معرفی انواع خازن، کاربرد و روش های مختلف تست خازن

ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی و استفاده از آن در هنگام نیاز بسیار مهم است. ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی تولید شده در سیستم های برق خورشیدی در باتری انجام می شود. اما در مدارهای الکترونیکی ذخیره انرژی علاوه بر باتری به صورت بار الکتریکی در خازن ذخیره می شود. اگر علاقه مندید بدانید دقیقا کار خازن چیست باید گفت! خازن در اصل یک قطعه ی الکتریکی پسیو با قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی است که معمولا از آن برای ذخیره ولتاژ و ساخت انواع فیلتر در مدار استفاده می کنند. فاراد یکای ظرفیت خازنی در سیستم SI است که توسط خازن سنج اندازه گیری می شود. در ادامه به معرفی انواع خازن، کاربرد و روش های مختلف تست خازن می پردازیم.

خازن چیست؟ قطعه الکترونیکی ذخیره کننده بار الکتریکی

خازن در اصل یک قطعه ی الکتریکی پسیو با قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی است. معمولا از آن برای ذخیره بار الکتریکی و ساخت انواع فیلتر در مدار استفاده می کنند.

ممکن است این سؤال شما هم باشد که ظرفیت خازن و متغیر های مؤثر بر آن چیست؟ ظرفیت انواع خازن به عوامل مختلفی مانند سطح صفحات، فاصله صفحات از یکدیگر و جنس عایق بین صفحات خازن مرتبط است. ظرفیت خازن های الکترولیت بیشتر از سایر خازن ها است. تشخیص ظرفیت خازن از طریق کدهای رنگی و یا ارقام نوشته شده روی بدنه آن شناسایی می شود. کدها شناسایی ظرفیت خازن مطابق با استاندارد بین المللی SI معین شده است. کدها شناسایی ظرفیت خازن دقیقا همانند مقاومت ها است. دستگاه اندازه گیری ظرفیت خازن ها، خازن سنج و یا LCR متر است.

ساختار کلی خازن چیست؟

تقریبا هر شخصی که با الکترونیک سروکار دارد، میداند که همه ی خازن ها متشکل اند از دو صفحه هادی که توسط یک فضای ساخته شده از آب، پلاستیک، کاغذ و … از یکدیگر جدا شده اند.

جالب است بدانید که خازن ها با وجود ساختار بسیار ساده ای که دارند، بسته به ثابت یا متغیر بودن نوع خازن‌، جنس دی‌الکتریک و شکل ظاهری شان به دسته های مختلفی تقسیم میشوند. جهت آشنایی بیشتر با کاربرد انواع خازن ها و نحوه تست خازن با مولتی متر ابتدا باید بدانیم انواع خازن چیست؟ در ادامه با ما همراه باشید.

انواع خازن چیست؟

خازن در اصل یک قطعه ی الکترونیکی با قابلیت ذخیره انرژی الکتریکی است که از آن برای ذخیره ولتاژ و فیلتر در مدار استفاده می کنند. خازن رایج ترین قطعه الکترونیکی است که انواع گوناگونی دارد. در ادامه نمونه های معروف و پرکاربرد را بررسی می‌کنیم.

• خازن‌های ثابت

  : ظرفیت این نوع از خازن ها در همان ابتدا در کارخانه سازنده شان تعیین شده و پس از آن نیز قابل تغییر نیست، به همین علت به آنها خازن‌های ثابت می‌گویند. این خازن ها اغلب به وسیله دی‌الکتریک شان از یکدیگر متمایز شده و در دسته های زیر قرار می گیرند:

• خازنهای سرامیکی؛ بررسی یکی از انواع خازن و کاربردهای آن

خازن‌های سرامیکی یکی از انواع خازن در دنیای برق و الکترونیک هستند که کاربردهای متعددی در صنعت دارند. این نوع خازن ها که اغلب در مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می شوند ولتاژ کاری بالایی دارند. و معمولا با ظرفیت هایی بین ۵ پیکوفاراد تا ۱/۰ میکروفاراد ساخته می شوند. نوع عدسی و استوانه‌ای این نوع خازن بیشتر از سایر مدل ها تولید می شود.

نکته : فراموش نکنید که اگر قصد طراحی یک مدار مخابراتی و رادیویی را دارید، حتما بهتر است در تمام مراحل از  یک اسیلوسکوپ برای تست زمان شارژ و دشارژ خازن و تحلیل سیگنال ها استفاده نمایید!

لازم است بدانید که این ظرفیت خازن‌های سرامیکی به شدت دمای محیط وابسته است، در نتیجه بهتر است در هنگام استفاده از آن به این نکته توجه کنید.

تست ظرفیت خازن سرامیکی با مولتی متر در رنج های پیکو فاراد امکان‌پذیر نیست بهتر است خازن های سرامیکی و عدسی در بازه پیکو فاراد با lcr متر یا خازن سنج تست شوند.

