Kondensaattorit

Kondensaattorit ovat lyhyesti sanottuna komponentteja, jotka varastoivat sähköä. Niitä voitaisiin ajatella paristoina, mutta ne eivät ole paristoja, vaikka molemmista saadaankin sähköä ulos.

Kun kondensaattoria ladataan, niin puhutaan kondensaattorin varautumisesta (Q). Kondensaattori säilyttää latauksensa (puhutaan yleensä varauksesta) "pitkään" ja mitä laadukkaampi kondensaattori, niin sitä pidempään varaus säilyy. Varaus ei kuitenkaan säily ikuisesti, sillä kondensaattori purkautuu itsestään ajan saatossa.

Kondensaattoreita käytetään monissa eri sovelluksissa ja lähes jokaisessa elektroniikkalaitteessa. Niitä käytetään esimerkiksi ajastinpiireissä ja käyttöjännitteen suodatuksessa, sekä muiden häiriösignaaleiden suodatuksessa. Niitä käytetään, kuten edellä mainittu, myös sähkövarastoina kytkennässä. Esimerkiksi IC (Integrated Circuit) -piireissä, kondensaattorit kytketään mahdollisimman lähelle piirin käyttöjännitenastoja, jotta piiri saa sähköä nopeasti tarvittaessa (laitteen virtalähde voi joskus olla liian kaukana tarvittavan energian toimittamiseen).

Kondensaattori ja kapasitanssi

Kondensaattorilla on tiettyjä ominaisuuksia, jotka määrittelevät kuinka paljon energiaa se voi itseensä varastoida. Näiden ominaisuuksien perusteella on määritelty kondensaattorin varauksen suure kapasitanssi, jota merkitään symbolilla C. Kapasitanssia kuvaava yksikkö on puolestaan faradi. Faradi on kuitenkin alunperin "ylimitoitettu" joten elektroniikassa käytetään kondensaattorin kapasitanssin ilmaisemisessa pienempiä kerrannaisia. Alla on lueteltu kerrannaiset pienimmästä suurempaan:

  • pikofaradi (pF) 10-12 = 0,000 000 000 001 F
  • nanofaradi (nF) 10-9 = 0,000 000 001 F
  • mikrofaradi (uF) 10-6 = 0,000 001 F
  • millifaradi (mF) 10-3 = 0,001 F
  • faradi (F) = 1,0 F

Kapasitanssi merkitään kondensaattoreihin valmistajan toimesta, jos kondensaattorin kuoressa on vain tilaa siihen. Riippuen kondensaattorin fyysisestä koosta, voidaan käyttää erilaisia merkitsemistapoja. Fyysisesti suuremmassa kondensaattorissa voi olla enemmän varausta ja täten enemmän energiaa ja päin vastoin. Tyypillisesti elektroniikassa käytetään arvoja, jotka ovat välillä pikofaradi (pF) ja mikrofaradi (uF). Alla olevassa kuvassa on erilaisia kondensaattoreita merkintöineen (kuvaa klikkaamalla aukeaa suurempi kuva).

Kondensaattoreita

Kondensaattorityypit

Kondensaattoreita on monentyyppisiä ja alle onkin lueteltu tavallisimmat kondensaattorit ja niiden tyypilliset käyttökohteet. Tarkemmin kyseisistä kondensaattoreista voit lukea Wikipedian artikkelista tämän linkin takaa.

Keraamiset kondensaattorit - kerkot

Kerkon tunnistaa useimmiten keraamisesta rakenteesta. Alla olevassa kuvassa nähdään erilaisia kerkoja. Pyöreät jalalliset kerkot ovat herkkiä vaurioitumaan, joten niitä on syytä käsitellä varoen.

Kerkoja käytetään yleensä suurtaajuuskytkennöissä ja häiriöiden suodattamisessa sekä erittäin pienissä laitteissa. Hakkurikytkennöissä yleensä suositellaan käytettäväksi keraamisia kondensaattoreita stabiilisuuden säilyttämiseksi. Alla olevassa kuvassa on esitetty erilaisia keraamisia kondensaattoreita.

Lisää kondensaattoreita

Elektrolyyttikondensaattorit - elkot & tantaalikondensaattorit - tankot

Elektrolyyttikondensaattorin tunnistaa aina siitä, että kondensaattoriin on merkitty sen elektrodien napaisuus. Tästä harrastelija voikin helposti jo päätellä, että nämä kondensaattorityypit tulee aina kytkeä oikeinpäin. Väärinpäin kytkeminen saattaa aiheuttaa elkon räjähtämisen ja sirpaleet voivat vahingoittaa ympärillä olevia. Elektrolyyttikondensaattoreissa on usein merkitty myös jännitekesto ja maksimi lämpötila, mitä kondensaattorit kestävät.

