خازن (capacitor)

خازن چیست؟

خازن یا کاپاسیتور تشکیل شده از دو صفحه فلزی که مابین این دو صفحه ازاجسام عایق استفاده می شود

انواع گوناگون و در شکل های متنوّع وجود دارند

و وظیفه آنها ها درالکترونیک هم مختلف است.

واحد اندازه گیری ظرفیّت:

واحداندازه گیری  فاراد است و واحدهای کوچکتر ازفاراد هم وجود دارند

مثل: میکروفاراد ، نانوفاراد ، پیکوفاراد که معمولا روی بدنه خازن ها یکی ازمشخّصاتی که یادداشت می شود

مقدارظرفیّت آنها است ،البتّه بستگی به نوع خازن  ، نوشته ها هم تفاوت دارد.

ولتاژکاری :

علاوه بر مقدار ظرفیّتی که دارد،  در یک محدوده ولتاژ مشخّصی کـــارمیکند

کـه این مقدار ولتاژ را نیز روی خازن نوشته  می شود

همجنین مشخّصات و علائم دیگری هم روی خازنها دیده می شود

شارژ :

اگر به دو سر یک آن ، ولتاژی که درمحدوده ولتاژ کاری خازن مربوطه است، با رعایت کردن مثبت و منفی

متصل کنیم برق رادرخود ذخیره می کند که به این حالت،  شارژ خازن گفته می شود.

دشارژ :

اگر خازنی را که شارژ شده به یک مصرف کننده مثلا یک لامپ اتصال دهیم

برق ذخیره شده تخلیه می شود که به این حالت دشارژخازن گفته می شود

البتّه دقت نمایید برای دشارژ  ازلامپ یا مصرف کننده ای استفاده کنید

که ولتاژ کاری اش از ولتاژ کاری خازن پایین تر نباشد، درضمن اگراز لامپ برای دشارژ  استفاده می کنید

اگرخازن شما ظرفیّتش بالا باشد و ولتاژش هم از ولتاژ لامپ کمترنباشد،

یک لحظه امکان دارد لامپ روش شود و سریع خاموش شود، وقتی لامپ خاموش شد

خیالتان راحت باشد دیگه خازن خالی شده و خطری ندارد ،  چون اگر ولتاژ کارخازن وظرفیّتش بالا باشد

و شارژ هم باشد چنانچه دوسرآن بهم بخــــورد ،  جرقه می زند و این ممکن است به شما صدمه بزند

ضمن اینکه خازن هم ممکن است آسیب ببیند و دیگر اینکه خازن شارژ شده را هیچ وقت دست به پایه هایش نزنید

چون ممکن است به شما شوک وارد کند واگر خازن خیلی بزرگ باشد حتّی باعث سوختگی دستان شما  خواهد شد.

ثابت زمانی:

مدت زمانی که طول می کشد تا خازن شارژ شود با مدّت زمانی که طول می کشد تا  دشارژ شود

با هم برابراست، که به آن ثابت زمانی خازن گفته می شود .

پلاریته :

انواعی از خازنها هستند که پایه مثبت و منفی آنها مشخّص است که به آن پلاریته گفته میشود

و موقع استفاده به رعایت پلاریته آنها توجّه می شود

و گرنه خراب خواهند شد، در برخی موارد حتّی منفجر می شوند.

مقاومت خازنی یا راکتانس:

وقتی در مداری مورد استفـــــاده قرار می گیرند، ازخودشان یک مقاومتی نشان میدهند

که به این مقاومت، راکتانس یا مقاومت خازنی گفته می شود

انـــــــــــــواع خــــــــــازن:

 الکترولیتی یا شیمیایی :

  شکلشان معمولا بیشتر بشکه ای است ودررنگ های مختلف وجود دارند

این نوع  یکی ازپرکاربرد ترین نوع خازن هاست و شما دراکثردستگاه ها می بینید

اندازه آن می تواند از نیم سانتی مترتا چندین سانتی مترمکعب باشد

همچنین ظرفیّت آن نیز می تواند از صدم میکروفاراد تا چند فاراد باشد،

با توجه به جدول ظرفیّت خازنها و تعاریف، این مطلب بهتر قابل درک است.

در گوشی های موبایل  کمتر به چشم میخورد و معمولا به رنگ زرد یا نارنجی می باشد

که یک خط روی آن هست که پایه ی مثبت آن را نمایش میدهد.

