ความจุเป็นตัววัดความสามารถของตัวเก็บประจุในการเก็บประจุ ความจุวัดเป็นฟารัด ซึ่งตั้งชื่อตามสมาชิกกิตติมศักดิ์ของมหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก Michael Faraday นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ
เนื้อหา
ความจุคืออะไร?
หากคุณถอดตัวนำไฟฟ้าเพียงเส้นเดียวออกไปอย่างไม่สิ้นสุด ไม่รวมอิทธิพลของวัตถุที่มีประจุซึ่งกันและกัน ศักยภาพของตัวนำไฟฟ้าระยะไกลจะกลายเป็นสัดส่วนกับประจุ แต่สำหรับตัวนำที่มีขนาดต่างกัน ศักยภาพไม่ตรงกัน
หน่วยความจุ SI สำหรับตัวเก็บประจุคือฟารัด ปัจจัยตามสัดส่วนแสดงด้วยตัวอักษร C - นี่คือความจุซึ่งได้รับผลกระทบจากขนาดและโครงสร้างภายนอกของตัวนำ วัสดุสถานะเฟสของสารของอิเล็กโทรดไม่มีบทบาท - ประจุถูกกระจายบนพื้นผิว ดังนั้นในกฎ CGS สากล ความจุไม่ได้วัดเป็นฟารัด แต่เป็นหน่วยเซนติเมตร
ลูกบอลโดดเดี่ยวที่มีรัศมี 9 ล้านกม. (1400 รัศมีโลก) มี 1 ฟารัดองค์ประกอบนำไฟฟ้าที่แยกจากกันเก็บประจุในปริมาณที่ไม่เพียงพอสำหรับใช้ในเทคโนโลยี เทคโนโลยีแห่งศตวรรษที่ 21 ความจุของตัวเก็บประจุที่มีหน่วยวัดที่สูงกว่า 1 ฟารัดถูกสร้างขึ้น
โครงสร้างอิเล็กโทรดอย่างน้อย 2 อิเล็กโทรดและไดอิเล็กตริกแบบแยกส่วนสามารถสะสมปริมาณไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้ ในการออกแบบดังกล่าว อนุภาคบวกและลบจะถูกดึงดูดและยึดถือซึ่งกันและกัน อิเล็กทริกระหว่างคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอนไม่อนุญาตให้มีการทำลายล้าง สถานะของประจุนี้เรียกว่าถูกผูกไว้
ก่อนหน้านี้ มีการใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่ไม่แม่นยำนักในการวัดปริมาณไฟฟ้า ตอนนี้แม้แต่นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ก็รู้วิธีวัดความจุด้วยเครื่องทดสอบ
เครื่องหมายตัวเก็บประจุ
การรู้คุณสมบัติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่แม่นยำและปลอดภัย
การกำหนดความจุของตัวเก็บประจุรวมถึงการวัดค่าด้วยเครื่องมือและการอ่านเครื่องหมายบนเคส ค่าที่ระบุและค่าที่ได้รับระหว่างการวัดต่างกัน นี่เป็นเพราะความไม่สมบูรณ์ของเทคโนโลยีการผลิตและการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ในการปฏิบัติงาน (การสึกหรอ ผลกระทบของอุณหภูมิ)
ค่าความจุเล็กน้อยและพารามิเตอร์ความคลาดเคลื่อนระบุไว้บนเคส ในเครื่องใช้ในครัวเรือนจะใช้อุปกรณ์ที่มีความเบี่ยงเบนสูงถึง 20% ในอุตสาหกรรมอวกาศ ยุทโธปกรณ์ทางทหารและระบบอัตโนมัติของวัตถุอันตราย อนุญาตให้มีการแพร่กระจายของลักษณะ 5-10% ไดอะแกรมงานไม่มีค่าความคลาดเคลื่อน
ความจุเล็กน้อยถูกเข้ารหัสตามมาตรฐาน IEC - International Electrotechnical Commission ซึ่งรวบรวมองค์กรระดับชาติตามมาตรฐาน 60 ประเทศ
มาตรฐาน IEC ใช้สัญกรณ์:
- การเข้ารหัส 3 หลัก 2 ตัวอักษรที่จุดเริ่มต้น - จำนวน pF, ตัวที่สาม - จำนวนศูนย์, 9 ตัวที่ท้าย - ค่าน้อยกว่า 10 pF, 0 ข้างหน้า - ไม่เกิน 1 pF รหัส 689 - 6.8 pF, 152 - 1500 pF, 333 - 33000 pF หรือ 33 nF หรือ 0.033 uF เพื่อความสะดวกในการอ่าน จุดทศนิยมในรหัสจะถูกแทนที่ด้วยตัวอักษร "R" R8 \u003d 0.8 pF, 2R5 - 2.5 pF
- 4 หลักในการทำเครื่องหมาย อันสุดท้ายคือจำนวนศูนย์ 3 ก่อน - ค่าใน pF 3353 - 335000pF, 335nF หรือ 0.335uF
- การใช้ตัวอักษรในรหัส ตัวอักษร µ คือ uF, n คือ nanofarad, p คือ pF 34p5 - 34.5 pF, 1µ5 - 1.5 µF
- ผลิตภัณฑ์เซรามิกร่อนลงรหัสด้วยตัวอักษร A-Z ใน 2 รีจิสเตอร์ และตัวเลขระบุกำลัง 10 K3 - 2400 pF
- อุปกรณ์ Electrolytic SMD มีการทำเครื่องหมายใน 2 วิธี: ตัวเลข - ความจุที่กำหนดเป็น pF และถัดจากหรือใน 2 บรรทัดหากมีช่องว่าง - ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ตัวอักษรเข้ารหัสแรงดันไฟฟ้าและถัดจาก 3 หลัก 2 กำหนดความจุและสุดท้าย - จำนวนศูนย์ A205 หมายถึง 10V และ 2uF
- ผลิตภัณฑ์ยึดพื้นผิวถูกทำเครื่องหมายด้วยรหัสตัวอักษรและตัวเลข: CA7 - 10 uF และ 16 V.
