23.11.2024

Ток заряда конденсатора: Конденсатор в цепи постоянного тока

Содержание

как определить напряжение, вольтаж конденсаторов

Конденсатор – один из самых важных элементов электрической цепи. Он накапливает внутри себя электрический заряд и передает его другим элементам электрической цепи. О том, что представляет собой конденсатор и как определить на нём напряжение, рассказывается ниже.

Что такое конденсатор

Конденсатор – это двухполюсное устройство, имеющее постоянное или переменное емкостное значение и малую проводимость. Это элемент цепи, служащий накопителем энергии, что формирует электрическое поле; пассивный электронный компонент любого подключения. Содержит в себе несколько металлических электродов или обкладок, между которыми находится диэлектрик. Может иметь пакетную, трубчатую, дисковую, литую секционированную и рулонную конструкцию.

Конденсатор

Конденсатор имеет в плоскую или цилиндрическую форму. Плоское устройство состоит из относительно далеко расположенных друг от друга пластин, а цилиндрический –  из нескольких полых коаксиальных проводящих цилиндров с радиусами r1 и r2 (основное условие – r1 > r2).

Термин из учебного пособия

Характеристики конденсаторов

Главной характеристикой прибора является емкость, то есть, количество энергии, которое он может накопить в виде электронов. Общее число зарядов на пластинах определяет величину емкости конденсатора.

Обратите внимание! Емкость зависит от площади обкладок и диэлектрической проницаемости материала. Чем больше площадь конденсаторных пластин, тем больше заряженных частиц могут поместиться на них и тем выше показатель емкости.

Емкость

Из важнейших характеристик также можно назвать удельную емкость, плотность, номинальную силу заряда и полярность. Из дополнительных параметров можно указать количество фаз, метод установки конденсатора, рабочую температуру, активный электрический ток переменного или постоянного типа.

В электротехнике существуют также понятия негативных факторов, искажающих рабочие свойства колебательного контура. К ним относятся электрическое сопротивление и эквивалентная последовательная индуктивность. В качестве примера негативного критерия можно привести показатель, показывающий падение заряда после отключения электричества.

В чем измеряется напряжение конденсаторов

Напряжение отражается на корпусе оборудования и показывает то, при какой силе энергии оно работает. Измеряется напряжение конденсаторов в фарадах. Это единица, названная в честь Майкла Фарадея. Один фарад – это кулон, или заряд, прошедший через проводник за одну секунду при силе тока в один ампер. Как правило, фарады и кулоны не используются для измерения на практике, потому что чаще применяются дробные величины – микро-, нано- и пикофарады.

Измерение силы заряда двухполюсника

Что влияет на напряжение конденсаторов

Чтобы возник заряд, двухполюсник должен быть подключен к электрической цепи с постоянным током. Для этой цели может быть использован генератор, каждый из которых обладает внутренним сопротивлением. Во время короткого замыкания заряжается прибор, и между его обкладками появляется заряд. Поэтому на вольтаж конденсаторов влияет внутреннее сопротивление. Также, на него оказывают влияние температурные колебания – чем выше нагрев, тем ниже номинальный показатель напряжения.

Важно! На напряжение конденсаторов оказывает большое влияние ток утечки. Вопреки сложившемуся мнению, диэлектрик пропускает небольшое количество электротока, что приводит к потере начального заряда с течением времени, и напряжение в итоге незначительно падает.

Описание влияния на показатель

Как вычислить напряжение и вольтаж

Чтобы определить мощность, напряжение и вольтаж двухполюсников, можно использовать мультиметр или специальную формулу для теоретических расчётов. Чтобы проверить мультиметром силу заряда и количество вольт, необходимо вставить щупы в измеряемое оборудование, переключить прибор на режим омметра, нажать на соответствующую клавишу проверки и получить запрашиваемый показатель.

Обратите внимание! Сила заряда при проверке быстро падает, поэтому правильной будет та цифра, которая появилась на индикаторе мультиметра в самом начале измерений.

Вычисление мультиметром

Формулы измерения напряжения конденсаторов

Численный показатель напряжения равен электродвижущей силе. Также он определяется, как емкость, поделенная на величину заряда, исходя из формулы определения его величины. В соответствии с ещё одним правилом, напряжение равно току утечки, поделенному на изоляционное сопротивление.

Основные формулы для расчета

В целом, конденсатор – это устройство для аккумулирования электрического заряда, состоящее из нескольких пластинчатых электродов, которые разделены с помощью диэлектриков. Устройство имеет электрод, измеряемый в фарадах. Один фарад равен одному кулону. На напряжение устройства влияет ток, показатели которого можно вычислить через описанные выше формулы.

Заряд и разряд конденсатора через сопротивление

Полученные характеристики ЗАРЯДА конденсатора через сопротивление


 

Заряд конденсатора емкостью от источника тока через наружное сопротивление происходит в соответствии с формулой


 


 


 


при этом мгновенный зарядный ток:


 


 

где — рассматриваемый момент времени в секундах от момента начала заряда;

— напряжение на обкладках конденсатора момент времени t в Вольтах;

— напряжение источника, от которого производится заряд конденсатора в Вольтах

— емкость конденсатора в Фарадах

— сопротивление последовательной цепи в Омах

— постоянная времени в секундах ().


 

Разряд конденсатора емкостью , заряженного до разности потенциалов через сопротивление представляющее внешнее сопротивление разрядной цепи или внутреннее сопротивление утечки самого конденсатора происходит в соответствии с формулой


 


 


Мгновенная величина разрядного тока


 


 

где — напряжение между обкладками конденсатора через секунд после начала разряда,— ток в цепи (внешней или внутренней) конденсатора существующей через секунд после начала разряда.


 

Полученные характеристики РАЗРЯДА конденсатора через сопротивление


 

Процессы заряда и разряда конденсаторов рассматриваются обычно в зависимости от постоянной времени цепи . Постоянная времени практически указывает, через какой промежуток времени (в секундах) напряжение разряжаемого конденсатора уменьшается в раз,


от рассматриваемого напряжения. При заряде конденсатора постоянная времени указывает время (в секундах), в течение которого напряжение на обкладках повышается на 63% от разницы между имевшимся напряжением и напряжением источника тока заряда.


 


В связи с тем что заряд и разряд до полных значений конечных напряжений длятся неопределенно долгий срок, часто удобнее считать режим заряда законченным при доведении напряжения на обкладках до 99% от заряжающего напряжения (или до 1% от первоначальной величины напряжения при разряде).