Elektrolyyttikondensaattorien kapasitanssiarvot ovat hieman alle mikrofaradeista aina faradeihin asti. Elkoja käytetään useimmiten energiavarastoina tai hidastamaan esimerkiksi releen toimintaa. Virtalähteissä elkot ovat lähes poikkeuksetta käytetty ensisijaisesti niiden suuren kapasitanssiarvonsa johdosta. Elektrolyyttikondensaattoreita voi käyttää samaan tapaan kuin muitakin kondensaattoreita (kunhan muistaa napaisuuden), mutta häiriönpoistoon ne eivät sovellu välttämättä kovin hyvin.

Tantaalikondensaattori kuuluu samaan kastiin elektrolyyttikondensaattoriin samanlaisen valmistumenetelmän ansiosta. Ominaisuudetkin ovat suurinpiirtein samoja. Tantaaleja käytetään silloin, kun tarvitaan suurta kapasitanssia pienessä tilassa, mikä tekee niistä oivan vaihtoehdon pieniin laitteisiin. Alla olevassa kuvassa nähdään elektrolyyttikondensaattoreita ja tantaalikondensaattoreita.

Elkoja, kerkoja ja tantaaleita

Superkondensaattorit

Superkondensaattorit ovat kuin elektrolyyttikondensaattoreita, mutta niissä on hirvittävän paljon enemmän kapasitanssia kuin pienemmissä kondensaattoreissa. Superkondensaattoreita käytetään esimerkiksi vähän virtaa vievissä sovelluksissa, missä energiaa on saatavilla satunnaisesti ja erittäin pieniä määriä kerrallaan. Virta otetaan tällöin välittömästi talteen erilaisten muunninten avulla (esimerkiksi ravisteltavat taskulamput).

Toisaalta superkondensaattoreita voidaan käyttää esimerkiksi lyijyakkujen rinnalla autoissa, missä hetkellisesti voidaan tarvita suuria, jopa satojen ampeerien virtoja. Tällöin superkondensaattori toimii lyijyakkua auttavana komponenttina, eivätkä hetkelliset suuret virtamäärät alenna niin paljoa lyijyakun napajännitettä (minkä voi huomata autoissa esim. starttaushetkellä tai jos on tehokkaat audiovahvistimet ja valot himmenevät basson tahtiin).

Merkinnät kondensaattoreissa

Suuremmat kondensaattorit (kuten elkot) ovat yleensä merkinnöiltään mikrofaradien luokkaa ja pienemmät kondensaattorit (kuten kerkot) piko- ja nanofaradien luokkaa. Elkoista merkinnät on helppo huomata, kuten varmaan tiedätkin, mutta elkoista pienemmissä kondensaattoreissa merkinnät tuottavat joskus päänvaivaa. Ajan säästämiseksi ja merkintöjen ymmärtämiseksi koitankin seuraavassa selvittää mahdollisimman monipuolisesti ja yksinkertaisesti erityyppisten kondensaattoreiden merkinnät (jos huomaatte virheen, olkaa hyviä ja raportoikaa siitäpalautetta antamalla).

Värikoodit

Värikoodit on merkitty kondensaattoreihin kuten vastuksiinkin ja alla oleva taulukko selventää kondensaattoreiden lukemista. Taulukko löytyy alunperin sivuilta http://www.taulukot.com/, joten kaikki kunnia taulukon värkkäämisestä vain sinne.

Värikoodit

Numerokoodit

Numeroilla koodattuja kondensaattoreita ovat yleensä keraamiset kondensaattorit, joissa tilaa kapasitanssin merkitsemiseen on hyvin vähän. Esimerkiksi kondensaattorin kylkeen tulostettu numero 103 tarkoittaa 10 x 103 pF = 10 000 pF eli 0,01 uF. Numerokoodeista esimerkkejä alla lisää:

Esim 1.

102 = 1 nF (=0,001uF)
103 = 10 nF (=0,01uF)
104 = 100nF (=0,1uF)
105 = 1 uF

Esim 2.

150 pK = 150 pF = 150 pF = 0,15 nF +/- 10%
1p2 = 1,2 pF
1n0 = 1,0 nF
3p3 = 3,3 pF
82 pK = 82 pF = 82 pF = 0,082 nF +/- 10%

Toleranssit

C = +/- 0,25pF
D = +/- 0,5pF
F = +/- 1%
G = +/- 2%
J = +/- 5%
K = +/- 10%
M = +/- 20%
Z = -20% +80%

Lopuksi

Tässä siis hieman valaisevaa asiaa kondensaattoreista, ainakin toivottavasti valaisevaa. Parannusehdotuksia ja lisäyksiä sivuille voi ehdottaa lähettämällä palautetta.