- การเข้ารหัส - สีของลำตัว
เครื่องหมาย IEC การกำหนดระดับประเทศและรหัสแบรนด์ทำให้รหัสการท่องจำไม่มีความหมาย นักออกแบบฮาร์ดแวร์และช่างซ่อมต้องการแหล่งอ้างอิง
การคำนวณสูตร
จำเป็นต้องมีการคำนวณความจุเล็กน้อยขององค์ประกอบใน 2 กรณี:
- นักออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คำนวณพารามิเตอร์เมื่อสร้างวงจร
- ผู้เชี่ยวชาญในกรณีที่ไม่มีตัวเก็บประจุกำลังและความจุที่เหมาะสมใช้การคำนวณองค์ประกอบเพื่อเลือกจากชิ้นส่วนที่มีอยู่
วงจร RC คำนวณโดยใช้ค่าอิมพีแดนซ์ - ความต้านทานเชิงซ้อน (Z) Ra คือการสูญเสียในปัจจุบันเพื่อให้ความร้อนแก่ผู้เข้าร่วมวงจร Ri และ Re - คำนึงถึงอิทธิพลของการเหนี่ยวนำและความจุขององค์ประกอบ ที่ขั้วของตัวต้านทานในวงจร RC แรงดันไฟฟ้า Ur จะแปรผกผันกับ Z
ความต้านทานความร้อนจะเพิ่มศักยภาพที่โหลด และปฏิกิริยาจะลดลง การทำงานของตัวเก็บประจุที่ความถี่สูงกว่าเรโซแนนซ์ เมื่อองค์ประกอบปฏิกิริยาของความต้านทานเชิงซ้อนเพิ่มขึ้น จะนำไปสู่การสูญเสียแรงดันไฟฟ้า
ความถี่เรโซแนนซ์แปรผกผันกับความสามารถในการเก็บประจุ จากสูตรการกำหนด Fp จะคำนวณว่าค่า Sk (ความจุของตัวเก็บประจุ) ที่จำเป็นสำหรับการทำงานของวงจรคืออะไร
ในการคำนวณวงจรพัลส์ จะใช้ค่าคงที่เวลาของวงจร ซึ่งกำหนดผลกระทบของ RC ต่อโครงสร้างพัลส์ หากทราบความต้านทานของวงจรและเวลาชาร์จของตัวเก็บประจุ ความจุจะคำนวณโดยใช้สูตรค่าคงที่ของเวลา ความจริงของผลลัพธ์นั้นได้รับอิทธิพลจากปัจจัยมนุษย์
อาจารย์ใช้การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมของตัวเก็บประจุ สูตรการคำนวณจะผกผันกับสูตรสำหรับตัวต้านทาน
การเชื่อมต่อแบบอนุกรมทำให้ความจุในการเชื่อมต่อขององค์ประกอบมีขนาดเล็กลง วงจรคู่ขนานจะสรุปค่าต่างๆ
จะวัดความจุของตัวเก็บประจุด้วยมัลติมิเตอร์ได้อย่างไร?