 


Синтаксис


Для пользователей XMPP клиентов, используется команда


fiz ключи


где ключи это известные параметры, параметра=значение, разделенные точкой с запятой


Обязателен ключ key=razryad при расчете разаряда конденсатора


и zaryad  при расчете заряда


Так как при других параметрах ключах будут рассчитываться совершенно другие формулы. Например баллистического движения или давления над уровнем моря.


 


Заметьте, чем данный калькулятор  отличается от других:


Во первых: данные можно вводить не переводя из наноФарад в Фарады, а килоОмы в Омы. Если уж заданы параметры   в единицах измерения то так и пишите.  Если не напишите то считается  что данные заданы  в основным единицах СИ ( то есть метр, Фарад, Ом)


Во вторых: Расчет ведётся по тем  параметрым которые можно рассчитать зная исходные.Это очень удобно, когда нужно рассчитать любой из параметров в формуле, когда известны все остальные.  Другие известные калькуляторы могут рассчитывать только по определенному алгоритму  и только в одну сторону.


 


Примеры использования бота


Определим время заряда конденсатора ёмкостью 1микроФарад, до 5 Вольт, если сопротивление цепи 1 килоОм.


Напряжение внешнего источника питания 12 Вольт, а на обкладках конденсатора напряжение, в момент подключения источника питания, составляло 1 Вольт.


 


Что бы сразу хотелось бы заметить. Как видно из задачи у нас  есть остаточное напряжение на конденсаторе в размере 1 Вольт, которое надо учитывать в расчетах времени заряда.


Данные, которые мы будем вводить следующие:


U0=12-1 =11В


Ut=5-1=4В 


R=1кОм


С=1мкФ


 


пишем запрос fiz U0=11В;Ut=4В;R=1кОм;C=1мкФ;key=zaryad


и получаем ответ


U0 = 11 Вольт


Ut = 4 Вольт


R = 1 килоОм


C = 1 микрофарад


T = 1 милисекунда


tt = 0.4519851237 милисекунда


 


То есть решение = 451.98 мкс


 


Теперь давайте проверим наши расчеты. Если бы конденсатор был бы в момент подключения источника питания полностью разряжен


То при условии зарядки его до 1 Вольта наш запрос был бы таким


fiz U0=12В;Ut=1В;R=1кОм;C=1мкФ;key=zaryad


 


и время заряда было бы tt = 87. 011377 микросекунда


 


а при зарядки до 5 Вольт был бы таким


 


fiz U0=12В;Ut=5В;R=1кОм;C=1мкФ;key=zaryad


 


и время заряда было бы tt = 538.9965007 микросекунда


 


То время заряда конденсатора  с 1В до 5 Вольт составило бы 538.9965007 микросекунда минус  87.011377 микросекунда = 451.98 мкс


 


Что несомненно говорит о правильности наших расчетов по изначальным условиям.


 


 

Заряд и разряд конденсатора через сопротивление |
2014-06-23 10:12:35 |
Варламов Дмитрий |

Электротехника онлайн |

Расчет параметров заряда и разряда конденсатора через сопротивление онлайн. Определение всех необходимых параметров |
заряд, конденсатор, разряд, время, онлайн

Как зарядить и разрядить конденсатор



Практически на каждой печатной плате самого простого электронного прибора находится конденсатор – радиоэлектронное устройство, способное оперативно накапливать электрический заряд и так же быстро передавать энергию далее по цепи, питая другие ее элементы. Описанная цикличность является характерным признаком нормальной работы данного устройства.


Изделие состоит из двух проводящих обкладок (тонкие металлические пластинки) и диэлектрического материала между ними (бумага, воздух, стекло и керамика, пластик, слюда, оксидные пленки). Несмотря на простую конструкцию, устройство способно выполнять множество полезных функций:

  • фильтровать высокочастотные помехи;
  • накапливать энергию;
  • разделять сигнал на постоянные и переменные составляющие;
  • использоваться в качестве источника опорного напряжения;
  • сглаживать и уменьшать пульсации;
  • усиливать сигнал.

Параметры и принцип работы


Величина электричества, накапливаемого изделием, а также периоды циклов разрядки и зарядки конденсатора определяются характеристиками, зависящими от типа конкретной модели. Благодаря широким пределам параметров и характеристик данные радиодетали могут успешно применяться для различных целей.


Эти параметры без затруднений определяются по маркировке на корпусе элемента. Конденсаторы, произведенные в России и постсоветском пространстве, в обязательном порядке имеют буквенно-цифровую маркировку, обозначающую технологию и тип, ТКЕ, номинальное напряжение, значение емкости и погрешность производства, а также дату изготовления. Для импортных аналогов характерно только обозначение емкости. На схемах конденсатор изображается двумя параллельными черточками.


Основные и дополнительные параметры:

  • Емкость (С) – способность радиодетали накапливать электричество (измеряется в фарадах). Емкость самых мощных конденсаторов достигает нескольких десятков фарад.
  • Удельная емкость – помогает определить отношение емкости к массе или объему изделия (очень важный для микроэлектроники параметр).
  • Номинальное напряжение (Uн) – позволяет определить предельную величину, при которой конденсатор может эксплуатироваться.
  • Полярность – важный параметр, несоблюдение которого может привести к выходу радиоэлемента из строя и даже взрыву.
  • Опасность разрушения – для предотвращения взрыва и замыкания устройство может быть оснащено предохранительным клапаном или специальными насечками на крышке.


Существуют также и паразитные параметры, которые производители стараются снизить при изготовлении продукции. Выбирая радиодетали, следует учитывать стабильность, емкость, ток утечки, рабочее напряжение, точность и температурный коэффициент емкости.


Принцип работы заключается в накоплении электрических зарядов благодаря присутствию диэлектрического материала между металлическими пластинками, на которых собираются электроны и ионы. Проходя через данное устройство, сила тока имеет наибольшее значение и минимальное напряжение, но по мере накопления электроэнергии напряжение возрастает, а сила тока наоборот падает до тех пор, пока не исчезнет совсем. При идеальных условиях время зарядки конденсатора равно нулю.

Виды и области применения


Существует много способов классификации современных конденсаторов, которые позволяют группировать их в зависимости от типа конструкции, рабочего напряжения, видов поляризации и назначения, изменению емкости, а также разновидности диэлектрика.


Виды поляризации:

  • ионная и ионно-релаксационная;
  • объемная;
  • дипольно-релаксационная;
  • электронная и электронно-релаксационная;
  • спонтанная.


Исходя из конструктивных особенностей, различают трубчатые и цилиндрические, монолитные, пластинчатые и секционные, дисковые, горшкообразные и литые, бочоночные, а также секционные разновидности.


