خدمات وبسایت آی‌سی‌تی نیـــک

طراحی و ساخت انواع پروژه‌های الکترونیکی با: میکروکنترلرavr - میکروکنترلرarm - میکروکنترلرpic و آردوینو

مقالات و آموزش‌های رایگان در سطوح پایه و حرفه‌ای برای الکترونیک و آی سی تی - ICT

خازن چیست -همه چیز درباره capacitor

منتشر شده در واژه نامه تخصصی

 ‍ معرفی خازن

خازن یا انباره عبارتست از دو صفحه موازی فلزی که در میان آن لایه‌ای از هوا یا عایق قرار دارد. خازن‌ها انرژی الکتریکی را نگهداری می‌کنند و به همراه مقاومت‌ها، در مدارات تایمینگ استفاده می‌شوند. همچنین از خازن‌ها برای صاف کردن سطح تغییرات ولتاژ مستقیم استفاده می‌شود. از خازن‌ها در مدارات به‌عنوان فیلتر هم استفاده می‌شود. زیرا خازن‌ها به راحتی سیگنالهای متناوب را عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنالهای مستقیم می‌شوند.

Electrolytic capacitors 1 848x480

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند.

با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجم‌های کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد.

صفحات خازن می‌توانند از جنس فلز یا الکترولیت باشند. عایق دی الکتریک نیز لایه‌ای عایق است که بین صفحات خازن قرار می‌گیرد و ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد، و جنس آن می‌تواند از شیشه، آب، سرامیک، پلاستیک، میکا، کاغذ و … باشد.

ظرفيت خازن :

ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .

واحد اندازه گیری ظرفیت خازن :

واحداندازه گیری خازن فاراد است و واحدهای کوچکتر ازفاراد هم هستند مثل: میکروفاراد ، نانوفاراد ، پیکوفاراد که معمولا روی بدنه خازن ها یکی ازمشخصاتی که نوشته می شود ، مقدارظرفیت آنها است.

ولتاژ کاری خازن :

هرخازنی علاوه بر مقدار ظرفیّتی که دارد، در یک محدوده ولتاژ مشخصی کارمی کند کـه این مقدار ولتاژ را نیز روی خازن نوشته می شود.

شارژ خازن :

اگر به دو سر یک خازن، ولتاژی که درمحدوده ولتاژ کاری خازن مربوطه است، با رعایت کردن مثبت و منفی، وصل کنیم،خازن انرژی را درخود ذخیره می کند که به این حالت، شارژ خازن گفته می شود.

دشارژ خازن :

اگر خازنی را که شارژ شده به یک مصرف کننده مثلا یک لامپ وصل کنیم، انرژی ذخیره شده خازن خالی می شود که به این حالت دشارژخازن گفته می شود.

ثابت زمانی خازن :

ثابت زمانی خازن عبارتست از مدت زمانی که طول می کشد تا ولتاژ دو سر خازن به 63% ولتاژ ماکزیمم دو سر خود ( ولتاژ منبع ) برسد . شارژ یک خازن در حدود 5 ثابت زمانی طول می کشد و خالی شدن آن نیز در حدود 5 ثابت زمانی انجام می گیرد .

پلاریته خازن :

انواعی از خازنها هستند که پایه مثبت و منفی آنها مشخص است که به آن پلاریته می گویند و موقع استفاده این خازنها به رعایت پلاریته آنها توجه می شود..

مقاومت خازنی یا راکتانس :

خازن ها وقتی در مداری مورد استفاده قرار می گیرند، ازخودشان یک مقاومتی نشان می دهند که به این مقاومت، راکتانس یا مقاومت خازنی گفته می شود .

انواع خازن:

در یک دسته بندی کلی خازن ها رو به دو دسته ی  : خازنهای ثابت و خازنهای متغیر  تقسیم میکنند.

خازن های ثابت: 

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم را نام برد.

خازن های متغیر:

به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد: "فاصله صفحات" ، "سطح صفحات" و "نوع دی الکتریک". اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد.

 

خازنهاي(ثابت ) قطب دار :

الف – خازن هاي الكتروليت

در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند . دو نوع طراحي براي شكل اين خازن ها وجود دارد . يكي شكل اَكسيل كه در اين نوع پايه هاي يكي در طرف راست و ديگري در طرف چپ قرار دارد و ديگري راديال كه در اين نوع هر دو پايه خازن در يك طرف آن قرار دارد . در شكل نمونه اي از خازن اكسيل و راديال نشان داده شده است .
در خازن هاي الكتروليت ظرفيت آنها بصورت يك عدد بر روي بدنه شان نوشته شده است . همچنين ولتاژ تحمل خازن ها نيز بر روي بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب يك خازن بايد اين ولتاژ مد نظر قرار گيرد . اين خازن ها آسيبي نمي بينند مگر اينكه با هويه داغ شوند .

 ب- خازن هاي تانتاليوم 

خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند . اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را در سايزي كوچك را ارائه مي دهند .

در خازنهاي تانتاليوم جديد ، ولتاژ و ظرفيت بر روي بدنه آنها نوشته شده ولي در انواع قديمي از يك نوار رنگي استفاده مي شود كه مثلا دو خط دارد ( براي دو رقم ) و يك نقطه رنگي براي تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفيت بر حست ميكروفاراد را مشخص مي كنند . براي دو رقم اول كدهاي استاندار رنگي استفاده مي شود ولي براي تعداد صفرها و محل رنگي ، رنگ خاكستري به معني × 0.01 و رنگ سفيد به معني × 0.1 است . نوار رنگي سوم نزديك به انتها ، ولتاژ را مشخص مي كند بطوري كه اگر اين خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشي 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبي 20 ولت ، خاكستري 25 ولت و سفيد 30 ولت را نشان مي دهد .

براي مثال رنگهاي آبي – خاكستري و نقطه سياه به معني 68 ميكروفاراد است .

آبي – خاكستري و نقطه سفيد به معني 8/6 ميكروفاراد است .

ج- خازنهاي بدون قطب :

خازن هاي بدون قطب معمولا خازنهاي با ظرفيت كم هستند و ميتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . اين خازنها در برابر گرما تحمل بيشتري دارند و در ولتاژهاي بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و … عرضه مي شوند . پيدا كردن ظرفيت اين خازنها كمي مشكل است چون انواع زيادي از اين نوع خازنها وجود دارد و سيستم هاي كد گذاري مختلفي براي آنها وجود دارد . در بسياري از خازن ها با ظرفيت كم ، ظرفيت بر روي خازن نوشته شده ولي هيچ واحد يا مضربي براي آن چاپ نشده و براي دانستن واحد بايد به دانش خودتان رجوع كنيد . براي مثال بر 1/0 به معني 0.1µF يا 100 نانوفاراد است . گاهي اوقات بر روي اين خازنها چنين نوشته مي شود ( 4n7 ) به معني 7/4 نانوفاراد . در خازن هاي كوچك چنانچه نوشتن بر روي آنها مشكل باشد از شماره هاي كد دار بر روي خازن ها استفاده مي شود . در اين موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهيد تا ظرفيت بر حسب پيكوفاراد بدست ايد . بطور مثال اگر بر روي خازني عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفيت برابر خواهد بود با 1000 پيكوفاراد يا 1 نانوفاراد .

capacity11
تصویری از تمام خازن هایی که به توضیح آنها پرداختیم.

 

مراحل ساخت یک خازن 1 :

capacitor6

 

وسایل مورد نیاز :
1- فویل آلومینیومی
2- ورق A4
3- چسب
4- قیچی
5- نوار چسب

ابتدا 2 نوار کوچک فویل آلومینیوم (حدود 2 × 15 سانتی متر) را جدا میکنیم حال ورق A4 را به دو قطعه نوار کوچک (حدود 2.5 سانتی متر × 15 سانتی متر) در می آوریم و مطابق تصویر لای هم میگذاریم. متناسب با هر دور میتوانیم مقدار خازنی که ساختیم را اندازه بگیریم و متناسب با ظرفیتی که میخواهیم تعداد دور موردنیاز را حساب کنیم.

مراحل ساخت یک خازن 2:

capacitor4

در این قسمت با ساخت یک خازن ساده و آزمایشگاهی آشنا می شوید . برای ساخت خازن قدم های زیر را به ترتیب بر می داریم .

1- یک ظرف کوچک پلاستیکی (مانند درب یا قوطی دارو و یا دیگر وسایل و یا یک لیوان یک بار مصرف پلاستیکی) را برداشته از آن به عنوان مخزن الکترولیت خازن و (بدنه خازن) استفاده می کنیم.

2- دو سوم ظرف را از محلول ولرم آب و نمک پر می کنیم . (در تصویر ابتدا آب ولرم (جهت حل شدن بهتر) ریخته شده سپس نمک درون آن حل می شود)

3- بدنه ظرف پلاستیکی را با فویلی از آلمینیوم می پوشانیم.

4- سپس یک شی فلزی (نظیر استواه فلزی یا یک پیچ فلزی) را در مرکز ظرف پلاستیکی قرار می دهیم .

توجه داشته باشید بدنه با فویل آلمینیوم یک قطب خازن و شی فلزی قطب دیگر خازن می باشد و نباید به هم متصل شوند.

5- برای آزمایش خازن می توانید با یک باتری و یا منبع تغذیه خازن ساخته شده را شارژ کرد و سپس به کمک یک ولتمتر ولتاژ ذخیره شده را اندازه گیری نمود. دقت داشته باشید جهت شارژ و یا اندزه گیری ، اتصال ها به پوشش آلمینیومی و شی فلزی (قطب های خازن) متصل شود.
خازنی که به این روش آماده می شود بین 50 پیکو فاراد تا 10 میکرو فاراد ظرفیت خواهد داشت.

 عکس هایی دیگر از این پروژه :

capacitorcapacitor2capacitor3

 

طریقه تست خازن الکترولیت

تست این قطعه معمولا توسط خازن سنج صورت میگیرد به این صورت که ظرفیت که بر روی بدنه خازن نوشته شده با ظرفیت دیده شده در خازن سنج مطابقت داده می‌شود.

تست این قطعه توسط مولتی متر هم صورت میگیرد به این صورت که مولتی متر را در وضعیت دیود چک قرار میدهیم و دو سر پراپ های آن را به دو سر خازن وصل میکنیم عددی که مولتی متر نشان می‌دهد به طور صعودی زیاد می‌شود و اگر پراپ های مولتی متر را عوض کنید عددی که مولتی متر نشان می‌دهد به طور نزولی کاهش می‌یابد در این صورت خازن سالم است.
 نکته: خازن های با ظرفیت بالا بیشتر دچار مشکل می‌شوند.

روش تست خازن های ظرفیت پایین :

خازن های كوچكتر از 10 نانو

تست خازنهای کمتر از 10 نانو فاراد به سادگی توسط مولتی متر انجام نمی شود و فقط باخازن سنج تست می شود در صورتیکه خازن سنج ندارید روشهای زیادی برای تست این نوع خازن می توان به کار برد . برای تست این نوع خازن سه دور سیم روپوش دار معمولی را به دور هسته ترانس HV تلویزیون كه در حال دریافت یک برنامه می باشد پیچیده و یک سر سیم را شاسی نموده خازن را به سر بعدی متصل و بایک مقاومت 10 کیلو اهمی شاسی کنید در این حالت تلویزیون را روشن کنید طبیعی است که HV در سیم پیچ القا ء حدود 25 الی 30 ولت پیک تو پیک خواهد داشت که با مولتیمترها نزدیک 6ولت Ac می شود . حال ولتاژ دو سر خازن را اندازه گیری نمائید. خازن 1n حدود 5ولت ac خازن 820pf حدود 4ولت ac را نشان می دهد . می توان مقاومت کمتری را نیز انتخاب و رنج وسیعی از خازنها را تست نمود از این روش می توان برای تست انواع خازنهای پلاستیکی استفاده نمود . و نتایج مختلفی برای انواع خازنها تجربه نمود . در این تست اگر دوسر خازن ولتاژی نداشته باشد به معنی شورت خازن واگر تقسیم ولتاژی مابین مقاومت و خازن صورت نگیرد به معنی قطع خازن می باشد . لازم به توضیح است که باید مقدار خازن و مقاومت را درست انتخاب نمود .