تست : 

برای آزمایش  می توان ازدستگاهی به نام خازن تستر استفاده نمود

البتّه بعضی مالتیمتر های موجود دربازار، خازن تسترهم هستند ولی اگرحداقل یک مالتیمتر عقربه ای دارید

طریقه تست به این صورت است :

مالتیمتر را روی یک کیلواهم یا کیلواهم میگزاریم و لیدهای آن را به دو پایه  وصل کرده

و کمی تحمل می کنیم بعد جای لید ها را عوض کرده و مجددا به پایه های خازن وصل می کنیم

درحین انجـام باید هربارکه  لیدها به پایه  وصل می شوند، عقربه یک حرکت رفت و برگشت داشته باشــد

اگر این حرکت خیلی کم است، رنج کیلو اهم را کمتر کنید مثلا اگر روی یک کیلو است حالا بزارید روی صد اهم

اگرصد اهم ندارید بزارید روی اهم ،  ناگفته نماند هرچه ظرفیّت کمترباشد حرکت عقربه کمترخواهد بود،

شما با چند بارآزمایش و تغییرات رنج مالتیمترتان، سررشته کار دستتان می آید، این روش تست نشان میدهد

که خازن خراب نیست ولی نمی توان به ظرفیّت آن مطمئن بود چون مولتیمتر ظرفیّت خازن را نشان میدهد

مثلا اگر روی یک آن نوشته باشد ، ۱۰ میکروفارد ،   تستر عدد ۱۰ را نشان میدهد که روشی مطمئن است

پس اگر شما زیاد باخازن ها سروکار دارید بهتر است موقع خرید مالتیمتر امکانات آن را درنظر بگیرید

شما می توانید مالتیمتری بخرید که توانایی تست خازن ، دیود ، مقاومت ، ترازیستور

ولتاژ ، جریان یا آمپر، فرکانس را داشته باشد، لازم به توضیح است

با مالتیمتر عقربه ای  ظرفیّت کمتراز۱ میکروفاراد را به سختی می توان تست نمود

و هرچه ظرفیّت پایننتـــر باشد ،  حرکت عقربه مالتیمتر ناچیزترخواهــــد بود

به طوری که دیگرحرکتی را مشاهده نمی کنید ظاهر یک خازن باید سالم باشد

و اگر الکترولیتی می باشد نباید باد کرده یا سرآن ترک خورده باشد

همچنین ازدور پایه هایش  نباید مایعی نشت کرده باشــــد  الکترولیتی ها ضمن اینکه پرکــاربــــــرد هستند

زیاد هم خراب می شوند و خرابی آنها بیشتر به این صورت است که بعد از مدتّی ظرفیّت آنها بهم  می خورد

یا افزایش یا کاهش می یابد خازن الکترولیتی را چک کنید

و ظرفیّت آن بیش از ۱۰ درصد خطا داشتــــه باشد وعمرآن هم بالای ۱۰ سال باشد بهتــراست آن را عوض کنید

خازنهای الکترولیتی چه استفاده شوند چه درقفسه ها نگهداری شوند

براثر گرما و سرما مخصوصا گرما،  تغییرظرفیّت می دهند پس اگر خازنهای یدکی دارید

آنها را داخل پلاستیک و در دمای بین ۱۵ تا ۲۵ درجه نگهداری نمایید تا طول عمر بیشتری داشته باشند.

کاربرد خازن های الکترولیتی: 

بیشتر برای صاف کردن ولتاژ بدست آمده از برق متناوب استفاده می شود

به این صورت که ولتاژ متناوب بعد اینکه توسط دیودها به برق مستقیم تبدیل شد،

چون دارای پارازیت است، برای صاف کردن برق مستقیم خازن الکترولیت پلاریته دار استفاده می شود

و ولتاژ و ظرفیّت خازن هم بستگی به مدار دارد، برای روشن شدن مطلب یک مثال می زنیم:

فرض کنید یک ترانسی دارید که با برق شهر کار میکند و خروجی ترانس ۱۲ ولت متناوب است

ابتدا باید توسط دیود این ۱۲ ولت متناوب به ولتاژ مستقیم یا دی سی تبدیل شود

حال نوبت به انتخاب یک خازن متناسب با مدارمان می رسد، برای این منظور

باید قدرت و توان ترانس را بدانید مثلا ترانس شما مشخصاتش این است:

۲۲۰ به ۱۲ ولت ۱ آمپر بنابراین باید ضمن استفاده از دیودهای ۱ آمپر بالای ۵۰ ولت

خازنی با ولتاژ ۱۶ ولت استفاده کنید برای محاسبـــــه ولتاژ  برای ولتاژ دی سی بدست آمده