Область применения конденсаторов:

  • Электроника – радиотехническое и телевизионное оборудование, запоминающие устройства, автоматика и разнообразная телемеханика, телеграфия и телефония.
  • Электроэнергетика – сварка разрядом, запуск электродвигателей, подавление радиопомех, регулирование напряжения, электроосвещение, отбор энергии, использование в сложных схемах и генераторах, а также защита от напряжения.
  • Промышленность – добывающая, металлургическая и металлообрабатывающая.
  • Техника – медицинская, лазерная, электроизмерительная, радиолокационная, фотографическая, автотракторная.


В зависимости от изменения емкости различают постоянные, переменные (изменение осуществляется механически или электрически) и подстроечные конденсаторы (изменение осуществляется разово или периодически).

Способы зарядки и разрядки конденсатора


При зарядке конденсатора энергия источника питания переходит в энергию электрического поля, возникающего между металлическими пластинками радиоэлектронного устройства. Важно учитывать, что на каждом участке цепи существует явное (резистор) или неявное сопротивление (провода, внутреннее сопротивление). В этом случае скорость зарядки конденсатора будет зависеть от его емкости и сопротивления во всей цепи. Процесс считается завершенным, когда подаваемое напряжение по своей величине становится равным напряжению на металлических пластинках.


Процесс зарядки и разрядки конденсатора лучше всего определяется мультиметром или при помощи специального измерительного прибора – индикаторной отвертки.


Можно зарядить конденсатор через лампочку. Для этого потребуется подключить «плюс» к аккумулятору через автомобильную лампочку, а «минус» подключить к массе (кузов автомобиля). Лампочка вспыхнет и погаснет. Таким же образом можно зарядить конденсатор для сабвуфера, если он не имеет системы контроля зарядного тока. Данная схема зарядки конденсатора эффективна, проста и безопасна.


Разрядка может понадобиться при ремонте бытовых приборов и электронных устройств. Это можно сделать при помощи отвертки с изолированной рукояткой, поочередно замыкая контакты, одновременно с этим касаясь массы стержнем отвертки. Если конденсатор извлечен из платы, необходимо, не касаясь руками контактов, приложить стержень отвертки к обеим клеммам изделия (должна появиться искра). Также можно собрать разрядное устройство, припаяв к резистору (на несколько кОм) два провода с зажимами, после чего подсоединить их к клеммам конденсатора. Важно проверять напряжение, чтобы убедиться в разреженности прибора.


Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?


Другие материалы по теме





Анатолий Мельник


Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.











Процесс заряда и разряда конденсатора

Разряд предварительно
заряженного конденсатора через активное
сопротивление (через резистор) является
простейшим переходным процессом.

Пусть конденсатор
ёмкостью С

заряжен до напряжения U
.
В момент t
=0
замыкается ключ К

и конденсатор начинает разряжаться
через активное сопротивление R
.
Так как здесь внешнего воздействия нет,
то в цепи будет только свободный процесс.

Выбрав
направление обхода, запишем для этой
цепи второе уравнение Кирхгофа:

u
R
u
C
=0,

iR
u
C
=0.
(1)

А так как для
конденсатора ток i

здесь является разрядным
,
то

,
и тогда

,
(2)

или

,

где

постоянная
времени

RC
-цепочки.

Общее решение
этого однородного уравнения имеет вид
(проинтегрировать самостоятельно;
однако, решение
уравнения такого типа надо знать
):

,

где А

– коэффициент, определяемый начальным
условием
,
т.е.

− напряжением на конденсаторев
первый момент после замыкания

ключа К
.
Так как, по условию, до замыкания
напряжение

,
а напряжение на конденсаторе скачком
измениться не может (это привело бы к
тому, что

,
тогда как в уравнении (2)и
С

– конечно), то

(это второе правило
коммутации).

Это даёт: А
=U
,
и, следовательно,

.
(3)

Отсюда видно, что
τ – это время, за которое напряжение на
конденсаторе убывает в е

раз:

2,7.

Реально время
переходного процесса оценивается
примерно в 3τ, когда напряжение уменьшается
в е
3
= 20 раз, или
когда до установившегося значения
осталось лишь 1/20 = 5 % от исходного
напряжения U
.

Пример
.
Пусть С
=1
мкФ, R
=1
кОм. Тогда время переходного процесса
Δt
перх. =3τ=3RC
=3
мс.

Теперь легко
получить закон убывания тока в цепи:

.

Видно, что он точно
такой же, как и закон убывания напряжения.

3.2. Включение постоянного напряжения

в последовательную
цепь RC

Рассмотрим теперь
процесс заряда конденсатора через
активное сопротивление R

от генератора с постоянным напряжением
U
.

Пусть в момент t
=0
замыкается ключ К
.
Тогда второе уравнение Кирхгофа для
выбранного направления обхода контура
будет таким:

,

или, так как i

= C

(du
C

/
dt
),

,
(4)

где

постоянная
времени

RC
-цепочки.

Общее решение
этого неоднородного уравнения равно
сумме его частного решения и общего
решения соответствующего однородного.
Частное решение легко угадывается: и
С
частн. =U

(оно проверяется простой подстановкой).
Тогда

.

Заряд и напряжение на конденсаторе

§ 10. Заряд и разряд конденсатора

Конденсатор накапливает электрические заряды — заряжается. Накопление зарядов происходит в том случае, если конденсатор подключить к источнику электрической энергии.
Процесс заряда конденсатора
(рис. 6). При установке ключа на контакт 1
пластины конденсатора окажутся подключенными к батарее и на них появятся противоположные по знаку электрические заряды («+» и «-»). Произойдет заряд конденсатора и между его пластинами возникнет электрическое поле. При заряде конденсатора свободные электроны правой пластины переместятся по проводнику в направлении положительного полюса батареи и на этой пластине останется недостаточное количество электронов, в результате чего она приобретет положительный заряд.

Свободные электроны с отрицательного полюса батареи переместятся на левую пластину конденсатора и на ней появится избыток электронов — отрицательный заряд.
Таким образом, в проводах, соединяющих пластины конденсатора с батареей, будет протекать электрический ток, измеряемый миллиамперметром. Если между конденсатором и батареей не включено большое сопротивление, то время заряда конденсатора очень мало и ток в проводах протекает кратковременно.
При заряде конденсатора энергия, сообщаемая батареей, переходит в энергию электрического поля, возникающего между пластинами конденсатора.
Процесс разряда конденсатора
(см. рис. 6). Если ключ установить на контакт 2
, пластины заряженного конденсатора окажутся соединенными между собой и стрелка миллиамперметра мгновенно отклонится и затем вновь установится на нулевом делении. Произойдет разряд конденсатора и исчезнет электрическое поле между его пластинами.
При разряде конденсатора «лишние» электроны с левой пластины переместятся по проводам к правой пластине, где их недостает, и когда количество электронов на пластинах конденсатора станет одинаковым, процесс разряда закончится и ток в проводах исчезнет.
Энергия электрического поля конденсатора при его разряде расходуется на работу, связанную с перемещением зарядов — на создание электрического тока.
Время разряда конденсатора через провода, обладающие малым сопротивлением, также весьма мало.
Процесс заряда и разряда конденсатора широко используется в различных устройствах.
Наиболее широко распространены бумажные, слюдяные и электролитические конденсаторы постоянной емкости.