เมื่อวัดค่าพารามิเตอร์ ตัวเก็บประจุจะถูกคายประจุในเบื้องต้นโดยการปิดสายนำด้วยไขควงที่มีฉนวนที่ด้ามจับ หากยังไม่เสร็จสิ้น มัลติมิเตอร์แบบใช้พลังงานต่ำจะล้มเหลว
คำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับวิธีการตรวจสอบความจุของตัวเก็บประจุด้วยมัลติมิเตอร์ด้วยโหมด "Cx" มีดังนี้:
- เปิดโหมด "Cx" และเลือกขีด จำกัด การวัด - 2000 pF - 20 μFในอุปกรณ์มาตรฐาน
- ใส่ตัวเก็บประจุลงในซ็อกเก็ตของอุปกรณ์หรือต่อโพรบเข้ากับขั้วของตัวเก็บประจุและดูค่าบนมาตราส่วนของอุปกรณ์
แอมเพอโรโวลต์มิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์เป็นตัวกำหนดว่ามีไฟฟ้าลัดวงจรหรือวงจรเปิดอยู่ภายในเคส
ตัวเก็บประจุแบบมีขั้วรวมอยู่ในวงจรของอุปกรณ์โดยคำนึงถึงทิศทางของกระแส ผู้ผลิตทำเครื่องหมายอิเล็กโทรดของผลิตภัณฑ์ ตัวเก็บประจุที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 1-3 V จะล้มเหลวหากกระแสย้อนกลับสูงกว่าปกติ
ก่อนทำการวัดคุณลักษณะ ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์แบบมีขั้วจะขายออกจากบอร์ดก่อน เปิดมัลติมิเตอร์เพื่อวัดความต้านทานหรือทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ ใช้โพรบกับขั้วไฟฟ้าของตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว - บวกกับบวก ลบถึงลบ ความจุที่ดีจะแสดงความต้านทานที่เพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น เมื่อกระแสประจุลดลง EMF จะเพิ่มขึ้นและไปถึงแรงดันไฟของแหล่งพลังงาน
การเปิดตัวเก็บประจุจะดูเหมือนความต้านทานอนันต์บนมัลติมิเตอร์ อุปกรณ์จะไม่ตอบสนองหรือตัวชี้บนสำเนาแอนะล็อกแทบจะไม่ขยับ
เมื่อองค์ประกอบแตก พารามิเตอร์ที่วัดได้จะไม่สอดคล้องกับค่าที่ระบุในทิศทางด้านล่าง ในสัดส่วนกับค่าการแยกย่อย
หากคุณถามตัวเองว่าจะวัดค่าความต้านทานอนุกรมที่ซับซ้อนหรือเทียบเท่า (ESR ของตัวเก็บประจุ) ด้วยมัลติมิเตอร์ได้อย่างไร การทำเช่นนี้โดยไม่มีคำนำหน้าจะเป็นปัญหา ตัวเก็บประจุแสดงคุณสมบัติปฏิกิริยาที่กระแสความถี่สูง
วิธีการวัดอื่นๆ
เครื่องวัดความจุตัวเก็บประจุแบบ Do-it-yourself ประกอบขึ้นตามแบบแผนของอุปกรณ์พัลส์ ลำดับของวงจร RC ที่มีตัวต้านทานปรับค่าได้จะสร้างชุดสัญญาณที่เอาต์พุตของผลิตภัณฑ์โดยมีการเปลี่ยนแปลงความถี่เป็นขั้นๆ ในการตั้งค่าอุปกรณ์ ให้ใช้มัลติมิเตอร์ซึ่งจะใช้คำนำหน้า
ชุดของตัวเก็บประจุที่ทดสอบแล้วเชื่อมต่อกับโครงสร้างและความแม่นยำของการทำงานจะถูกปรับในแต่ละช่วงย่อย
มิเตอร์วัดความจุแบบทำด้วยตัวเองสำหรับเซลล์ขั้วไฟฟ้าแบบขั้วถูกนำไปใช้และกำหนดค่าโดยเป็นส่วนหนึ่งของคำนำหน้าโดยไม่มีวงจรออสซิลเลเตอร์ ที่เอาต์พุตแทนที่จะเป็นแรงดันพัลซิ่งจะมีแรงดันคงที่
ในมิเตอร์วัดความจุแบบดิจิตอล แหล่งจ่ายไฟมีความเสถียรสูง พารามิเตอร์ "ลอย" ขององค์ประกอบที่ประกอบวงจรจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ไม่สามารถยอมรับได้สำหรับความแม่นยำในการวัด
ในองค์ประกอบลอจิก แหล่งที่มาของกระแสสลับพัลซิ่งถูกสร้างขึ้นสำหรับการวัด ESR
มิเตอร์วัดความจุตัวเก็บประจุราคาไม่แพง เช่น อุปกรณ์บริดจ์ RLC ที่มีฟังก์ชันทดสอบความต้านทาน SMD เพิ่มเติม การชาร์จไฟหลัก และจอ LCD มีขนาดเท่ากับนิ้ว พวกเขาทำหน้าที่ของคอมเพล็กซ์มาตรวิทยามืออาชีพ สามารถทำหน้าที่เป็นมิเตอร์วัดความจุของตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ได้ทั้งแบบมีขั้วและแบบแปรผัน
บทความที่คล้ายกัน:
