Kurs elektroniki – #4 – kondensatory, filtrowanie zasilania

[jugen07]

@Sabre Połączenia raczej dobre, bawiłem się jak dziecko prawie godzinę i mierzyłem wszystko co popadnie 😀

@marek1707 To w takim razie dlaczego napięcie na diodzie wynosi tyle, ile na kondensatorze (ok. 2V).

Dołożyłem dwa kondensatory do układu i pojawiło się napięcie na rezystorze. Cały 1mV.

Nie mogę w tej chwili załączyć zdjęć: błąd -200

[marek1707]

18 godzin temu, jugen07 napisał:

To w takim razie dlaczego napięcie na diodzie wynosi tyle, ile na kondensatorze

No właśnie dlatego, że nie płynie prąd. Dla swoich eksperymentów możesz uznać, że dioda poniżej pewnego napięcia nie przewodzi prądu. A skoro nie przewodzi, to prąd nie płynie i nie wytwarza spadku napięcia na oporniku szeregowym.

[jugen07]

Skoro przez diodę nie płynie prąd to dlaczego mogę zmierzyć napięcie na jej nóżkach oraz w każdym innym miejscu układu? 

5 godzin temu, marek1707 napisał:

dioda poniżej pewnego napięcia nie przewodzi prądu

Dzięki za odpowiedź, przyjmuję ją za pewnik i jadę dalej. Najprawdopodobniej moja wiedza jest w tym momencie zbyt mała na zrozumienie tego ale mam nadzieję, że na jakimś etapie to zrozumiem.

[Gieneq]

@jugen07 a sprawdź z różnymi diodami, szczególnie z niebieską, będziesz miał pewnie różne napięcia przy których nagle spadek zwalnia.

Dioda ma swoją charakterystykę i dla pewnych napięć prąd jest już bardzo niski - dioda świeci z racji poprawy wykonania i rozwoju techniki i przy jakimś 1mA już coś widać. Dla małego prądu taki układ może się żarzyć dość długo.

Możesz też zmierzyć napięcie samego kondensatora - naładuj go, wyciągnij z płytki i patrz na napięcie. Będzie powoli maleć przez to, że część ładunków ucieka przez woltomierz, a część przez tak zwaną upływność kondensatora - zostawiony samopas kiedyś straci ładunek.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Leander]

Usuwam, wstawiam - przepraszam. Różne przemyślenia miałem. Dużą część wątpliwości rozwiązałem, ale jeszcze taka refleksja czy wątpliwość.

Po zabawach z diodami wróciłem do części o kondensatorach. Zrobiłem taki układ:

1. Kondensator równolegle do pary dioda (zielona) i opornik 1K.

2. Za kondensatorem (do nóżki minusowej) wpięty szeregowo taki sam zestaw - dioda plus opornik.

3. Po podłączeniu zasilania dioda za kondensatorem (szeregowa) lekko się świeci, po czym gaśnie po naładowaniu kondensatora, bo potem kondensator nie przepuszcza już prądu (stałego).

4. Po odcięciu zasilania, jeśli dioda szeregowa zostaje, to gaśnie od razu dioda równoległa do kondensatora, bo kondensator nie może oddać swojego naładowania - nie jest zwarty do masy, gdyż dioda nie przepuszcza. Wypięcie diody powoduje, że za kondensatorem zostaje tylko opornik i wtedy kondensator może się rozładować.

Dlaczego opornik wpięty szeregowo w tak małym stopniu dokłada się do spadku napięcia (ułamki wolta)? Czy wynika to z tego, że dioda bierze tyle, ile może, żeby "osiągnąć" prąd przewodzenia i z ok. 9V zostaje 9-7(kondensator, który też bierze jak najwięcej, żeby się naładować)-2(dioda)? To dobry tok myślenia i poprawne nazywanie tego, co się dziej?

Ogólnie to podoba mi się to, co się tu wyczynia :).

 

Edytowano Grudzień 18, 2020 przez Leander

[erlkoing]

Witam,

1. Wykonałem pomiar pojemności kondensatora ceramicznego 100nF. Oczekiwałem wyniku w okolicach 100nF, a tymczasem miernik pokazuje wartość równą około 1/3 wartości oczekiwanej. Wykonałem pomiary dla wszystkich kondensatorów ceramicznych dołączonych do zestawu i zmierzone pojemność mieszczą się w przedziale 28-36nF. Przed pomiarem zwierałem wyprowadzenia kondensatorów, ale nic to nie zmieniło.
Dodatkowo, pomimo że miernik ma zakres do 200uF spróbowałem zmierzyć pojemność kondensatora elektrolitycznego 220uF i miernik wyświetlił wynik ~190uF.
Czy pomiary są prawidłowe i to normalne, że miernik pokazuje zaniżone wartości czy jednak ja robię coś nie tak? A może taki jest urok ceramicznych kondensatorów? Jeśli robię wszystko dobrze to dlaczego otrzymuje zaniżone wyniki? Czy kondensatory mają jakaś tolerancje tak jak rezystory?

2. Znacie może jaką dobrą analogię, która, by tłumaczyła działanie kondensatorów w przypadku połączenia szeregowego? Niestety ich zachowanie wydaje mi się być nieintuicyjne :(.

Pozdrawiam,
Piotrek

[Gieneq]

@erlkoing Pomiar kondensatorów to ciężka sprawa. Mierniki warsztatowe zazwyczaj są w stanie pokazać, że mierzony element jest jakiegoś rzędu wielkości, ale z dokładne pomiary ciężko. Są do tego odpowiednie sprzęty ale wyglądają trochę inaczej. Tu pewnie same kable są w stanie zakłócić pomiar.