خازنهای بالاتر از 10nf الی 1میکرو فاراد

برای تست این نوع خازن می توان مولتی متر را روی رنج Rx10 قرار داده و می دانیم لحظه وصل ترمینالهای مولتی متر اگر خازن خالی باشد توسط پیل 9v داخل مولتیمتر شارژ شده و در حان شارژ عقربه مولتیمتر اهم مدار را در لحظه عبور جریان نشان می دهد مقدار ماکزیمم حرکت عقربه را برای همیشه بخاطر بسپارید تقریباً متناسب با ظرفیت خازن عقربه منحرف می شود . اگر در این روش بعد از شارژ کامل خازن ، اگر خازن نشتی نداشته باشدخازن سالم است و اهم قرائت شده بی نهایت است . و در صورتیکه خازن نشت داشته باشد عقربه مقدار اهمی را نشان می دهد که گویای میزان نشتی خازن است .ونیز اگر خازن قطع باشد هیچگونه عکس العمل مشاهده نمی شود و عقربه هیچ انحرافی نخواهد داشت .

خازنهای 1میکرو فاراد الی 10 میکرو فاراد

چون این خازنها الکترولیتی می باشند بنابراین ممکن است تغییر ظرفیت بدهند لذا این آزمایش فقط قطع ویا شورت خازن را نشان می دهد بنابراین در بعضی مراحل تغییر ظرفیت و وجود نشتی در خازن باید خازن توسط خازن سنج تست شود ولی این دلیل برای یک تعمیر کار و یا یک الکترونیک کار سبب نمی شود که این روش را یاد نگیرد . برای این تست مولتی متر را در رنج Rx1k قرار داده و سپس شارژ و دشارژ خازن را باتوجه به قطبین باطری داخل مولتی متر( سیم مشکی مثبت و سیم قرمز منفی باطری است ) انجام می دهیم .

خازنهای بالاتر از 10 میکرو فاراد

برای تست این نوع خازن باید مولتی متر را در رنج Rx100 قرار دهیم : شارژ و دشارژخازن را ملاحظه نموده توجه به قطبین الزامی است و نشتی در حد جزئی قابل قبول است . بنابراین بعد از شارژ عقربه اهم زیادی را نشان می دهد . اگر خازن موجب حرکت عقربه نگردد یعنی قطع و در صورتیکه صفر باشد یعنی خازن شورت است و اگر اهم کمی نیز قرائت شود به معنی خراب بودن خازن است .

مقایسه تفاوت تاثیر خازن SMD و DIP در مهار نویز بوجود آمده ناشی از مصرف لحظه ای جریان توسط آی سی های دیجیتال و پروسسورها و ماژولها

capac

 مطالب مرتبط :

برچسب ها: 

Tags: تست انواع خازن خازن تانتاليوم الكتروليت ثابت متغیر ساخت خازن

4

پشتیبانی و مشاوره 24 ساعته

ictnic2

تماس با ما

  • تلگرام : ICTNIC2@

به ما بپیوندید

ما را در صفحات اجتماعی دنبال نمایید...

کاربران ثبت نامی

تا این لحظه تعداد

2415 نفر

در وبسایت تخصصی ictnic

ثبت نام و از خدمات ما استفاده می کنند.

ما را در آپارات دنبال کنید

aparat logo fa color black 275x100