,47 мкФ и допуском 20 % может иметь емкость в диапазоне от 0,376 мкФ до 0,568 мкФ. Чем ниже допуск, тем точнее будет значение емкости.
Допуск обычно обозначается кодом, напечатанным на боковой стороне конденсатора. Наиболее распространенные коды: J (±20%), K (±30%), M (±50%) и Z (±100%). Допуск обычно печатается на боковой стороне конденсатора рядом с емкостью.
При выборе конденсатора важно учитывать допустимые отклонения, так как от этого зависит, насколько хорошо компонент будет работать в вашей схеме. Если вам нужно точное значение для правильной работы вашей схемы, вы должны выбрать конденсатор с небольшим допуском (например, ± 0,01%).
Однако, если у вас есть некоторая гибкость в использовании значений, вы можете выбрать конденсатор с большим допуском (например, ± 20%).[2], [3], [4]
Учитывайте полярность выводов
При считывании показаний конденсатора также важно обращать внимание на полярность выводов. Большинство конденсаторов поляризованы, что означает, что они могут быть подключены к цепи только одним способом. Положительное отведение обычно обозначается знаком «+», а отрицательное отведение — знаком «-». Некоторые конденсаторы, например электролитические, могут быть повреждены при обратном подключении.
Для правильной работы поляризованные конденсаторы должны быть подключены в правильном направлении. Если вы подключите поляризованный конденсатор в неправильном направлении, он не будет работать правильно (и может быть поврежден). Неполяризованные конденсаторы можно подключать в любом направлении, и они все равно будут работать правильно. Например, если вы используете конденсатор для фильтрации шума переменного тока от источника питания, вам необходимо убедиться, что положительный вывод конденсатора подключен к положительному выводу источника питания, а отрицательный вывод конденсатор подключен к земле.
[2], [3], [4]
Чтение кодов компактных конденсаторов
Теперь, когда вы знаете основы чтения конденсаторов, давайте рассмотрим некоторые распространенные способы маркировки конденсаторов.
Запишите первые две цифры значения емкости
Если код конденсатора состоит из цифр и букв, первые две цифры кода будут представлять значение емкости . На большинстве конденсаторов напечатан трехзначный код. Первые две цифры — это значение, а третья цифра — множитель.
Если на конденсаторе указаны только две цифры, за которыми следует буква, это значение емкости в пикофарадах (пФ). Буква — это ваш множитель, никаких дополнительных вычислений выполнять не нужно.
Используйте третью цифру в качестве нулевого множителя
Если ваш код состоит из трех цифр, за которыми следует буква, третья цифра является вашим нулевым множителем . Это означает, что вам нужно будет умножить значение емкости в десять раз, чтобы получить истинное значение.
Например, если ваш код читает 104 КБ, вы должны добавить четыре 0 в конце 104, чтобы получить 104 000.
Однако из этого правила есть несколько исключений. Если третье число равно 8, то число следует умножить на 0,01. Итак, если ваш код показывает 188 КБ, вы должны умножить 18 на 0,01, чтобы получить истинное значение, равное 0,18.
Если третье число 9, то число следует умножить на 0,1. Например, если ваш код показывает 188 КБ, вы должны умножить 18 на 0,1, чтобы получить истинное значение, равное 0,18.
Расчет единиц емкости для размера
Когда вы знаете, в каких единицах измеряется конденсатор, это значительно упрощает считывание его значения. Если вы не уверены в единицах измерения, поищите контекстные подсказки на принципиальной схеме или в другой документации. Однако в некоторых случаях размер конденсатора может дать вам представление о единицах его емкости. Например, очень маленькие конденсаторы обычно измеряются в пикофарадах (пФ), а большие конденсаторы — в фарадах (Ф).
Как разрядить конденсатор отверткой?
Как читать коды, содержащие буквы
Не все коды начинаются только с цифр, в некоторых есть и буквы. Они представляют собой допуск конденсатора, то есть насколько точно значение емкости на самом деле. Наиболее часто встречающаяся буква — «R», что означает «pF». Это означает, что значение емкости 6R2 будет около 6,2.
Маленькие буквы, такие как p, n или u, обычно обозначают пикофарад (пФ), нанофарад (нФ) или микрофарад (мкФ) соответственно. Таким образом, код, который читает n47, будет 0,47 nf.
Иногда код смешивает значение напряжения с емкостью, например 1A348. В этом случае сначала указывается напряжение (1 А), а затем емкость (348).
K или M обычно являются самыми высокими множителями, которые вы можете увидеть, и оба они представляют собой тысячу. Таким образом, код, который читает 104K, будет 104 000 пФ.
Прочтите код допуска для керамических конденсаторов
Керамические конденсаторы являются одним из наиболее распространенных типов конденсаторов, используемых в электронных схемах.