Бумажный конденсатор КБГ.
Бумажный конденсатор (рис. 7) представляет собой металлический корпус 1
, в котором герметически закрыт пакет 2
, состоящий из пластин, выполненных в виде алюминиевой фольги 5
и изолированных одна от другой тонкой бумагой 4
, пропитанной изоляционным материалом (церезином, галоваксом). Пластины конденсатора присоединяются к выводным лепесткам 3
, изолированным ог корпуса.
Слюдяной конденсатор КСО.
Слюдяной конденсатор (рис. 7, б) состоит из двух пакетов металлических пластин и слюдяных прокладок. Между каждой парой пластин, принадлежащих разным пакетам, помещается тонкая прокладка из слюды. Собранные таким образом конденсаторы запрессовываются в пластмассу, из которой выходят наружу два лепестка по одному от каждого пакета пластин. Они служат для включения конденсатора в схему.
Электролитический конденсатор КЭ-2М.
Электролитический конденсатор (рис. 7, в) представляет собой алюминиевый стакан 6
, в котором помещаются две алюминиевые ленты, скатанные в рулон. Между лентами проложена фильтровальная бумага, пропитанная электролитом. Одна алюминиевая лента соединяется с корпусом стакана, а вторая — с контактом 7
, укрепленным на его верхней крышке. При заряде конденсатора на поверхности алюминиевых лент, подключаемых к положительному полюсу источника тока, образуется пленка окиси алюминия, являющаяся диэлектриком. Так как эта пленка очень тонкая, то емкость электролитических конденсаторов относительно велика. Электролитические конденсаторы изготовляют емкостью до 2000 мкф
при рабочем напряжении до 500 в
.
Конденсаторы переменной емкости.
Конденсаторы, емкость которых можно изменять, называются конденсаторами переменной емкости
(рис. 8, а). Такой конденсатор состоит из неподвижных пластин (статора) и подвижных пластин (ротора), укрепленных на оси. При плавном повороте оси подвижные пластины в большей или меньшей степени входят в промежутки между неподвижными пластинами, не касаясь их, и емкость конденсатора плавно увеличивается. Когда подвижные пластины полностью входят в промежутки между неподвижными пластинами, емкость конденсатора достигает наибольшей величины.

Разновидностью конденсатора переменной емкости является конденсатор полупеременной емкости
(рис. 8, б). Такой конденсатор имеет неподвижную (статор) и подвижную (ротор) пластины. Основание пластин изготовлено из керамики, а на него нанесен слой серебра.
Ротор укреплен с помощью винта. Поворачивая винт, перемещают ротор и при этом изменяется емкость конденсатора в пределах 2 — 30 пф
.

§

6. Заряд и
разряд конденсатора

Чтобы зарядить
конденсатор, надо, чтобы свободные электроны перешли из одной обкладки на
другую. Переход электронов с одной обкладки конденсатора на другую происходит
под действием напряжения источника по проводам, соединяющим этот источник с
обкладками конденсатора.

В момент
включения конденсатора зарядов на его обкладках нет и напряжение на нем равно
нулю μ
с =0.
Поэтому зарядный ток определяется внутренним сопротивлением источника r
в и имеет
наибольшую величину:

I З max =E/ r в.

По мере
накопления зарядов на обкладках конденсатора напряжение на нем увеличивается и
падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника будет равно разности
ЭДС источника и напряжения на конденсаторе (Е- μ
с). следовательно, зарядный ток

i з =(Е- μ с)/ r в.

Таким образом, с
увеличением напряжения на конденсаторе ток заряда снизится и при μ
с =Е
становится равным нулю. Процесс изменения напряжения на конденсаторе и тока

Что скажите по схеме ограничения тока зарядка электролитического конденсатора?

После нескольких уточнений наконец выяснилось, чего же вы хотите добиться: общий источник питания для нескольких цепей последовательно включённых светодиодов. Главной проблемой вы сочли узел плавного заряда фильтрового конденсатора. На мой взгляд, в такой схеме есть несколько куда более критичных мест. Но сначала по теме вопроса.

1000 мкф — это значение подходяще для тока нагрузки 0,5…3 ампера, а не десятки миллиампер (там достаточно 22…50 мкф). Транзистор можно ставить, если надо сделать плавное, на 4…20 секунд, нарастание яркости — но ведь у вас несколько гирлянд! Неужели они должны во всей квартире стартовать одновременно? Да и насчёт выключателей — вы хотите вместо штатных, коммутирующих цепь ~220 вольт, коммутировать цепь =310 вольт, ставя выключатель между конденсатором и гирляндой? Такое решение выглядит хоть как-то оправданным для «умного дома» (да и то не всё в нём понятно), но в обычной квартире так делать смысла нет. В ней правильнее установить для каждой гирлянды свой отдельный БП — и тогда куда выгоднее применять обычные супердешёвые (и куда более надёжные!) ленты с параллельными светодиодами на 12 вольт, а не с самодельными последовательными, в которых выгорание одного диода полностью лишает вас света.
Другое назначение узла плавного заряда — защита выпрямительных диодов от многократной перегрузки в момент включения, когда конденсатор полностью разряжен. Но эта задача полностью решается куда более простым методом — вместо T1 и R1, R3 надо вставить терморезистор сопротивлением в несколько десятков ом, снижающимся при прогреве до 0,5…3 ом, так сделано в сотнях миллионов компьютерных БП, надёжно работающих годами при примерно таком же токе нагрузки, как и у вас. Добыть такой термистор можно из любого дохлого компьютерного БП.

И наконец о том, чего в вашем вопросе нет, а оно бросается в глаза — о стабилизаторе тока на LM317, поглощающем излишек сетевого напряжения. Дело в том, что такой стаб работоспособен только в диапазоне от 3 до 40 вольт. Допуск на сетевое напряжение в городской исправной сети 10%, т.е. от 198 до 242 вольт. Значит, если вы рассчитали стаб на нижний предел (а так обычно и делается), то на верхнем пределе напряжение на стабе выйдет за допустимые 40 вольт. Если же вы настроите его на верх диапазона (т.е. на 242), то на нижнем пределе напряжение на стабе понизится ниже 3 вольт, и он перестанет стабилизировать ток. И я уж умолчу, что будет с этой схемой в сельской местности, где колебания сетевого напряжения куда шире. Так что такая схема будет нормально работать только при стабильном напряжении сети — но при стабильной сети стабилизатор не нужен, его прекрасно заменит простой резистор.

