מאמר חדש נוסף שמוסיף "חבר" חדש למשפחת הרכיבים האלקטרוניים המנותחים בבלוג זה. הפעם מדובר בקבל אלקטרוליטי , סוג קבל נפוץ למדי, עליו תלמדו את כל היסודות שאתם צריכים לדעת כדי להתחיל להשתמש בו בפרויקטים עתידיים שלכם.
יתר על כן, מעניין ללמוד עוד על המאפיינים הטכניים של קבלים אלה, ההבדלים בהשוואה לקבלים קרמיים , כמו גם יתרונותיהם וחסרונותיהם...
מהו קבלים?
קבל , או מעבה, הוא רכיב חשמלי חיוני הפועל כמאגר, המאחסן מטען חשמלי בצורת הפרש פוטנציאלים כך שניתן יהיה לשחררו מאוחר יותר.
המטען המאוחסן מוחזק על שני לוחות מוליכים, אשר ניתנים למימוש בדרכים שונות בהתאם לסוג ולצורת הקבל. יריעות דיאלקטריות, או חומר מבודד, משמשות לבידוד חשמלי שלהם. זה מאפשר לאחסן את המטענים על המגנים המוליכים הללו מבלי שהלוחות יבואו במגע (לפחות אם הקבל במצב מושלם ואינו מנוקב ).
החומר הדיאלקטרי המפריד בין הלוחות יכול להיות אוויר, טנטלום, קרמיקה, פלסטיק, נייר, נציץ, פוליאסטר וכו ', בהתאם לסוג הקבל והאיכות.
הלוחות טעונים באותה כמות מטען (q), אך בסימנים הפוכים. אחד יהיה חיובי והשני שלילי. לאחר הטעינה, המטען יכול להשתחרר בהדרגה דרך אותם הדקים המשמשים לטעינה.
אגב, קיבולת אחסון המטען החשמלי נמדדת בפאראד . זוהי יחידה גדולה יחסית עבור קבלים קטנים הנפוצים בפרויקטים אלקטרוניים קונבנציונליים. לכן, משתמשים בתת-כפולות כמו מיקרופאראד (µF) או פיקופאראד (pF), ולפעמים גם ננופאראד (nF) ומיליפאראד (mF). למעשה, אם תרצו להשיג קיבול של 1 F בפועל, תצטרכו שטח פנים של 10¹¹ מ"ר , וזה עצום...
למרות היותם קבלים קטנים, מה שנעשה כדי להעלות את פני השטח הוא להשתמש בשיטות שונות בארכיטקטורה שלו, כגון גלגול השכבות, שימוש בשכבות מרובות שכבות וכו '.
מצד שני, המטען נמדד בקולומב , ואם אתם תוהים לגבי הנוסחה לביצוע חישובים, כדאי שתדעו שהיא:
C = q / V.
כלומר, הקיבולת של קבלים בין שתי לוחות מוליכים שווה למטען בקולומבים בין המתח או ההפרש הפוטנציאלי (וולט) בין שני הקצוות או המסופים של הקבל.
מנוסחה זו, ניתן גם לפתור את V כדי לקבל את המתח:
V = q / C.
כאשר קבל נטען, הוא לא יתפרק באופן מיידי. כפי שציינתי קודם לכן, הוא יתפרק בהדרגה, בדיוק כשהוא נטען. זמן הטעינה תלוי בקיבול של הקבל ובהתנגדות בטור איתו. ככל שההתנגדות גבוהה יותר, כך קשה יותר לזרם לזרום לתוך הקבל, וכך ייקח לו יותר זמן לטעון.
לא מומלץ להסתדר ללא הנגד, מכיוון שהטענה עלולה לפגוע בקבל.
ברגע שהקבל טעון, הוא לא יקבל עוד מטען ויתנהג כמו מתג פתוח . כלומר, יהיה הפרש פוטנציאלים בין שני הדקי הקבל, אך לא יזרום זרם.
ברגע שהקבל מתפרק , הוא גם יעשה זאת בהדרגה בהתאם להתנגדות ולקיבולת של הקבל, ויקח יותר או פחות זמן.
בוודאי שמתם לב שכאשר מכבים מכשיר חשמלי עם נורית לד, לוקח כמה רגעים לכבות אותו, זאת מכיוון שקבל כלשהו עדיין אחסן מטען והעביר אותו לנורית אפילו ברגע שהוא כובה. לכן, כאשר אתה מבצע מניפולציה על אספקת החשמל, עליך לעזוב מספר רגעים לאחר כיבויו, או שאתה עלול לסבול מהפרשה מאחד הקבלים שלו.
הנוסחאות לקביעת זמן הטעינה והפריקה של קבל הן:
t = 5RC
כלומר, זמן הטעינה / הפריקה שנמדד בשניות יהיה שווה לחמש פעמים ההתנגדות בסדרה (באוהם) עם הקבל והמטען שלו. אם ההתנגדות הייתה פוטנציומטר, תוכל אפילו לשנות את זמן פריקתו או טעינה מהירה פחות או יותר ...
מהו קבל אלקטרוליטי?
ישנם סוגים שונים של קבלים , כגון קבלים משתנים, קבלים אוויריים, קבלים קרמיים וקבלים אלקטרוליטיים. עם זאת, קבלים אלקטרוליטיים וקבלים קרמיים צברו את הפופולריות הרבה ביותר והם הנפוצים ביותר באלקטרוניקה.
קבל אלקטרוליטי הוא סוג של קבל המשתמש בנוזל יוני מוליך כאחת הלוחות שלו. זה מאפשר לו בדרך כלל להיות בעל קיבול גבוה יותר ליחידת נפח מאשר סוגים אחרים של קבלים. יתר על כן, הם נמצאים בשימוש נרחב במעגלים כגון מודולטורים של אותות בספקי כוח, מתנדים, גנרטורים של תדרים וכן הלאה.
קבל מסוג זה משתמש בחומר דיאלקטרי , שהוא תחמוצת אלומיניום ספוגה בנייר סופג. חומר זה מבודד את מגני המתכת המוליכים או הלוחות שנטענים.
כפי שניתן לראות בתמונה, בנוסף לקבלים הרדיאליים הטיפוסיים (הטרמינלים שלהם ממוקמים בצד התחתון), ישנם גם קבלים ציריים , בעלי ארכיטקטורה דומה לנגדים קונבנציונליים; כלומר, יש להם טרמינל בכל צד. אבל זה לא משנה כלל את המאפיינים או את פעולתם...
איפה לקנות
אם אתם רוצים לקנות קבל אלקטרוליטי , תוכלו למצוא אותו בקלות בחנויות אלקטרוניקה ייעודיות או לקנות אותו בפלטפורמות מקוונות כמו אמזון. הנה כמה המלצות:
לא נמצאו מוצרים.
לא נמצאו מוצרים.
לא נמצאו מוצרים.
לא נמצאו מוצרים.
כפי שאתם רואים, מדובר ברכיב זול למדי ...
הבדלים עם קבלים קרמיים
ישנם הבדלים בולטים בין קבל קרמי לקבל אלקטרוליטי, ולא רק משום שלאחרונים יש בדרך כלל יותר מטען ונפח, אלא גם מסיבות אחרות:
אם נצמד למראה בלבד, הקבל הקרמי בדרך כלל מעוצב כעדשה, ואילו הקבל האלקטרוליטי גלילי.
הקבל הקרמי משתמש בשני נייר מתכת במסופיו כדי לאחסן מטען. בקבל האלקטרוליטי יש רק רדיד מתכת ונוזל יוני.
רוב הקבלים האלקטרוליטיים מקוטבים, כלומר יש להם מסוף + ו- - שעליכם לכבד. זה לא המקרה עם קרמיקה, לא משנה איך תכניס אותם למעגל.
זה מרמז שניתן להשתמש בקרמיקה במעגלי AC או DC, ואילו הקבל האלקטרוליטי משמש רק במעגלי DC.
יתרונות וחסרונות
בהשוואה לקבל הקרמי, לקבל האלקטרוליטי יש מספר יתרונות וחסרונות :
בהיותו מקוטב, הוא יגביל את השימושים שלו במעגלי זרם חילופין. אמנם קרמיקה, מכיוון שהיא אינה מקוטבת, היא תעבוד עם DC ו- AC באדישות.
לקבלים אלקטרוליטיים קיבולת גבוהה יותר, אך גם נפח גבוה יותר. לקרמיקה קיבולת נמוכה יותר, אך ניתן לשלב אותה טוב יותר במכשירים ממוזערים יותר.
הם חסינים מפני השפעות מסוימות של רעידות מכניות. קרמיקה מסוימת יכולה להרים רעידות ולהפוך אותן לשינויים באותות חשמליים לא רצויים, כאילו היו מיקרופון ... זוהי השפעה אופיינית של קרמיקה בעת דחיסה או רטט שלה (ראה Xtal, piezoelectrics, ...).
הקבל האלקטרוליטי משתמש בשכבות בידוד הרגישות למתח גבוה, ולכן הם לא יעבדו עבור סוגים מסוימים של מעגלים. קרמיקה עמידה יותר בפני מתח גבוה.