Они изготовлены из керамического материала с высокой диэлектрической проницаемостью. Это означает, что они могут хранить очень большое количество электрического заряда для своего размера. Керамические конденсаторы обычно небольшие и легкие, что делает их идеальными для использования в портативных электронных устройствах.
Одним из недостатков керамических конденсаторов является то, что они имеют относительно низкий диапазон рабочих температур. Это означает, что они могут быть повреждены при воздействии чрезмерного тепла или холода. Еще одним недостатком является то, что они, как правило, менее надежны, чем другие типы конденсаторов, например электролитические конденсаторы.
Будучи меньше, неудивительно, что коды, используемые для чтения их значений, более компактны. На самом деле, много раз вы найдете четырехсимвольный код вместо стандартных пяти цифр. Первые три цифры в этом коде представляют емкость, а третий символ, буква, представляет допуск. Например, керамический конденсатор с кодом «223J» будет иметь значение 223 пикофарад с допуском +/- 5%.
Как видите, разные буквы обозначают разные значения допуска. Давайте перечислим их вместе с соответствующим процентным соотношением:
- B: +/-0,1 пф
- C: +/-0,25 пф
- D: +/-0,5 пф
- F: +/-1%
- G : +/-2%
- J: +/-5%
- K: +/-10%
- M: +/-20%
- Z: +80%/-20%
Как видите, определить показания керамического конденсатора относительно легко, если знать, что искать. Просто помните, что первые две цифры представляют собой значение, а третья цифра представляет собой допуск. Имея в виду эту информацию, вы сможете без проблем прочитать код любого керамического конденсатора.
Чтение значений допуска буква-цифра-буква
Иногда допуск представляется не только одной буквой, но и комбинацией буква-цифра-буква. Их называют кодами «множителей», и они используются для обозначения допуска очень больших или маленьких конденсаторов.
Первым символом в этом коде всегда является буква, представляющая минимальный температурный коэффициент .
Например, Z будет равно 10ºC, Y равно -30ºC, а X равно -55ºC.
Далее следует число, представляющее максимальную температуру . Например: 2 = 45°С, 4 = 65°С, 5 = 85°С, 6 = 105°С, 7 = 125°С.
Последняя буква обозначает изменение емкости в температурном диапазоне. Буква A является наиболее точной и указывает на изменение +/- 1%. Буква V является наименее точной и указывает на изменение +22/-82%.
Интерпретация кодов напряжения
Наконец, некоторые конденсаторы также имеют код напряжения. Чтобы прочесть его, вам нужно обратиться к таблице EIA. Код напряжения появится в виде двузначного кода, состоящего из цифры и буквы. Например, если вы видите 2D, это означает, что конденсатор рассчитан на использование до 200 вольт.[4]
Часто задаваемые вопросы
Как измерить конденсатор с помощью мультиметра?
Чтобы измерить конденсатор с помощью мультиметра, вам необходимо установить мультиметр в режим «емкость».
Сделав это, просто прикоснитесь выводами конденсатора к соответствующим клеммам на мультиметре. Показание на дисплее покажет вам емкость конденсатора.
Важно отметить, что на большинстве конденсаторов указано их значение, поэтому зачастую вы можете просто посмотреть его вместо использования мультиметра. Однако, если значение не напечатано или вы хотите проверить неизвестный конденсатор, использование мультиметра, безусловно, является подходящим способом.
Какая маркировка имеется на конденсаторе?
Маркировка на конденсаторе называется «маркировкой полярности». Они указывают порядок слоев внутри конденсатора. Положительный вывод (более длинная нога) идет к «+», а отрицательный вывод (более короткая нога) — к «-».
Если вы все еще не уверены, что есть что, есть несколько других способов определить. Сначала найдите полосу или точку на одном из проводов. Это указывает на отрицательное отведение. Во-вторых, посмотрите на корпус конденсатора. Более длинный провод обычно находится ближе к земле (большая металлическая пластина).
Что означают буквы и цифры на конденсаторе?
Буквы и цифры на конденсаторе указывают его номинал и допуск. Значение измеряется в фарадах (символ: F), а допуск обозначается знаком процента. Например, если конденсатор имеет маркировку «100 нФ 50 В», его емкость составляет 100 нанофарад (0,0001 фарад) с допуском плюс-минус 50%.
Чтобы считать конденсатор, вам нужно знать две вещи: значение и допуск. Значение измеряется в фарадах, а допуск обозначается знаком процента.
Как узнать напряжение на конденсаторе?
Напряжение конденсатора можно измерить с помощью мультиметра. Сначала установите мультиметр в положение «Напряжение постоянного тока». Затем прикоснитесь черным щупом мультиметра к отрицательной клемме конденсатора, а красным щупом мультиметра — к положительной клемме конденсатора. По показаниям мультиметра вы узнаете напряжение на клеммах конденсатора.
Полезное видео: Как читать цифры на конденсаторе
Заключение
Благодаря этому руководству вы теперь знаете, как читать конденсатор.