ما هي تطبيقات المكثفات؟
توجد المكثفات في كل جهاز إلكتروني تقريبًا ، وتخدم العديد من التطبيقات الأساسية في تصميم الدوائر. توفر المكثفات خيارات تصفية مرنة ، وتقليل الضوضاء ، وتخزين الطاقة ، وقدرات الاستشعار للمصممين ، من بين استخدامات أخرى.
في هذا الدليل ، نلقي نظرة على مجموعة متنوعة من استخدامات المكثفات في المنتجات والمعدات الإلكترونية.
ما هي المكثفات المستخدمة؟
إلى جانب المقاومات ، غالبًا ما تستخدم المكثفات كعنصر رئيسي لمرشحات انتقائية للتردد. تصاميم وطبولوجيا المرشح المتاحة عديدة. يمكن تكييفها للتردد والأداء عن طريق اختيار قيم المكونات المناسبة والجودة. تشمل أنواع تصميمات المرشحات ما يلي:
- مرشح دقيق
- مرشح تمرير منخفض
- مرشح تمرير النطاق
- مرشح باند ستوب
- تصفية الشق
- كل مرشح تمرير
- مرشح المعادلة
فصل المكثفات
تلعب المكثفات دورًا مهمًا في تشغيل الإلكترونيات الرقمية من خلال حماية الرقائق الدقيقة الحساسة من الضوضاء على إشارة الطاقة. يمكن أن تسبب هذه الضوضاء سلوكيات غير طبيعية. تسمى المكثفات المستخدمة في هذا التطبيق مكثفات الفصل. يجب وضع هذه المكثفات بالقرب من كل شريحة لتكون فعالة لأن آثار الدائرة تعمل كهوائيات وتلتقط الضوضاء من البيئة المحيطة. تُستخدم مكثفات الفصل والممر الجانبي أيضًا في أي منطقة من الدائرة لتقليل التأثير الكلي للضوضاء الكهربائية.
اقتران أو DC Block Block المكثفات
يمكن للمكثفات تمرير إشارات التيار المتردد أثناء حظر التيار المباشر ويمكن استخدامها لفصل مكونات التيار المتردد والتيار المستمر للإشارة. لا يلزم أن تكون قيمة المكثف دقيقة أو دقيقة للاقتران. ومع ذلك ، يجب أن تكون ذات قيمة عالية ، لأن تفاعل المكثف يقود الأداء في تطبيقات الاقتران.
مكثفات Snubber
في الدوائر التي يتم فيها دفع حمل عالي الحث ، مثل المحرك أو المحول ، يمكن أن تحدث طفرات طاقة عابرة كبيرة حيث يتم تفريغ الطاقة المخزنة في الحمل الاستقرائي فجأة. يمكن أن يؤدي هذا التفريغ إلى إتلاف المكونات وجهات الاتصال.
يمكن أن يؤدي تطبيق مكثف إلى الحد من ارتفاع الجهد عبر الدائرة أو إبطاله ، مما يجعل العملية أكثر أمانًا والدائرة أكثر موثوقية. يمنع استخدام تقنية الزج في الدوائر منخفضة الطاقة المسامير من التسبب في شيء غير مرغوب فيه تدخل التردد اللاسلكي. يولد هذا التداخل سلوكًا شاذًا في الدوائر ويسبب صعوبة في الحصول على شهادة المنتج والموافقة عليه.
مكثفات الطاقة النبضية
المكثفات هي بطاريات صغيرة توفر إمكانات فريدة لتخزين الطاقة تتجاوز تلك الموجودة في بطاريات التفاعل الكيميائي. عندما تكون هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة في فترة زمنية قصيرة ، فإن المكثفات الكبيرة ومصارف المكثفات هي خيار ممتاز للعديد من التطبيقات. تقوم بنوك المكثفات بتخزين الطاقة لتطبيقات مثل الليزر النبضي والرادارات ومسرعات الجسيمات ومدافع السكك الحديدية. يوجد تطبيق شائع لمكثف الطاقة النبضي في الفلاش على الكاميرات التي تستخدم لمرة واحدة ، والتي يتم شحنها بعد ذلك بسرعة من خلال الفلاش ، مما يوفر نبضة تيار كبيرة.
تطبيقات الدوائر الرنانة أو المضبوطة
بينما تقوم المقاومات والمكثفات والمحثات بعمل مرشحات ، يمكن أن تؤدي مجموعات معينة إلى تضخيم الرنين لإشارة الإدخال. تقوم هذه الدوائر بتضخيم الإشارات عند تردد الرنين ، وتخلق جهدًا عاليًا من مدخلات الجهد المنخفض ، وتستخدم كمذبذبات ومرشحات مضبوطة. في الدوائر الطنينية ، يجب توخي الحذر لاختيار المكونات التي يمكنها تحمل الفولتية التي يراها كل مكون عبرها ، وإلا ستفشل بسرعة.
تطبيق الاستشعار بالسعة
أصبح الاستشعار بالسعة مؤخرًا ميزة شائعة في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية المتقدمة. ومع ذلك ، فقد تم استخدام المستشعرات السعوية لعقود في تطبيقات مختلفة للمواقف ، والرطوبة ، ومستوى السوائل ، ومراقبة جودة التصنيع ، والتسارع. يعمل الاستشعار بالسعة عن طريق اكتشاف التغيير في سعة البيئة المحلية من خلال التغيير في العازل - تغيير في المسافة بين ألواح المكثف ، أو تغيير في مساحة أ مكثف.
سلامة المكثفات
كمكونات لتخزين الطاقة ، يمكن للمكثفات تخزين كميات خطيرة من الطاقة. يمكن أن يتسبب هذا المستوى العالي من الطاقة في حدوث صدمات كهربائية مميتة وإتلاف المعدات حتى عند فصل مكثف عن الطاقة لفترة طويلة من الوقت. لهذا السبب ، من الأفضل دائمًا تفريغ المكثفات قبل العمل على المعدات الكهربائية.
تكون المكثفات الإلكتروليتية عرضة للفشل بشدة في ظل ظروف معينة ، خاصةً إذا تم عكس الجهد على مكثف إلكتروليتي مستقطب. قد تفشل المكثفات المستخدمة في التطبيقات عالية الطاقة والجهد العالي أيضًا بشكل كبير حيث تتحلل المواد العازلة وتتبخر.