12 godzin temu, erlkoing napisał:

Znacie może jaką dobrą analogię, która, by tłumaczyła działanie kondensatorów w przypadku połączenia szeregowego? Niestety ich zachowanie wydaje mi się być nieintuicyjne

Przykład ze słupem wody tyczy się połączenia równoległego. W przypadku połączenia szeregowego kondensatory mają sens tam gdzie są zmiany prądu (dla prądu stałego jest to rozwarcie). Najlepiej rozrysuj sobie jak płyną elektrony, prąd i gdzie są napięcia. Pamiętaj że prąd jest jak łańcuch, z jednej strony dokładasz, z innej zabierasz. Więc gdy elektrony zgromadzą się na jednej okładce  kondensatora, to z drugiej ładunki zostaną wypchnięte i powstanie tam niedomiar elektronów - ładunek dodatni.

Jakaś analogia? Hmm... może zbiorniki połączone, 2 słupy wody gdzie jeden wpływa na drugi. Tu chyba będzie ciężko, bo kondensator jest domyślnie rozwarciem, które reaguje na zmiany.

[Tymez]

Z obserwacji wynika, że przy kondensatorze o pojemności 1000µF dioda gaśnie najdłużej, przy kondensatorze o pojemności 220µF szybciej, a najszybciej przy kondensatorze o pojemności 100nF (praktycznie od razu). 😀

[Gieneq]

@Tymez zgadza się, dobre obserwacje 🏅

[Chr1stian]

Kondensator ceramiczny rozładowuje się zbyt szybko, aby cokolwiek zabaczyć, ale po podłączeniu dwóch kondensatorów 1000uF dioda utrzymywała nikłe swiatełko przez ponad dwie minuty, bo dłużej już nie chciało mi się czekać. Czy równoległe ich podłączenie nie powinno spowować zmniejszenia się pojemności? Zauważyłem też, że po odłączeniu kondensatorów(przed ich całkowitym wyczerpaniem) i ponownym podłączeniem ich do układu po kilku minutach  zmagazynowane(napięcie?) dalej nie uleciało z nich całkowicie, więc były w stanie zasilić diodę jeszcze przez około minutę. Świetny kurs, naprawdę niesamowity!

[PiotrekEl]

1 godzinę temu, Chr1stian napisał:

Czy równoległe ich podłączenie nie powinno spowować zmniejszenia się pojemności?

Zupełnie odwrotnie. Pojemności się sumują przy połączeniu równoległym.

1 godzinę temu, Chr1stian napisał:

Kondensator ceramiczny rozładowuje się zbyt szybko

To kwestia pojemności. 

[ModelAXE]

Wiele razy chciałem nauczyć się podstaw elektroniki, ale nigdy nie trafiłem na opis tak łatwy i przyjemny w odbiorze. Aktualnie dotarłem do części kursu o kondensatorach i muszę przyznać, że to jest wreszcie tak podane jakbym tego oczekiwał. Szkoda tylko, że jest rok 2021, a kursy są od 2015 i właściwie "jestem w plecy" 6 lat. Naprawdę świetne kursy.

A teraz skoro już "posłodziłem" to mam pytanie.

Z tej części nie rozumiem jakoś obrazowo ile to jest 1F. Podczas kursu podane jest, że to dużo i używamy mF, µF (dzięki @encelados za skrót), nF, pF, ale jakoś nie bardzo "czuję" wagi tych wartości. Dla przykładu przemawia do mnie, że bateria 1.5V to mało, 9V już "czuć na języku", a 230V lepiej w ogóle nie dotykać. Jednak wartość pojemności to jakoś do mnie nie przemawia. Da się to jakoś przeliczyć na wolty lub ampery? Na przykład, że kondensator 10V i pojemności 100µF będzie oddawał 9V i 3mA przez 30 sekund?

[Gieneq]

@GrzegorzAXE dziękujemy za pozytywny komentarz 🙂 

Dnia 24.04.2021 o 23:01, GrzegorzAXE napisał:

Da się to jakoś przeliczyć na wolty lub ampery?

Da się, wychodzisz od wzoru na pojemność C = Q / U - pojemność ładunek zebrany na okładkach przez napięcie pomiędzy okładkami. I jak wiesz ładunek w czasie to prąd. Czyli możesz wyznaczyć zależność, na ładowanie/rozładowanie kondensatora. Czyli jeżeli chcę mieć napięcie np. 9 V i podłączę źródło prądu i będzie płynąć 100 mA to kondensator o pojemności C naładuje się w ileśtam sekund.

Duża pojemność - coś się długo ładuje, ma dużo ładunku. Ale też jak ma duże napięcie to przy zetknięciu okładek przeskoczy iskra.

1F to bardzo dużo, kondensator na 1,2V będzie wielkości małej puszki napoju. 1pF to tyle co pojemność pomiędzy ścieżkami na płytce PCB. Mam nadzieję że pomoże. 

[ModelAXE]

Wygląda jakby był drobny błąd do korekty w treści kursu.

W części "Wykorzystanie kondensatorów w praktyce" ćwiczenie jest z wykorzystaniem kondensatora 220 μF (taki jest na schemacie).
Na koniec jednak jest zdanie "Spróbuj teraz przeprowadzić ten test z kondensatorem 220 μF, czyli z pojemnością około 5-krotnie mniejszą".
Chodziło raczej o "1000 μF, czyli z pojemnością około 5-krotnie większą", lub na schemacie powinno być 1000 μF a wtedy zdanie końcowe jest w całości poprawne.

[Gieneq]

@GrzegorzAXE Gratuluję czujności, tak chodzi o 5x większą. Naniesiemy niedługo poprawki 🙂