Как конденсатор работает с постоянным током

В предыдущем посте мы рассмотрели концепцию, конструкцию и работу конденсатора как источника постоянного напряжения. Этот пост о Как конденсатор работает с DC . Конденсаторы широко используются в электронике постоянного тока. Когда мы думаем о постоянном токе и конденсаторе, возникают вопросы:

.

  1. Как конденсатор работает с входом постоянного тока?
  2. Какое конечное напряжение конденсатора после зарядки?
  3. Сколько времени требуется для зарядки / разрядки конденсатора?

Давайте обсудим решение вышеуказанных вопросов.

Как конденсатор работает с постоянным током

Конденсатор

выполняет три задачи в цепях постоянного тока: получение заряда, удержание заряда и выдача заряда в определенное время. Когда конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения, конденсатор начинает процесс получения заряда. Это повысит напряжение на конденсаторе. Как только конденсатор набирает достаточный заряд, начинает течь ток, и вскоре напряжение на конденсаторе достигает значения, примерно равного напряжению источника постоянного тока. Когда на конденсаторе почти полное напряжение, через конденсатор больше не течет ток.Это займет некоторое время. Но есть интересный факт. Конденсатор не получит 100% заряда в тот же момент, когда на него будет подано постоянное напряжение. Конденсатор быстро получает первую часть от общего заряда, вторую часть медленно, третью часть медленнее и так далее. Следовательно, можно сказать, что конденсатор заряжается нелинейно.

Вы можете представить эту ситуацию на примере шины по аналогии . Сравните автобус с конденсатором, свободное место с пространством и людей с электронами. В автобусе каждый старается занять место.Если остается меньше мест, людям нужно больше времени, чтобы найти свободное место. Точно так же электроны пытаются занять место на пластине конденсатора. Здесь электронам нужно время, чтобы попасть на пластины. Перемотайте конструкцию конденсатора. Для входного постоянного напряжения первая пластина заряжается до входного напряжения. Поскольку между двумя пластинами нет проводящего пути, второй пластине требуется некоторое время, чтобы зарядиться.

Это время определяет время зарядки конденсатора. Итак, нам необходимо выяснить параметры, от которых зависит время зарядки конденсатора.Согласно закону Ома, при увеличении сопротивления цепи меньше тока для зарядки конденсатора. Это увеличивает время, необходимое для зарядки конденсатора. Поскольку емкость и напряжение обратно пропорциональны друг другу, увеличение емкости требует больше времени для заряда конденсатора. Таким образом, используя эти соотношения, можно сказать, что время зарядки конденсатора зависит как от сопротивления цепи, так и от емкости конденсатора. Это постоянной времени конденсатора.Но процесс измерения времени зарядки конденсатора сложен, поскольку конденсатор никогда не будет заряжаться с одинаковой скоростью.

Время зарядки или постоянная времени обозначается как τ (тау). Он определяет время, необходимое конденсатору емкостью «C», последовательно включенным с сопротивлением «R» Ом, для получения первой части полного заряда. Постоянная времени может быть математически определена как

Время зарядки = сопротивление x емкость
τ = R x C

Постоянная времени — это время, необходимое конденсатору для увеличения напряжения или тока до 63.21% от максимума или уменьшение до 36,79% от начального значения.

Почему конденсатор заряжается до 63% приложенного напряжения?

Вот уравнение для напряжения на конденсаторе в любой момент времени во время зарядки.

В c = В i (1 — e -τ / RC )

Где В c = напряжение конденсатора, В i = входное напряжение, t = время зарядки, R = сопротивление, C = емкость

Цепь зарядки конденсатора

E.грамм. для R = 10 МОм и C = 0,1 мкФ постоянная времени составляет 1 секунду. Это не означает, что конденсатор полностью зарядится за 1 секунду. Это означает, что конденсатор будет заряжен до 63% входного напряжения за 2 секунды. Если мы продолжим подавать напряжение, конденсатор займет 63% разницы между текущим и входным напряжением. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока конденсатор не зарядится полностью. Мы получаем значение 63% или 0,63, когда добавляем одну постоянную времени в уравнение выше. Мы можем рассчитать ток в конденсаторе в любой момент (время), используя закон Ома.Рассмотрим ту же схему, что обсуждалась ранее. Вот уравнение тока при зарядке конденсатора.

I c = ( V i V c ) R

В таблице ниже приведены значения напряжения и тока заряда конденсатора для соответствующей постоянной времени.

Положение переключателя Постоянная времени (τ) (в секундах) Напряжение зарядки конденсатора ( В c ) (в вольтах) Ток зарядки конденсатора ( I c )
ВЫКЛ 0 0 10 мкА
НА 1RC 63.2120 3,6787 мкА
НА 2RC 86,4664 1,3533 мкА
НА 3RC 95.0212 0,4978 мкА
НА 4RC 98,1684 0,1831 мкА
НА 5RC 99.3262 0,0673 мкА
НА 8RC 99.9664 3,3546 нА
НА 11RC 99.9983 0,1670 нА
НА 14RC 99,9999 8,3152 па
НА 17RC 99.9999 0,4139 па

Термин 1RC, 2RC и т. Д. Определяет, сколько раз постоянное напряжение должно быть приложено к конденсатору. Таблица выше напоминает важный факт, связанный с конденсатором i.е. конденсатор никогда не накопит полный заряд, данный ему . Каждый раз постоянное напряжение конденсатора медленно увеличивается (кроме первого), но никогда не будет равно входному напряжению. Ток, протекающий через цепь резисторного конденсатора, уменьшается с увеличением времени (τ). Вот график, показывающий поведение зарядного напряжения и тока конденсатора.

График зарядного тока и напряжения конденсатора

График напряжения и тока зарядки конденсатора имеет экспоненциальный рост и падение соответственно.Кривая показывает, сколько времени нужно конденсатору для почти полного заряда. Экспоненциальный рост напряжения и экспоненциальный спад тока в емкостной цепи не одинаковы или не совпадают с фазой . Обратите внимание, что ось x графика изменяется относительно значения на оси y, чтобы иметь четкое представление об изменении напряжения или тока. График не соответствует конкретному масштабу. Через 5RC секунд зарядный ток I c ≈ 0 и напряжение зарядки V c ≈ входное напряжение.