• خازن های ورقه‌ای

مهم ترین ویژگی در ساخت خازن‌های ورقه‌ای انعطاف‌پذیری آنها است، در نتیجه معمولا برای ساخت دی‌الکتریک این خازن ها از کاغذ و مواد پلاستیکی استفاده می‌شود. دی‌الکتریک نوع کاغذی این خازن ها معمولا متشکل است از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل که یک دی‌الکتریک مناسب درون آن تزریق شده. اما دی‌الکتریک نوع پلاستیکی آنها  از ورقه‌های نازک پلاستیک ساخته استفاده می‌شود.

شما میتوانید در مدارهایی که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت دارند از نوع پلاستیکی و در ولتاژها و جریان‌های زیاد از نوع کاغذی این خازن استفاده کنید!

• خازن‌های میکا

در این نوع خازن اغلب بین صفحات ورقه های فلزی – آلومینیوم، از ورقه های نازک میکا استفاده می شود. از مهمترین ویژگی های این خازنها می توان به ولتاژ کاری بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا آنها اشاره کرد.

• خازن‌های الکترولیتی؛ یکی از انواع خازن های صنعتی پر‌کاربرد

در این بخش قصد داریم یکی از انواع خازن و کاربردهای آن را بررسی کنیم؛ قطعه‌ای به نام خازن الکترولیتی، این قطعه الکترونیکی یکی از انواع خازن‌های صنعتی پر کاربرد است. معمولا در ساخت خازن‌های الکترولیتی از لایه اکسید به عنوان دی‌الکتریک استفاده می گردد. به همین دلیل هم این خازن ها معمولا ظرفیت نسبتا بالایی دارند.

بر خلاف خازن هایی که پیشتر راجع به آنها صحبت کردیم، در خازن‌های الکترولیتی پلاریته و پایانه مثبت و منفی آنها با هم متفاوت است.

از خازن الکترولیتی معمولا برای صافی موج در تغذیه مدارها استفاده می‌شود. صفحه فلزی بکار رفته در خازن‌های الکترولیتی، عموما از نوع آلومینیوم یا تانتال است. و اغلب خازن‌های نوع تانتال، از نوع آلومینیومی کوچکتر هستند و نشت کمتر و پایداری بیشتری نسبت به نوع آلومینیومی خود دارند.

ولتاژ کاری و درجه حرارت محیط استفاده، پارامترهای مهم خازن الکترونیک می باشد. نکته مهم در خرابی خازن الکترونیک دمای محیط بیش از ظرفیت کار آن است که موجب ترکیدن و یا خرابی زود هنگام خازن الکترونیک خواهد شد. بنابراین توصیه می گردد توسط ترمومتر دمای محیط کار خازن را بررسی و کنترل نمایید.

• خازن متغیر

از نظر ساخت دو نوع خازن متغیر داریم: 1. خازن متغیر (در این نوع خازن معمولا از یک دسته متحرک (محور) برای تغییر ظرفیت استفاده میکنند) 2. تریمر (در این نوع خازن به‌جای استفاده از دسته متحرک (محور) از یک پیچ گوشتی برای تغییر ظرفیت استفاده میکنند)! برای این کار نیز سه روش کلی وجود دارد که عبارتند از:

• تغییر فاصله صفحات
• ایجاد تغییر در ابعاد سطح صفحات
• تعویض دی‌الکتریک

از خازن متغیر بیشتر در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده میشوند! اما تریمر بیشتر در اتومبیل‌های برقی برای کاهش زمان شارژ باتری‌های کاربرد دارد.

شما میتوانید بسته به نوع کاربرد و ابعاد بردتان یکی از انواع خازن مسطح (خازن تخت)، خازن کروی، خازن استوانه‌ای را انتخاب و استفاده نمایید.

کاربردهای خازن در مدارهای دیجیتال و  آنالوگ

تا اینجا ما با کاربرد خازن ها در مدارهای دیجیتال آشنا شدیم و فهمیدیم که معمولا از خازن‌ در مدارهای دیجیتال به عنوان عنصر ذخیره‌کننده انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند. اما کاربرد خازن ها در مدارهای آنالوگ چیست؟

اگر شما یک مدار آنالوگ داشته باشید، از خازن به عنوان فیلتر نویز الکترونیکی و همچنین برای ایزوله کردن دو منبع AC و DC می توانید ار آن استفاده کنید. زیرا خازن در برخورد با ولتاژ AC مانند اتصال کوتاه عمل می‌کند و اجازه ورود یا خروج موج را می‌دهد! اما در مقابل ولتاژ DC مانند سد عمل می‌کند و اجازه ورود یا خارج شدن ولتاژ مستقیم از مدار را نمی‌دهد.

ساخت مدارهای رزونانسی با خازن، نمونه دیگری از کاربردهای خازن است. در مدارهای رزونانسی یا وابسته به زمان، از خازن ها به همراه یک مقاومت یا سلف به عنوان عنصر زمان‌بندی استفاده می شود. زمان لازم برای شارژ و دشارژ خازن، عملکرد مدار را تعیین می کند.

