Mae cynhwysydd yn gydran electronig a ddefnyddir i storio ynni trydanol.
Mae cynwysyddion wedi'u gwneud o ddau blât metel wedi'u gwahanu gan ynysydd, fel arfer dielectrig, a gallant storio tâl am gyfnod o amser.
Fe'u defnyddir mewn amrywiaeth eang o gylchedau electronig a gellir eu defnyddio i hidlo neu storio ynni a gellir eu defnyddio hefyd i adeiladu cylchedau osgiliadur syml.
Yn yr erthygl hon, byddwn yn trafod beth yw cynhwysydd, ar gyfer beth mae'n cael ei ddefnyddio, a sut mae'n gweithio.
Beth yw cynhwysydd?
Mae cynhwysydd yn gydran drydanol sy'n storio egni ar ffurf gwefr drydanol. Mae'n cynnwys dau blât dargludol sydd wedi'u cynnwys o fewn deunydd dielectrig (deunydd inswleiddio). Pan fyddant wedi'u cysylltu â ffynhonnell pŵer, mae'r platiau'n cael eu gwefru ac mae ynni trydanol yn cael ei storio yn y deunydd dielectrig. Yna gellir rhyddhau'r egni hwn sydd wedi'i storio pan fo angen, gan ganiatáu iddo gael ei ddefnyddio ar gyfer unrhyw nifer o gymwysiadau.
Daw cynwysyddion mewn llawer o siapiau, meintiau a deunyddiau - i gyd yn dibynnu ar eu pwrpas. Gelwir y math mwyaf cyffredin o gynhwysydd yn gynhwysydd ffilm - mae hwn yn defnyddio haenau tenau o blastig neu gerameg fel y defnydd deuelectrig, gyda stribedi metel dargludol tenau a elwir yn 'electrodau' ar y naill ochr a'r llall. Defnyddir y mathau hyn o gynwysorau yn eang mewn electroneg oherwydd eu priodweddau cost isel a gwydn.
Defnyddir cynwysyddion hefyd mewn cymwysiadau eraill megis moduron a chyflenwadau pŵer lle maent yn helpu i reoleiddio foltedd neu hidlo sŵn ac ymyrraeth a all achosi perfformiad anghyson neu ddifrodi cydrannau i lawr y llinell. Wrth i electroneg ddod yn fwyfwy cymhleth, mae cynwysyddion yn chwarae rhan bwysicach fyth o fewn y systemau hyn; helpu i gynnal llifoedd cerrynt manwl gywir yn ystod gweithrediadau switsio neu ddarparu byffro yn erbyn newidiadau sydyn mewn lefelau foltedd o ffynonellau allanol.
Mathau o gynwysorau
Daw cynwysyddion mewn nifer o fathau, meintiau ac arddulliau. Defnyddir rhai cynwysyddion mewn systemau sain pen uchel tra bod eraill yn cael eu defnyddio mewn cyfrifiaduron neu systemau diogelwch cartref. Maent i gyd yn cyflawni'r un pwrpas sylfaenol; maent yn storio egni trydanol pan ryddheir cerrynt ac yn dychwelyd yr egni hwnnw pan fydd y cerrynt yn stopio. Mae mathau yn cynnwys y canlynol:
Cynhwyswyr Ceramig: Mae'r rhain fel arfer yn fach ac yn cael eu sodro ymlaen llaw ar fyrddau cylched. Mae ganddyn nhw deuelectrig wedi'i wneud o ddeunydd ceramig ac fe'u defnyddir fel arfer ar gyfer electroneg lefel isel, fel ymyrraeth amledd radio (RFI). hidlwyr neu gylchedau osgoi.
Cynhwyswyr Electrolytig: Cyfeirir at y rhain yn gyffredin fel cynwysyddion polariaidd oherwydd bod ganddynt derfynell anod negyddol, terfynell catod positif a hydoddiant electrolyt y tu mewn i'r corff cynhwysydd sy'n caniatáu mwy o gapasiti cynhwysydd. Fe'u canfyddir yn nodweddiadol mewn cyflenwadau pŵer, hidlwyr, cylchedau amseru a llawer o bwyntiau rheoleiddio pŵer eraill.
Cynwysorau Tantalwm: Wedi'u gwneud o tantalwm ocsid, mae'r cynwysyddion hyn yn defnyddio dielectric cyflwr solet (yn hytrach nag electrolyt hylif). Mae hyn yn rhoi gwell perfformiad tymheredd iddynt o'i gymharu â chynwysorau electrolytig, yn ogystal â gwell sefydlogrwydd dros amser a gwell cysondeb rhwng cynhyrchion swp.
Cynhwysydd Ffilm / Papur: Mae'r math hwn wedi'i adeiladu gyda ffilm neu bapur metelaidd sy'n gweithredu fel ynysydd rhwng dau blât ffoil alwminiwm gan greu electrodau arwynebedd arwyneb uchel fel y gall storio mwy o wefr drydan. Defnyddir yn gyffredin lle mae angen goddefgarwch i aflonyddwch trydanol oherwydd eu gallu i wrthsefyll ceryntau ymchwydd a achosir gan amodau gorfoltedd arcing neu wreichionen.
Supercapacitor / Ultracapacitor: Fe'i gelwir hefyd yn supercap / cap ultra neu gynhwysydd haen dwbl electrocemegol (EDLC), mae gan y math hwn gynhwysedd storio mawr iawn (yn gyffredinol uwch na llawer o fathau eraill) gyda dygnwch gwell (hyd at gannoedd o filoedd o gylchoedd). Fe'i cynlluniwyd ar gyfer y cymwysiadau hynny sy'n gofyn am lawer iawn o ynni ar alw fel sefyllfa wrth gefn ar gyfer canolfannau data lle mae eiliadau'n cyfrif cyn y gall rhywun droi ffynhonnell pŵer arall ymlaen â llaw.
Defnydd Cynhwysydd
Mae cynwysyddion yn elfen drydanol sylfaenol sy'n chwarae rhan bwysig mewn amrywiaeth o gymwysiadau. Fe'u defnyddir yn gyffredin i storio ynni trydanol, creu hidlwyr ac mewn cylchedau amseru. Fe'u defnyddir hefyd mewn systemau sain ceir yn ogystal ag electroneg defnyddwyr. Gadewch i ni edrych ar rai o'r defnyddiau o gynhwysydd yn fwy manwl.
Llyfnhau cyflenwad pŵer
Gellir defnyddio cynwysyddion i ddarparu hidlo mewn cylched cyflenwad pŵer a helpu i greu foltedd DC llyfnach. Gwelir hyn yn aml mewn cylchedau sy'n defnyddio prif gyflenwadau pŵer, lle mae cywiro'n troi'r AC yn DC pwls. Mae cynhwysydd electrolytig fel arfer wedi'i gysylltu ar draws allbwn yr unionydd fel elfen lyfnhau ar gyfer y cyflenwad pŵer. Mae'r cynhwysydd yn gwefru'n gyflym, gan ddal rhywfaint o'i wefr fel ei fod yn helpu i lyfnhau unrhyw gorbys o'r unionydd ac yn darparu foltedd mwy sefydlog i fwydo cydrannau eraill. Po uchaf yw'r cynhwysedd, neu gapasiti storio, mewn cynhwysydd, y mwyaf o effaith lyfnhau fydd gan y gall amsugno mwy o egni cyn bod angen ei ailwefru. Yn y cais hwn, mae cynwysorau gwerth uwch yn lleihau amrywiadau, megis crychdonnau mewn lefelau foltedd a phigau foltedd a achosir gan newidiadau llwyth, gan ddarparu sefydlogrwydd i elfennau pellach o fewn cylched cais.
Prosesu signalau
Defnyddir cynwysyddion yn eang mewn prosesu signal a chyfathrebu electronig. Maent yn gydrannau hanfodol yn y rhan fwyaf o gylchedau electronig, oherwydd eu gallu i storio a rhyddhau ynni.
Wrth brosesu signal, gellir defnyddio cynwysyddion ar gyfer eu gallu i leihau sŵn a hidlo amleddau neu signalau diangen. Gelwir amddiffyn signalau rhag sŵn yn llyfnu neu'n hidlo pas isel, ac fe'i cyflawnir yn gyffredinol trwy ddefnyddio cynwysyddion.
Mewn cyfathrebu electronig, gellir defnyddio cynhwysydd i drawsnewid signal trydanol o un ffurf i'r llall heb newid ei amlder. Gelwir y broses hon yn gyplu neu drosglwyddo foltedd, a defnyddir cynwysyddion yn gyffredin hefyd at y diben hwn mewn derbynyddion radio a throsglwyddyddion. Yn ogystal, mae cynwysyddion yn gweithredu fel rhan o hidlwyr pasio uchel, sy'n tynnu signalau amledd isel wrth basio rhai uwch ar hyd y llwybr.
Mae cynwysyddion hefyd yn aml yn cael eu cyflogi mewn hidlwyr analog gweithredol: maen nhw'n pennu'r ymateb amledd o hidlydd trwy osod ei amlder torbwynt. O'r herwydd, maent yn chwarae rhan hanfodol wrth reoli signalau sain wrth ddylunio offer cerddoriaeth fel chwyddseinyddion neu gonsolau cymysgu.
Amseru
Mae amseru yn ddefnydd cyffredin o gynwysorau. Mewn cylchedau bob dydd, defnyddir gwrthyddion fel arfer ar gyfer amseru. Fodd bynnag, mewn sefyllfaoedd foltedd uchel neu amledd uchel, gellir defnyddio cynwysyddion yn aml yn lle hynny. Mae'n aml yn fanteisiol defnyddio cynwysyddion ar gyfer amseru oherwydd nid ydynt yn afradloni pŵer mor gyflym â gwrthyddion a gallant drin folteddau uwch gyda llai o risg o dorri i lawr.
Yn ogystal â darparu ffordd ddiogel ac effeithlon o reoli foltedd a cherrynt mewn cylched, mae cynwysyddion hefyd yn cael eu defnyddio i ddarparu pŵer mewn rhai pwyntiau data ar gyfer cydrannau fel LEDs neu transistorau a allai fod angen corbys o gerrynt pan gânt eu hactifadu. Gall hyn helpu i gryfhau'r signal a anfonir gan y gydran fel ei fod yn teithio ymhellach heb golli egni neu gyfanrwydd.
Defnyddir cynwysorau hefyd yn helaeth mewn offer sain i hidlo signalau a lleihau afluniad tra'n parhau i ganiatáu gwybodaeth ddefnyddiol ond gyda chyn lleied o ymyrraeth sŵn â phosibl. Fel y soniwyd yn gynharach, maent hefyd yn cael eu gosod yn gyffredin ar draws terfynellau siaradwr i helpu i gyfyngu ar gylchedau byr damweiniol tra hefyd yn cynnal dosbarthiad llwyth cyfartal ar gamau allbwn y mwyhadur.
Pan gânt eu defnyddio'n greadigol a chyda dealltwriaeth o drydan, mae gan gynwysyddion allu anhygoel i siapio llif gwefr - gan ganiatáu i beirianwyr ddatblygu systemau sain anhygoel o gymhleth am gost fach iawn.
Ceisiadau Cyffredin
Mae cynwysyddion yn gydrannau trydanol a ddefnyddir yn gyffredin mewn amrywiaeth o gymwysiadau. Mae eu gallu i storio ynni yn eu gwneud yn gydrannau hanfodol o systemau sy'n gofyn am gyflenwad cyson o egni dros gyfnod o amser. Fe'u defnyddir mewn llawer o gymwysiadau gan gynnwys cyflenwadau pŵer, moduron, systemau sain, systemau HVAC a mwy. Yn yr erthygl hon, byddwn yn archwilio rhai o'r cymwysiadau cynhwysydd mwyaf cyffredin.
Moduriau
Mae moduron yn defnyddio cynwysorau i reoli cyflymder y modur neu wella'r trorym cychwyn. Gwneir hyn trwy ddarparu neu ddileu a cyfnod i'r dirwyniadau modur trydan. Wedi'i ddefnyddio mewn gyriannau amledd amrywiol, cyflenwadau pŵer a chymwysiadau eraill, gall cynwysyddion addasu foltedd neu gerrynt mewn llwythi curiad ac atal ynni rhag cael ei wastraffu trwy wasgaru ynni diangen o systemau pŵer. Mewn ceryntau o dan foduron amledd canolig, defnyddir gwerthoedd cynhwysydd mawr fel arfer ar ddau ben y modur ar gyfer rhedeg cloddiau cynhwysydd iawndal cam i liniaru effaith harmonig tonnau cerrynt a achosir gan lwyth aflinol y trawsnewidydd.
Goleuadau
Gellir defnyddio cynwysyddion i bweru a rheoleiddio systemau goleuo o bob maint. Mewn balastau electronig, fe'u defnyddir i reoli llif cerrynt a chyflymu'r broses gychwyn ar gyfer goleuadau fflwroleuol a goleuadau rhyddhau dwysedd uchel. Maent hefyd yn helpu i leihau fflachio goleuadau. Mewn systemau cylched transistorized, mae cynwysyddion yn cynnal cerrynt trydanol parhaus, gan helpu i sicrhau bod y goleuadau'n aros wedi'u goleuo. Yn ogystal, maent yn cynnig amddiffyniad yn ystod ymchwyddiadau foltedd trwy leihau'r llwyth trydanol ar osodiadau goleuo mewn lleoliadau dan do ac awyr agored.
Diwydiant Ceir
Mae cynwysyddion modurol yn arbennig o bwysig oherwydd eu bod yn gyfrifol am helpu system drydanol cerbyd i leihau a gwneud iawn am anghysondebau yn y llif trydan, sy'n gyffredin mewn llawer o gerbydau. Mae cynwysyddion modurol yn storio ynni i ddarparu pŵer i eiliadur neu fodur cychwyn y car pan fo angen. Defnyddir yr egni hwn i niwtraleiddio pigau foltedd a grëir pan fydd y galw cyfredol yn fwy na chynhwysedd y batri neu'r eiliadur. Gellir defnyddio cynwysyddion modurol hefyd mewn systemau sain, gan reoli cerrynt o fewn mwyhaduron a seinyddion. Trwy lyfnhau amrywiadau foltedd, mae cynwysyddion modurol yn helpu i ymestyn bywyd batri a lleihau straen ar gydrannau trydanol eraill.
Diogelwch Cynhwysydd
Dylai diogelwch fod yn brif flaenoriaeth bob amser wrth weithio gyda chynhwysydd. Mae cynwysyddion yn storio ynni ac mae angen eu trin yn ofalus wrth gael eu gwefru neu eu rhyddhau. Yn yr adran hon, byddwn yn mynd dros y canllawiau diogelwch i'w defnyddio wrth weithio gyda chynhwysydd ac yn trafod risgiau posibl sy'n gysylltiedig ag ef.
Osgoi siorts
Wrth ddefnyddio cynwysyddion, mae'n bwysig cadw mewn cof y potensial ar gyfer siorts oherwydd y ffaith eu bod yn gydrannau trydanol. Mae siorts yn digwydd pan fydd capacitor yn cylched byr ei hun. Er y gall siorts gael eu hachosi gan ddiffygion gweithgynhyrchu neu ffactorau allanol eraill, mae'r rhan fwyaf o siorts yn cael eu hachosi gan ddefnydd amhriodol o gynwysorau.
Er mwyn osgoi siorts, rhaid i chi bob amser gymryd rhagofalon gyda chynwysorau. Bydd y dulliau canlynol yn eich helpu i gynnal diogelwch cynhwysydd:
1) Peidiwch byth â rhoi gormod o straen neu straen ar gynwysyddion trwy eu codi gormod;
2) Peidiwch â gadael cynwysorau mewn cyflwr gorlwytho am gyfnodau hir o amser;
3) Defnyddiwch dechnegau mowntio a/neu ddulliau priodol bob amser i sicrhau ynysu sioc;
4) Peidiwch â chysylltu dau bolaredd gwahanol gyda'i gilydd oherwydd gallai hyn achosi arcing ac o bosibl niweidio'r cynhwysydd;
5) Archwiliwch gydrannau neu ddeunyddiau cymwys (fel deunyddiau inswleiddio) i sicrhau nad oes unrhyw ddiffygion cyn eu gosod;
6) Talu sylw manwl i ofynion llwytho - gorfodi llai o lwytho pan fo'n bosibl a gorfodi technegau mowntio digonol ar gyfer yr holl gydrannau; a
7) Byddwch yn ymwybodol y bydd folteddau wrth gefn yn achosi llif cerrynt trwy'r gylched gyfan, a allai o bosibl niweidio graddfeydd safonol cynhwysydd os na chânt eu gwirio.
Trwy gymryd y rhagofalon hyn, gall defnyddwyr helpu i gynnal defnydd diogel ac atal sefyllfaoedd peryglus rhag digwydd oherwydd cylchedau byr neu faterion eraill gyda'u cynwysyddion. Mae'n bwysig cofio bod diogelwch bob amser yn brif flaenoriaeth wrth weithio gydag electroneg ac yn enwedig gydag unrhyw beth sy'n ymwneud â thrydan!
Gollwng cynwysorau
Mae'n bwysig iawn sicrhau bod cynwysyddion yn cael eu gollwng yn iawn wrth eu trin neu eu disodli. I gyflawni gollyngiad diogel, cysylltwch gwrthydd o 1k ohm i 10k ohm rhwng pob terfynell o'r cynhwysydd a'r ddaear. Bydd y foltedd ar draws y cynhwysydd yn gwasgaru'n gyflym heb arcing na chynhyrchu gwreichion, gan ganiatáu ar gyfer ailosod neu drin yn ddiogel.
Rhaid i chi hefyd gofio gollwng cynwysyddion foltedd uchel yn iawn cyn eu gwaredu. Os na fyddwch yn gollwng y cydrannau hyn yn ddiogel, gallant achosi perygl trydanol a hyd yn oed gychwyn tân! Mae gollwng y cydrannau hyn yn golygu cysylltu gwifren wedi'i inswleiddio rhwng dwy derfynell ar y gydran ac yna ei gollwng dros sawl munud. Gwnewch yn siŵr eich bod chi'n gwisgo gogls diogelwch wrth gynnal y weithdrefn hon er mwyn amddiffyn eich llygaid rhag gwreichion a gynhyrchir yn ystod y broses ryddhau.
Gwaredu cynwysorau
Wrth waredu cynwysyddion, mae'n bwysig cymryd y rhagofalon priodol ar gyfer diogelwch a diogelu'r amgylchedd. Oherwydd y gall cynwysyddion gynnwys tocsinau posibl, fel plwm, bariwm a metelau eraill, dylech osgoi dympio'r eitemau hyn mewn biniau sbwriel rheolaidd neu safleoedd tirlenwi. Yn lle hynny, dylid eu gwaredu mewn ffordd ecogyfeillgar trwy ddod o hyd i ganolfan gasglu ailgylchu addas neu gyflenwr sy'n arbenigo mewn gwaredu deunyddiau peryglus.
Mae'n bwysig sicrhau bod pob cynhwysydd yn dal i ddal arwystl cyn ei waredu - hyd yn oed os ydynt wedi'u labelu fel cynwysyddion “marw”. Gall cynwysorau gadw taliadau gweddilliol a gallant ollwng pan gânt eu trin; felly mae'n rhaid i chi fod yn ofalus wrth eu trin nes i chi eu gollwng. Er mwyn gollwng y cynhwysydd yn ddiogel, bydd angen sgriwdreifer wedi'i inswleiddio arnoch yn ddigon hir i gadw'ch llaw yn ôl o'r terfynellau fel nad yw'r foltedd yn neidio'ch gafael. Unwaith y bydd cynwysyddion wedi'u gwefru wedi'u gollwng, tynnwch unrhyw inswleiddiad rhydd gyda gefail neu dorwyr gwifren ac yna lapiwch ynysyddion cyn cael gwared arnynt yn iawn.
Casgliad
I gloi, mae cynwysyddion yn gydrannau hanfodol mewn unrhyw gylched drydanol. Fe'u defnyddir i storio ynni, i hidlo sŵn allan ac i ddarparu ffynhonnell gyfredol ar gyfer cylchedau AC. Daw cynwysyddion mewn amrywiaeth o ffurfiau ac mae ganddynt ystod eang o gymwysiadau. Bydd deall hanfodion cynwysorau yn eich helpu i nodi'r cydrannau cywir ar gyfer eich prosiect.
Crynodeb o hanfodion cynhwysydd
I grynhoi hanfodion cynhwysydd, mae cynhwysydd yn gydran drydanol sy'n cynnwys dau blât dargludo wedi'u gwahanu gan ddeunydd inswleiddio o'r enw'r deuelectrig. Fe'i defnyddir i storio ynni ar ffurf maes trydan. Defnyddir cynwysyddion yn gyffredin mewn cylchedau electronig, fel arfer ar y cyd â gwrthyddion a chylchedau integredig fel microbroseswyr, i reoleiddio lefelau cerrynt a foltedd. Gellir eu defnyddio hefyd i hidlo signalau a darparu trosglwyddiad pŵer mwyaf mewn cylchedau penodol. Wrth ddewis cynhwysydd ar gyfer eich cais penodol, mae'n bwysig ystyried y foltedd gweithredu, tymheredd gweithredu, maint pecyn, ac ystod gwerth cynhwysedd y math cynhwysydd a ddewiswch.
Manteision defnyddio cynwysorau
Gellir defnyddio cynwysyddion mewn amrywiaeth o gymwysiadau oherwydd eu gallu i storio ynni a'i ryddhau pan fo angen. Maent hefyd yn gallu trin llawer iawn o gerrynt, felly fe'u defnyddir yn aml fel hidlwyr a breciau cylched. Ar ben hynny, gall cynwysyddion helpu i leihau sŵn trydanol a hybu effeithlonrwydd mewn cylchedau pŵer. O ganlyniad, fe'u defnyddir yn helaeth mewn dyfeisiau electronig pŵer uchel megis cyfrifiaduron, ffonau symudol a setiau teledu.
Mae gan gynwysyddion nifer o fanteision o ran electroneg. Er enghraifft, maent yn helpu i gadw lefel y foltedd yn sefydlog trwy ddarparu storfa dros dro ar gyfer corbys ynni uchel neu hyrddiau byr o gerrynt a all fel arall niweidio cydrannau electroneg dros amser. Mae eu dyluniad hefyd yn helpu i hidlo ymyrraeth electromagnetig (EMI) trwy'r system gyfan neu o fewn cylched unigol. Mae hyn yn bwysig ar gyfer atal signalau diangen rhag mynd i mewn i'r system neu amharu ar signalau sydd eisoes ynddi.
Yn ogystal, mae cynwysyddion yn darparu cerrynt ar unwaith pan fo angen a all leihau'r defnydd o bŵer yn ddramatig mewn unrhyw system bweru AC trwy alluogi rheolaeth cynhwysydd cychwyn a gweithrediad modur cydamserol - sy'n hanfodol ar gyfer gweithrediad hirdymor mewn cymwysiadau amgylchedd eithafol fel systemau goleuadau stryd a moduron HVAC. Yn olaf, mae sefydlogi tonnau sin a grëir gan gylchedau AC yn un o'u prif swyddogaethau - maen nhw'n tynnu egni allan ar amleddau penodol tra'n chwyddo egni ar amleddau eraill - gan leihau ystumiad foltedd a sicrhau rheolaeth pŵer glân ar draws pob sianel.
Joost Nusselder ydw i, sylfaenydd Neaera a marchnatwr cynnwys, dad, ac rydw i wrth fy modd yn rhoi cynnig ar offer newydd gyda gitâr wrth wraidd fy angerdd, ac ynghyd â fy nhîm, rydw i wedi bod yn creu erthyglau blog manwl ers 2020 i helpu darllenwyr ffyddlon gyda recordio ac awgrymiadau gitâr.