Разряд конденсатора в цепях постоянного тока

Есть несколько способов разрядить заряженный конденсатор. Самый простой способ — использовать светодиод или резистор последовательно с конденсатором. При выборе резистора или светодиода для разряда конденсатора необходимо проявлять особую осторожность. Перед использованием рекомендуется указать такие характеристики, как мощность, значение в случае резистора и прямой ток, напряжение в случае светодиода. Схема разрядки конденсатора показана ниже.

Схема разряда конденсатора

Вот уравнения для напряжения на конденсаторе и тока в конденсаторе в любой момент времени во время разряда.

V d = V i ( e -τ / RC ) I d = V d R

В таблице ниже показаны значения напряжения и тока разряда конденсатора для соответствующей постоянной времени. Во время разряда напряжение, с которого конденсатор начинает разряжаться, составляет последний заряд

Положение переключателя Постоянная времени (τ) (в секундах) Напряжение зарядки конденсатора ( В d ) Ток зарядки конденсатора ( I d )
ВЫКЛ 0 ≈ 100 В 10 мкА
НА 1RC 36.7879 В 3,6787 мкА
НА 2RC 13,5335 В 1,3533 мкА
НА 3RC 4,9877 В 0,4978 мкА
НА 4RC 1.8315 В 0,1831 мкА
НА 5RC 0,6737 В 0,0673 мкА
НА 8RC 0,0335 В 3.3546 нА
НА 11RC 1,6701 мВ 0,1670 нА
НА 14RC 30,5902 мкВ 8,3152 па
НА 17RC 4,1399 мкВ 0,4139 па

Во время разряда напряжение и ток конденсатора быстро снижаются на 1RC-секунду, а после этого происходит медленное уменьшение обеих величин. Вот график напряжения и тока разряда конденсатора.Оба графика экспоненциально падают в природе. Через 5RC секунд ток разряда I d ≈ 0 и напряжение разряда В d ≈ 0.

График тока и напряжения разряда конденсатора

На этом пока все. Надеюсь, теперь вы знаете, как конденсатор работает с постоянным током. В следующем посте мы узнаем о конденсаторах в цепях переменного тока. Спасибо за прочтение и не забудьте оставить комментарий.

Зарядные токи, конденсаторы — Большая химическая энциклопедия

Но нам все равно нужно ограничить ток зарядки конденсатора (пусковой ток).И, как указано, мы могли бы использовать резистор. Фактически, это был основной принцип, лежащий в основе некоторых ранних кроссоверов с линейным переключателем, таких как ковшеобразный регулятор, показанный на рис. 1-2. [Стр.14]

В эквивалентной электрической модели в виде параллельного соединения резистора R сопротивления и идеального конденсатора емкости C активная токовая часть Ir = U / R (фаза напряжения U) и пассивная Ic = j Cp CU (отставание по напряжению ток по фазе n / 2) представляют ток утечки и ток зарядки конденсатора соответственно.Комплексная проводимость, измеренная для этой схемы, может быть представлена ​​как … [Pg.325]

Нижние индексы относятся к частоте, параметру синусоидальной волны. Doo — это поверхностная плотность заряда при t = 0+, которая находится после ступени, но настолько рано, что вступили в силу только очевидные мгновенные механизмы поляризации (высокая частота, например, электронная поляризация). Значение зарядного тока конденсатора при t = 0 бесконечно, поэтому модель имеет некоторые физические недостатки. Do — это плотность заряда по прошествии такого длительного времени, когда было достигнуто новое равновесие и зарядный ток стал нулевым.При одинарной дебаевской дисперсии это низкочастотное значение называется статическим значением (см. Раздел 6.2.1). t — экспоненциальная постоянная времени релаксационного процесса. [Pg.53]

При каждом нулевом токе в фазе R общий заряд конденсатора Ca. … [Pg.731]

Рассмотрим излучающий конденсатор с параллельными пластинами, показанный на рисунке A-4-1.3. Если конденсатор мгновенно заряжается и разряжается через резистор / L, так что ток зарядки Iq = 0, ток утечки … [Pg.14]

Максимальное напряжение и энергия возникают, когда C полностью заряжен.Поскольку весь зарядный ток теперь проходит в обход конденсатора, экспоненциальный член в (1) приближается к нулю (Q >> RiC) и = 1. Следовательно … [Стр.208]

Но в течение полного цикла ни один конденсатор не может вносить свой вклад. чистый заряд постоянного тока (ток) (по той же причине, что индукторы не могут вносить никаких нетто-вольт-секунд в течение полного цикла в установившемся состоянии). [Pg.67]

Следовательно, если мы построим график кривой тока, мы поймем, что в течение времени выключения ток конденсатора должен оставаться на постоянном уровне -0.67А (блок 3). Это ток зарядки (обновления) конденсатора. [Стр.69]

Рис. 18b.5. (a) Конденсатороподобная граница раздела металлического раствора, двойной слой, (b) Эквивалентная схема с сопротивлением раствора и общим двухслойным конденсатором, (c) Переходный процесс зарядного тока, возникающий из-за скачкообразного потенциала при … [Стр. 675]

Другими словами, когда прикладывают разность потенциалов между двумя пластинами конденсатора, по цепи течет ток, пока конденсатор не заряжается, этот ток называется емкостным током.[Pg.44]

Зарегистрированный ток вызван не только гетерогенным переносом электронов на подложку (ток Фарадея), но и током, используемым для зарядки двойного электрического слоя, который действует как конденсатор. Измеренные потенциалы включают падение потенциала, вызванное омическим сопротивлением в растворе, падение iR. И зарядный ток ic, и падение iR растут с увеличением скорости развертки, всегда желательно компенсировать падение ic и iR, но это становится обязательным при более высоких скоростях развертки.Существуют различные способы электрической компенсации этих явлений, и это позволяет работать при напряжении примерно до 103 В / сек. Ниже предполагается, что данные получены с соответствующей компенсацией. [Стр.239]

Правило 1. Первое правило — это требование замкнутой электрической цепи. Это означает, что в электрохимической ячейке должно быть не менее двух электродов. С чисто электрической точки зрения это означает, что у нас есть электрод датчика (рабочий электрод) и электрод возврата сигнала (часто называемый вспомогательным электродом).Это требование не обязательно означает, что электрический ток постоянного тока будет течь по замкнутой цепи. Очевидно, что если мы рассмотрим идеальный конденсатор C, соединенный последовательно с резистором R (Приложение C), на конденсаторе появится постоянное напряжение, но только тогда, когда через него не будет протекать переходный постоянный ток. С другой стороны, если к элементу приложено переменное напряжение, будет течь непрерывный зарядный ток смещения. [Pg.100]


