Condensatori 101

Ecco una parte un po' tecnica, giusto per aiutare a capire cos'è un condensatore e cosa fa in genere. Un condensatore è un piccolo componente elettrico/elettronico (il più delle volte) presente sulla maggior parte dei circuiti stampati, in grado di svolgere diverse funzioni. Quando un condensatore viene inserito in un circuito con una corrente attiva, gli elettroni dal lato negativo si accumulano sulla piastra più vicina. Il negativo fluisce verso il positivo: ecco perché il negativo è il polo attivo, sebbene molti condensatori non siano polarizzati. Una volta che la piastra non può più trattenerli, vengono spinti oltre il dielettrico e sull'altra piastra, spostando così gli elettroni di nuovo nel circuito. Questo processo è chiamato scarica. I componenti elettrici sono molto sensibili alle oscillazioni di tensione e, pertanto, una sovratensione può distruggere quei costosi componenti. I condensatori condizionano la tensione CC per altri componenti, fornendo così un'alimentazione stabile. La corrente CA viene rettificata dai diodi, quindi al posto della CA si hanno impulsi di CC da zero volt fino al picco. Quando un condensatore della linea elettrica è collegato a massa, la CC non passa, ma man mano che l'impulso riempie il condensatore, il flusso di corrente e la tensione effettiva si riducono. Mentre la tensione di alimentazione scende a zero, il condensatore inizia a rilasciare il suo contenuto: questo livella la tensione e la corrente in uscita. Pertanto, un condensatore viene posto in linea con un componente, consentendo l'assorbimento dei picchi e l'integrazione dei minimi, mantenendo così un'alimentazione costante al componente.

Esiste una moltitudine di tipi diversi di condensatori. Vengono spesso utilizzati in modi differenti nei circuiti. I fin troppo familiari condensatori a forma di barattolo di latta sono solitamente condensatori elettrolitici. Sono realizzati con uno o due fogli di metallo, separati da un dielettrico. Il dielettrico può essere aria (il condensatore più semplice) o altri materiali non conduttivi. I fogli di lamina metallica, separati dal dielettrico, vengono poi arrotolati in modo simile a uno snack arrotolato e inseriti nel barattolo. Funzionano alla grande per il filtraggio di massa, ma non sono molto efficienti alle alte frequenze.

Ecco un condensatore che alcuni potrebbero ancora ricordare dai tempi delle vecchie radio. Si tratta di un condensatore a barattolo multisezione. Questo in particolare è un condensatore a quattro sezioni. Tutto ciò significa che ci sono quattro condensatori separati, con valori diversi, contenuti in un unico barattolo.

I condensatori a disco ceramico sono ideali per le frequenze più alte, ma non sono adatti per il filtraggio di massa perché diventano troppo grandi per valori di capacità più elevati. Nei circuiti in cui è fondamentale mantenere stabile una fonte di tensione, di solito c'è un grande condensatore elettrolitico in parallelo con un condensatore a disco ceramico. L'elettrolitico svolgerà la maggior parte del lavoro, mentre il piccolo condensatore a disco ceramico filtrerà l'alta frequenza che il grande condensatore elettrolitico si perde.

Poi ci sono i condensatori al tantalio. Sono piccoli, ma hanno una capacità maggiore rispetto alle loro dimensioni rispetto ai condensatori a disco ceramico. Sono più costosi, ma trovano molto impiego sui circuiti stampati di piccoli dispositivi elettronici.

Sebbene non polari, i vecchi condensatori di carta avevano bande nere a un'estremità. La banda nera indicava quale estremità del condensatore di carta aveva un po' di lamina metallica (che fungeva da schermatura). L'estremità con la lamina metallica era collegata a massa (o alla tensione più bassa). Lo scopo principale della schermatura in lamina era far durare più a lungo il condensatore di carta.

Ecco quello che ci interessa di più, quando si tratta di iDevice. Sono molto piccoli rispetto ai condensatori sopra elencati. Si tratta di condensatori montati in superficie (SMD). Anche se sono in miniatura rispetto ai condensatori precedenti, la funzione rimane la stessa. Una delle cose importanti, oltre ai valori di questi condensatori, è il loro "pacchetto". Esiste una standardizzazione per le dimensioni di questi componenti, ad esempio pacchetto 0201 - 0,6 mm x 0,3 mm (0,02" x 0,01"). La dimensione del pacchetto per i condensatori SMD in ceramica segue lo stesso standard dei resistori SMD. Questo rende quasi impossibile determinare se si tratta di un condensatore o di un resistore solo guardandolo. Qui c'è una buona descrizione della dimensione individuale basata sui numeri del pacchetto.

SMD su un circuito stampato

SMD grandi

Determinare il valore di un condensatore può essere fatto in diversi modi. Il primo, ovviamente, è leggere il valore indicato sul condensatore stesso.

Questo particolare condensatore ha una capacità di 220μF (microfarad) con una tolleranza del 20%. Ciò significa che potrebbe trovarsi in un intervallo tra 176μF e 264μF. Ha una tensione nominale di 160V. La disposizione dei terminali mostra che si tratta di un condensatore radiale. Entrambi i terminali escono dallo stesso lato, a differenza di una disposizione assiale in cui un terminale esce da ciascun lato del corpo del condensatore. Inoltre, la striscia con le frecce sul lato del condensatore indica la polarità; le frecce puntano verso il pin negativo.