توسط دیودها، با مالتیمتر ولتاژ بعد از دیودها را اندازه می گیرید مثلا ۱۲ ولت به شما نشان می دهد

برای حساب کردن ولتـــاژ خازن ۱۲ را در۴/۱ضرب می کنید که حدودا ۱۶/۸ بدست میاد

پس یک خازن ۱۶ ولت مناسب است، برای انتخاب ظرفیّت خازن بستگی دارد

از مدارتان برای چه منظــوری می خواهید استفاده کنید

و مصرف و باری که می خواهید ازاین ولتاژ ۱۲ ولت بکشید چند میلی آمپر است که شما درمثال فوق

میتوانید حداکثر ۱ آمپر و به صورت نرمال تا ۸۰۰ میلی آمپر استفاده کنید ،

حال اگر همیشه قرار است ازحد اکثر آمپر که ۸۰۰ است استفاده شود

پس یک خازن با ظرفیّت ۴۷۰ الی ظرفیّت ۳۳۰۰ میکرو فاراد باید داشته باشید

هرچه ظرفیّت  بیشتر باشد، ولتاژ دی سی شما صافتر و قوی ترخواهد بود

منتها با افزایش ظرفیّت خازن باید یک ایمنی برای مدار نظربگیرید چون ولتاژ برگشتی  شارژ شده

اگر به طرف دیودها و ترانس برگردد، احتمال صدمه دیدن دیودها و ترانس شما زیاد است

برای این منظور  دو راه عمومــــــــی وجود دارد،   یکی اینکه مصرف کننده شما همیشه به خط ۱۲ ولت وصل باشد

و برای خاموش و روشن کردن ، برق ۲۲۰ را قطع و وصل کنید که این روش یک روش متداول و خوب است

روش دوّم استفاده ازیک مقاومت بار است یعنی اینکه این مقاومت را شما به عنوان یک مصرف کننده دائمی

ولی بسیارکم مصرف به خروجی ۱۲ ولت اضافه کنید به صورت موازی، برای محاسبه مقداراهم و وات

مقاومت ازفرمول استفاده می شود ولی چون قرار است در این سایت کمتر از فرمول استفاده شود

یک روش پیش فرض و تجربی را مورد بحث قرار میدهیم، پس یک مقاومت ۱ کیلو اهم ۱ وات استفاده می کنیم.

نکاتی مهم در موبایل:

خازن ها را در موبایل معمولا به رنگ قهوه ای یا کرم رنگ میبینید تمام خازن ها در موبایل

یک پایه آنها به gnd زمین وصل می باشد بنابراین بهترین روش برای تشخیص خازن این است

که مولتی متر را روی تست بازر قرار داده و یک پاراب را به بدنه موبایل وصل می کنیم

و پاراب دیگر را به پایه های قطعه مورد نظر وصل کنیم.اگر یکی از پایه های آن با بدنه راه داد(بوق زد)

این قطعه یک خازن است ولی اگر هیچ کدام از پایه ها بوق نزد خازن نیست.

نکته دیگر اینکه قطعه ای که دوسر آن با زمین راه می دهد(بوق می زند) یک خازن می باشد

که خراب شده است در این حالت دو صفحه درون خازن به هم چسبیده اند.

نکته بسیار مهم دیگر

اینکه خازن ها می تواند ای سی خراب را به ما معرفی کند.

وقتی یک آی سی دچار سوختگی می شود و خرابی آن به نحوی است که باعث جریان کشی گوشی شود

در این حالت معمولا خازن های اطراف آن آی سی همگی یا قسمتی از آنها هر دو پایه شان با زمین راه می دهد(بوق میزند)

یا به اصطلاح سیم شده اند.با به وجود آمدن چنین شرایطی باید این نکته را در نظر داشت

که خرابی اینهمه خازن با هم و یکباره تقریبا امری غیر ممکن است و در این حالت باید آی سی

که خازن های اطراف آن سیم شده اند ابتدا آی سی را از روی برد برداشته سپس خازن ها را تست می کنیم.

نکنه: خرابی خازن می تواند باعث خاموشی گوشی گردد زیرا خازن یک پایه اش به زمین متصل است

و درصورتی که دو پایه خازن به هم راه بدهند (سیم شود) ولتاژی که به پایه مثبت خازن وارد می شود

از خازن عبور می کند و به زمین(منفی) وصل می شود که در این صورت

جریان ورودی خنثی می شود و مانع روشن شدن گوشی می شود.

موفق باشید