Заряд конденсатора по выгодной цене — Выгодные предложения по заряду конденсатора от мировых продавцов зарядного устройства

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для заряда конденсатора.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, которые предлагают быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний заряд конденсатора в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили заряд конденсатора на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в заряде конденсатора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы сможете приобрести конденсатор для зарядки по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Обзоры на заряд конденсатора

— интернет-магазины и отзывы на заряд конденсатора на AliExpress

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для заряда конденсатора.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, которые предлагают быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот верхний заряд конденсатора в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что получили заряд конденсатора на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в заряде конденсатора и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы сможете приобрести конденсатор для зарядки по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Блоки питания для зарядки конденсаторов | Продукты и поставщики

Продукты и услуги

  • Все
  • Новости и аналитика
  • Продукты и услуги
  • Библиотека стандартов
  • Справочная библиотека
  • Сообщество

ПОДПИСАТЬСЯ

АВТОРИЗОВАТЬСЯ

Я забыл свой пароль.

Нет учетной записи?

Зарегистрируйтесь здесь.

Дом

Новости и аналитика

Последние новости и аналитика
Аэрокосмическая промышленность и оборона
Автомобильная промышленность
Строительство и Строительство
Потребитель
Электроника
Энергия и природные ресурсы
Окружающая среда, здоровье и безопасность
Еда и напитки
Естественные науки
Морской
Материалы и химикаты
Цепочка поставок
Пульс360
При поддержке AWS Welding Digest

Товары

Строительство и Строительство
Сбор данных и обработка сигналов
Электрика и электроника
Контроль потока и передача жидкости
Жидкая сила
Оборудование для обработки изображений и видео
Промышленное и инженерное программное обеспечение
Промышленные компьютеры и встраиваемые системы
Лабораторное оборудование и научные инструменты
Производственное и технологическое оборудование
Погрузочно-разгрузочное и упаковочное оборудование
Материалы и химикаты
Механические компоненты
Движение и управление
Сетевое и коммуникационное оборудование

Как сделать схему зарядного устройства суперконденсатора

Термин Суперконденсатор и его возможное использование в электромобилях, смартфонах и устройствах Интернета вещей широко рассматриваются в последнее время, но сама идея суперконденсатора восходит к 1957 году, когда он был Компания General Electric впервые провела эксперимент по увеличению емкости своих конденсаторов.За прошедшие годы технология суперконденсаторов значительно улучшилась, и сегодня они используются в качестве резервных батарей, солнечных батарей и других приложений, где требуется кратковременное повышение мощности. Многие ошибочно считают суперконденсаторы заменой батареи в долгосрочной перспективе, но, по крайней мере, с учетом современных технологий суперконденсаторы — это не что иное, как конденсаторы с высокой зарядной емкостью, вы можете узнать больше о суперконденсаторах из наших предыдущих статей.

В этой статье мы узнаем , как безопасно заряжать такие суперконденсаторы, разработав простую схему зарядного устройства , а затем использовать ее для зарядки нашего суперконденсатора, чтобы проверить, насколько хорошо он удерживает энергию.Подобно аккумуляторным элементам, суперконденсатор также может быть объединен в конденсаторные блоки питания, подход к зарядке конденсаторных блоков питания отличается и выходит за рамки данной статьи. Здесь будет использоваться простой и общедоступный 5,5-вольтовый 1F монетный суперконденсатор, который похож на монетный элемент. Мы изучим , как заряжать суперконденсатор монетного типа и использовать его в подходящих приложениях .

Зарядка суперконденсатора

Если сравнивать суперконденсатор нечетко с батареей, то суперконденсаторы имеют низкую плотность заряда и худшие характеристики саморазряда. , но все же с точки зрения времени зарядки, срока хранения и цикла заряда суперконденсаторы превосходят батареи.В зависимости от доступного зарядного тока суперконденсаторы можно зарядить менее чем за минуту , и при правильном обращении они могут прослужить более десяти лет.

По сравнению с батареями, суперконденсаторы имеют очень низкое значение ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), что позволяет более высокому значению тока течь в конденсатор или из него, что позволяет ему быстрее заряжаться или разряжаться большим током. Но из-за этой способности выдерживать большой ток суперконденсатор следует безопасно заряжать и разряжать, чтобы предотвратить тепловой пробой.Когда дело доходит до зарядки суперконденсатора, есть два золотых правила: конденсатор должен заряжаться с правильной полярностью и напряжением, не превышающим , 90% от его полной емкости по напряжению .

Суперконденсаторы

, представленные сегодня на рынке, обычно рассчитаны на 2,5, 2,7 или 5,5 В. Так же, как и литиевый элемент, эти конденсаторы должны быть соединены последовательно и параллельно, чтобы сформировать блоки высоковольтных батарей. В отличие от батарей, конденсатор при последовательном подключении будет взаимно суммировать свое общее номинальное напряжение, что требует добавления дополнительных конденсаторов для формирования аккумуляторных блоков приличной стоимости.В нашем случае у нас есть конденсатор 5,5 В 1 Ф, поэтому напряжение зарядки должно составлять 90% от 5,5, что составляет около 4,95 В.

Энергия, накопленная в суперконденсаторе

При использовании конденсаторов в качестве элементов накопления энергии для питания наших устройств важно определить запасенную в конденсаторе энергию, чтобы предсказать, как долго устройство может работать. Формулы для расчета энергии, запасенной в конденсаторе, можно представить как E = 1 / 2CV 2 . Итак, в нашем случае для 5.Конденсатор 5V 1F при полной зарядке запасенная энергия будет

  E = (1/2) * 1 * 5,5  2  
  E = 15 джоулей  

Теперь, используя это значение , мы можем вычислить, как долго конденсатор может питать вещи , скажем, например, если нам нужно 500 мА при 5 В в течение 10 секунд. Затем энергия, необходимая для этого устройства, может быть рассчитана по формуле Энергия = Мощность x время . Здесь мощность рассчитывается как P = VI, , поэтому для 500 мА и 5 В мощность равна 2.5 Вт.

  Энергия = 2,5 x (10/60 * 60)
Энергия = 0,00694 Вт-час или 25 джоулей  

Из этого мы можем сделать вывод, что нам понадобятся как минимум два из этих конденсаторов параллельно (15 + 15 = 30), чтобы получить блок питания 30 Джоулей , которого будет достаточно для питания нашего устройства в течение 10 секунд.