یکی دیگر از رایج ترین کاربرد خازن، استفاده از آن در راه‌اندازی الکتروموتور های تک فاز القایی است. زیرا برای راه‌اندازی مجدد موتور به یک اختلاف فاز جریان بین سیم پیچ اصلی و کمکی نیاز است. پس از تست خازن با مولتی متر و اطمینان از خرابی خازن الکترو موتور، ولتاژ و ظرفیت خازن از نکات مهمی است که هنگام تعویض باید در نظر داشت.

کاربرد خازن ها در مدارهای الکتریکی محدود به ذخیره بار الکتریکی نمی شود برخی کاربرد های خازن عبارتند از:

• ذخیره بار الکتریکی
• ایجاد میدان الکتریکی پایدار و یکنواخت
• ساخت انواع فیلتر
• ایجاد اتصال یا قطع آن بین سیگنال های الکتریکی
• ساخت انواع مدارهای نوسان ساز
• تقویت کنندگی در مدار

حال که دانستیم کاربرد خازن در مدار چیست در ادامه به آموزش نحوه تست خازن توسط مولتی متر می‌پردازیم.

آموزش روش تست خازن با مولتی متر و lcr متر

تست خازن با مولتی متر را چطور انجام دهیم؟ شایداین سؤال شما نیز باشد که روش های تست خازن چه مواردی هستند؟ خازنها را بر حسب مقدار ظرفیتشان به دو طریق اهم چک و یا سنجش ظرفیت، آزمایش می کنند ابتدا باید توسط یک فلز و یا کابل رسانا دو سر خازن را به هم اتصال داد تا خازن خالی از شارژ گردد. سپس از مولتی متر برای مشاهده مقدار اهم خازن استفاده می کنیم اگر خازن سالم باشد، مقدار صفر  اهم را نشان میدهد (خازن شارژ می شود) و بعد از شارژ خازن به سمت بی نهایت اهم ، باز می گردد. یعنی بعد از شارژ کامل خازن (البته به مقدار ولتاژ باتری اهم متر) نباید جریانی از آن عبور کند و اهم بی نهایت نشان داده شود.

در این رابطه، به صورت تخصصی به آموزش نحوه تست خازن با مولتی متر و LCR متر نیز پرداخته ایم.

روش دوم در تست خازن استفاده از دستگاه خازن سنج و یا lcr مترجهت سنجش ظرفیت خازن می باشد. تست خازن با LCR متر به دلیل استفاده از سیگنال AC دقیق با فرکانس مشخص، روش بهتری نسبت به تست خازن با مولتی متر است. لازم است بدانید بهترین روش تست خازن های الکترولیت استفاده از خازن سنج یا LCR متر است.

رایج ترین روش تست خازن چیست؟

جالب است بدانید که رایج ترین روش تست خازن استفاده از اهم متر یا مولتی متر است. بعد از شارژ خازن توسط جریان باتری اهم متر، اگر مقاومتی بر روی نمایشگر اهم متر نشان داده شود خازن نشتی دارد. اما اگر اهم متر همچنان 0 اهم را نشان دهد ، خازن اتصال کوتاه کرده است. توضیحات فوق برای تست خازن با اهم متر عقربه ای نیز صادق است. همچنین توضیحات فوق در مورد تست خازن ها خارج از مدار است بنابراین حتما هنگام تست خازن روی برد باید یک پایه از خازن را از مدار خارج کرد. برای تامین انرژی اولیه به گشتاور و راه‌اندازی موتورهای الکتریکی از خازن استارت یا خازن راه انداز استفاده می گردد. برای تست خازن استارت موتورهای الکتریکی موجود در کولر گازی،ماشین لباسشویی و یخچال باید یکی از پایه های خازن را از مدار خارج کرد.

هدف از اندازه گیری ظرفیت خازن پی بردن به مقدار نشتی آن و اینکه چقدر تغییر در ظرفیت آن با توجه به تلرانس خازن پدید آمده است. همچنین برای تست خازن های الکترولیت با توجه به ولتاژ خازن، میتوان آن را با منبع تغذیه یا برق شارژ کرد و سپس با مولتی متر ولتاژ خازن را اندازه گیری کرد. در صورتیکه در حدود ولتاژ شارژ باشد، خازن سالم است.

اندازه گیری ظرفیت خازن های عدسی و سرامیکی با مولتی متر

در بررسی این نوع خازن ها علاوه بر ظرفیت خازن، اتصال کوتاه نیز برای ما اهمیت دارد ما می توانیم ظرفیت خازن را با خازن سنج و اتصال کوتاه آن را با هر نوع مولتی متر یا اهم متر به راحتی بررسی نماییم. تست دقیق خازن های عدسی و سرامیکی توسط مولتی متر همیشه امکان‌پذیر نیست روش بهتر برای چک کردن این خازن ها استفاده از lcrمتر یا خازن سنج است که قابلیت تست با فرکانس های مختلف دارند. به دلیل وجود قطعات موازی با خازن در بردهای الکترونیکی و تاثیر آنان در نتیجه آزمایش ،حتما باید یکی از پایه های خازن را از مدار جدا کرده و سپس آن را تست کرد.