Ora, la domanda principale qui è come controllare un condensatore per vedere se deve essere sostituito.

Per eseguire un controllo su un condensatore mentre è ancora installato in un circuito, sarà necessario un misuratore ESR. Se il condensatore viene rimosso dal circuito, è possibile utilizzare un multimetro impostato come ohmmetro, ma solo per eseguire un test tutto o niente. Questo test mostrerà solo se il condensatore è completamente morto o meno. Non determinerà se il condensatore è in buone o cattive condizioni. Per determinare se un condensatore sta funzionando al valore corretto (capacità), sarà necessario un tester per condensatori. Naturalmente, questo vale anche per determinare il valore di un condensatore sconosciuto.

Il misuratore utilizzato per questo Wiki è il più economico disponibile in qualsiasi grande magazzino. Per questi test è anche consigliabile utilizzare un multimetro analogico. Mostrerà il movimento in modo più visivo rispetto a un multimetro digitale che visualizza solo numeri che cambiano rapidamente. Questo dovrebbe consentire a chiunque di eseguire questi test senza spendere una fortuna per strumenti come un Fluke.

Scarica sempre un condensatore prima di testarlo, altrimenti avrai una sorpresa scioccante. I condensatori molto piccoli possono essere scaricati mettendo in cortocircuito entrambi i terminali con un cacciavite. Un modo migliore per farlo sarebbe scaricare il condensatore attraverso un carico. In questo caso, cavi a coccodrillo e una resistenza raggiungeranno lo scopo. Ecco un ottimo sito che mostra come costruire strumenti per la scarica.

Per testare il condensatore con un multimetro, imposta lo strumento per leggere nell'intervallo di ohm elevati, da qualche parte sopra 10k e 1m ohm. Tocca i puntali dello strumento ai corrispondenti terminali del condensatore, il rosso al positivo e il nero al negativo. Lo strumento dovrebbe partire da zero e poi muoversi lentamente verso l'infinito. Ciò significa che il condensatore è in condizioni di lavoro. Se lo strumento rimane sullo zero, il condensatore non si sta caricando attraverso la batteria dello strumento, il che significa che non funziona.

Questo funzionerà anche con i condensatori SMD. Stesso test, con l'ago del multimetro che si muove lentamente nella stessa direzione.

Un altro test che si può fare su un condensatore è un test di tensione. Sappiamo che i condensatori immagazzinano una differenza di potenziale di carica attraverso le loro piastre, cioè tensioni. Un condensatore ha un anodo che ha una tensione positiva e un catodo che ha una tensione negativa. Un modo per verificare se un condensatore funziona è caricarlo con una tensione e poi leggere la tensione tra l'anodo e il catodo. Per questo è necessario caricare il condensatore con tensione e applicare una tensione CC ai terminali del condensatore. In questo caso, la polarità è molto importante. Se questo condensatore ha un terminale positivo e uno negativo, si tratta di un condensatore polarizzato (condensatori elettrolitici). La tensione positiva andrà all'anodo e la negativa al catodo del condensatore. Ricorda di controllare le marcature sul condensatore da testare. Quindi applica una tensione, che dovrebbe essere inferiore alla tensione nominale del condensatore, per alcuni secondi. In questo esempio, il condensatore da 160V verrà caricato con una batteria CC da 9V per alcuni secondi.

Dopo che la carica è terminata, scollega la batteria dal condensatore. Usa il multimetro e leggi la tensione sui terminali del condensatore. La tensione dovrebbe segnare quasi 9 volt. La tensione si scaricherà rapidamente a 0V perché il condensatore si sta scaricando attraverso il multimetro. Se il condensatore non trattiene quella tensione, è difettoso e deve essere sostituito.

Il modo più semplice, ovviamente, è controllare un condensatore con un capacimetro. Ecco un FRAKO assiale GPF 1000μF 40V con una tolleranza del 5%. Controllare questo condensatore con un capacimetro è semplice. Su questi condensatori, il terminale positivo è contrassegnato. Collega il terminale positivo (rosso) dal misuratore a quello e quello negativo (nero) al lato opposto. Questo condensatore segna 1038μF, chiaramente entro la sua tolleranza.

Testare un condensatore SMD può essere difficile da fare con i puntali ingombranti. Si può saldare degli aghi alle estremità di quei puntali o investire in alcune pinzette intelligenti. Il modo preferito sarebbe utilizzare le pinzette intelligenti.

Alcuni condensatori non richiedono alcun test per determinare il guasto. Se un'ispezione visiva dei condensatori rivela qualsiasi segno di rigonfiamento nella parte superiore, devono essere sostituiti. Questo è il guasto più comune negli alimentatori. Quando si sostituisce un condensatore, è di estrema importanza sostituirlo con un condensatore di valore uguale o superiore. Non sostituire mai con un condensatore di valore inferiore.

Se il condensatore che deve essere sostituito o controllato non ha alcuna marcatura, sarà necessario uno schema. L'immagine qui sotto da qui mostra alcuni simboli per i condensatori che vengono utilizzati su uno schema.

Questo estratto da uno schema di iPhone indica il simbolo dei condensatori e i valori per tali condensatori.

Questo Wiki riguarda quasi solo le basi su cosa cercare su un condensatore; non è affatto completo. Per saperne di più su uno qualsiasi dei componenti elettronici comuni, c'è una pletora di buoni corsi online e offline disponibili.

Eaton Electronics

Maxwell

Digikey

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