Определение полярности на суперконденсаторе

Когда дело доходит до конденсатора и батарей, мы должны быть очень осторожны с его полярностью.Конденсатор с обратной полярностью, скорее всего, нагреется и расплавится, а иногда и лопнет в худшем случае. У нас есть конденсатор монетного типа, полярность которого обозначена маленькой белой стрелкой, как показано ниже.

Я предполагаю, что направление стрелки указывает направление тока . Вы можете думать об этом так, как будто ток всегда течет от положительного к отрицательному, и, следовательно, стрелка начинается с положительной стороны и указывает на отрицательную сторону.Как только вы узнаете полярность и захотите зарядить его, вы даже можете использовать RPS, установите его на 5,5 В (или 4,95 В для безопасности), а затем подключите положительный провод RPS к положительному выводу, а отрицательный вывод к отрицательному выводу вы должны увидеть, что конденсатор заряжается.

Основываясь на номинальном токе RPS, вы можете заметить, что конденсатор заряжается в течение нескольких секунд, и как только он достигнет 5,5 В, он перестанет потреблять ток. Теперь этот полностью заряженный конденсатор можно использовать в подходящих целях до того, как он саморазрядится.

Вместо использования RPS в этом руководстве мы построим зарядное устройство, которое регулирует напряжение 5,5 В от адаптера 12 В, и будем использовать его для зарядки суперконденсатора . Напряжение конденсатора будет контролироваться с помощью компаратора операционного усилителя, и как только конденсатор будет заряжен, схема автоматически отключит суперконденсатор от источника напряжения. Звучит интересно, так что приступим.

Необходимые материалы

  • Адаптер 12 В
  • LM317 Регулятор напряжения IC
  • LM311
  • IRFZ44N
  • BC557 Транзистор PNP
  • светодиод
  • Резистор
  • Конденсатор

Принципиальная схема

Полная принципиальная схема этой схемы зарядного устройства суперконденсатора приведена ниже.Схема была нарисована с помощью программного обеспечения Proteus, моделирование будет показано позже.

Схема питается от адаптера 12В; Затем мы используем LM317 для регулирования 5,5 В для зарядки нашего конденсатора. Но эти 5,5 В будут подаваться на конденсатор через полевой МОП-транзистор, действующий как переключатель. Этот переключатель замыкается только в том случае, если напряжение конденсатора ниже 4,86 ​​В, поскольку конденсатор заряжается и напряжение увеличивается, переключатель размыкается и предотвращает дальнейший заряд аккумулятора.Это сравнение напряжения выполняется с использованием операционного усилителя, и мы также используем транзистор BC557 PNP для свечения светодиода после завершения процесса зарядки. Представленная выше принципиальная схема разбита на сегменты ниже для объяснения.

LM317 Регулировка напряжения:

Резистор R1 и R2 используется для определения выходного напряжения регулятора LM317 по формуле Vout = 1,25 x (1 + R2 / R1). Здесь мы использовали значение 1k и 3.3k для регулирования выходного напряжения 5,3 В, что достаточно близко к 5,5 В. Вы можете использовать наш онлайн-калькулятор, чтобы рассчитать желаемое выходное напряжение на основе имеющегося у вас номинала резистора.

Операционный усилитель Компаратор:

Мы использовали микросхему компаратора LM311, чтобы сравнить значение напряжения суперконденсатора с фиксированным напряжением. Это фиксированное напряжение подается на контакт номер 2 с помощью схемы делителя напряжения. Резисторы 2.2 кОм и 1,5 кОм понижают напряжение 4,86 ​​В от 12 В. Это 4,86 ​​вольта по сравнению с реф напряжением (напряжения конденсатора), который подключен к контакту 3. Когда напряжение матча меньше, чем 4.86V выходного контакта 7 будет идти высоко с 12V с нагрузочным резистором 10 кОм. Это напряжение затем будет использоваться для управления полевым МОП-транзистором.

MOSFET и BC557:

МОП-транзистор IRFZ44N используется для подключения суперконденсатора к зарядному напряжению на основе сигнала от операционного усилителя.Когда операционный усилитель переходит в высокий уровень, он выдает 12 В на выводе 7, который включает МОП-транзистор через его базовый вывод, аналогично, когда операционный усилитель становится низким (0 В), МОП-транзистор открывается. У нас также есть PNP-транзистор BC557 , который включает светодиод, когда MOSFET выключен, указывая на то, что напряжение конденсатора больше 4,8 В.

Моделирование цепи зарядного устройства суперконденсатора

Для моделирования схемы я заменил батарею переменным резистором, чтобы обеспечить переменное напряжение на контакте 3 операционного усилителя.Суперконденсатор заменен светодиодом, чтобы показать, запитан он или нет. Результат моделирования можно найти ниже.

Как вы можете видеть при использовании пробников напряжения, когда напряжение на инвертирующем контакте ниже, чем на неинвертирующем контакте, операционный усилитель становится высоким с 12 В на контакте 7, который включает полевой МОП-транзистор и, таким образом, заряжает конденсатор (желтый светодиод). Это 12 В также запускает транзистор BC557, чтобы выключить зеленый светодиод. При увеличении напряжения конденсатора (потенциометра) загорится зеленый светодиод, поскольку операционный усилитель будет выдавать 0 В, как показано выше.

Зарядное устройство суперконденсатора

Схема довольно проста и может быть построена на макетной плате, но я решил использовать плату Perf, чтобы я мог повторно использовать схему в будущем при каждой попытке зарядить свой суперконденсатор. Я также собираюсь использовать его вместе с солнечной панелью для портативных проектов, поэтому постарался сделать его как можно меньше и жестче. Моя полная схема после пайки на точечной плате показана ниже .

Две женские палочки айсберга можно постучать, используя булавки из крокодиловой кожи для зарядки конденсатора.Желтый светодиод указывает на питание модуля, а синий светодиод указывает на состояние зарядки . После завершения процесса зарядки светодиодный индикатор загорится, в противном случае он останется выключенным. Как только схема будет готова, просто подключите конденсатор, и вы увидите, что синий светодиод погаснет, а через некоторое время он снова загорится, показывая, что процесс зарядки завершен. Вы можете увидеть плату в заряженном и заряженном состоянии ниже.

Полная работа может быть найдена в видео, приведенном внизу этой страницы. Если у вас возникли проблемы с тем, чтобы заставить это работать, опубликуйте их в разделе комментариев или используйте наши форумы для других технических вопросов.

Улучшения дизайна

Схема, представленная здесь, является грубой и работает по назначению; Здесь обсуждаются несколько обязательных улучшений, которые я заметил после сборки. BC557 нагревается из-за наличия 12 В на его базе и эмиттере, поэтому вместо BC557 следует использовать высоковольтный диод.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *