Condensator
Algemeen
Een condensator is een component die elektrische lading en elektrische energie opslaat. Een condensator is opgebouwd uit twee geleiders met een relatief grote oppervlakte, die zich dicht bij elkaar bevinden en gescheiden zijn door een niet-geleidend materiaal of vacuüm. Er zijn verschillende condensatoren:
Gepolariseerde (elektrolytische) Condensator (Elco)
Dit is voor modelbouwers het meest gebruikte condensator type. Elco's hebben capaciteiten die variëren tussen 1µF en enkele Farad, de maximum 1) (zie voetnoot) Een elco is gepolariseerd, d.w.z. dat hij een plus- en minpool heeft. Verkeerd aansluiten of gebruik met wisselspanning kort de levensduur aanzienlijk in of kan de elco zelfs verwoesten. Een kapotte elco kan je herkennen als hij ontploft is (verkeerd aangesloten), of aan de bovenkant lekt (einde levensduur)
Ongepolariseerde Condensator
Deze condensatoren hebben geen plus- of minpool, het maakt dus niet uit hoe ze worden aangesloten. de capaciteit van deze soort varieert tussen 1pF (picofarad) en 1µF (microfarad)
Overige condensator types
Bovenstaande 2 types zijn door modelspoorders veel toegepaste condensatoren . Er bestaan meerdere soorten condensatoren waarover wat meer informatie is terug te vinden in de verwijzingen onder „externe links” (verder in dit artikel)
Eigenschappen
Een condensator kan gebruikt worden als een accu. Eerst moet hij opgeladen worden, bv. door hem aan een batterij te koppelen. Daarna kan je hem ontladen, bv over een led.
Opgelet: Condensatoren laten geen gelijkstroom door, maar wisselstroom wel. Een condensator die is aangesloten op wisselstroom, gedraagt zich als een wisselstroomweerstand. Hoe lager de capaciteit, hoe hoger de weerstandswaarde. Let op dat alleen bipolaire condensators mogen worden aangesloten op wisselstroom!
Grootheden en eenheden
De capaciteit van een condensator wordt berekend met de formule: C = Q / U
Hierbij is C de lading in Farad (F), Q de capaciteit in Coulomb (C) en U de spanning in Volt (V) zie ook: elektrische grootheden.
De RC tijdsconstante
De RC tijdsconstante is de tijd die een condensator nodig heeft om tot 2/3 opgeladen te worden. Deze tijd wordt bepaald door de volgende formule: t=R*C Een condensator met een capaciteit van 1F, in serie met een weerstand van 1Ω, heeft 1s nodig om tot 2/3 opgeladen te worden. Stel dat we een opgeladen condensator van 100µF ontladen over een led met voorschakelweerstand van 330Ω, dan zal dit 0.0330 seconden duren (330 * 0.0000001F) Bij het laden van een condensator over een weerstand stijgt de spanning niet lineair. naarmate de condensator verder opgeladen wordt, laadt hij langzamer. Omgekeerd geldt dit ook. Een opgeslagen lading blijft slechts een korte tijd stabiel, daarna zal de spanning zakken vanwege „lek” in de condensator.
Toepassing
afvlakking
Een condensator wordt veel toegepast na een bruggelijkrichter. Een gelijkgerichte spanning is niet constant, maar pulseert. Elke keer dat de spanning verminderd, zal de condensator dit aanvullen, zodat de uitgangsspanning nagenoeg constant blijft. De capaciteit van de condensator bepaalt hoe lang de spanning mag wegvallen zonder dat de aangesloten schakeling hier last van ondervindt. De uitgangsspanning wordt dus 'afgevlakt' en er ontstaat een gelijkspanning, die bijna constant is. Een condensator in een dergelijke schakeling noemen we een „afvlak condensator”. Het is meestal een Elco, omdat hiervoor een vrij hoge capaciteit nodig is om effectief te zijn. Een voorbeeld van een dergelijke schakeling staat in van AC naar DC (gelijkstroomvoeding)
knipperschakeling
Een tweede toepassing maakt gebruik de RC tijdsconstante. Hiervoor zet men een weerstand in serie met de condensator. De tijd die het duurt voordat de condensator 2/3 vol is zoals eerder besproken R*C. Achter de condensator wordt dan een electronische schakeling gezet, die reageert als de condensator vol is. Zo kan men bijvoorbeeld een LED laten branden en tegelijk de condensator weer ontladen. Als de condensator 2/3 leeg is, gaat de LED weer uit, waarna het proces opnieuw begint. Zo werkt eenvoudig gezegd een knipperlicht.(Zie ook knipperlichtschakeling met een NE555).
pulsverlenging
De condensator wordt opgeladen als bijv. een railcontact even gesloten wordt. De condensator blijft geladen, ook wanneer het railcontact al weer open is. Op deze manier kan een zeer korte puls toch lang genoeg zichtbaar zijn voor een schakeling die de puls moet verwerken.
scheiding tussen hoog en laagfrequente stroom
Bij analoge banen wordt wel HF-constante treinverlichting toegepast. De wisselstroom op een Märklinbaan is 50Hz. Maakt men een wisselstroom van bijvoorbeeld 20.000 Hz, dan kunnen de treinen daar niet op rijden, maar de verlichting brandt dan wel. Deze twee bronnen kunnen beide tegelijk op de baan worden aangesloten. Om te voorkomen dat de verlichting de 50Hz rijstroom verbruikt, wordt een bipolaire condensator aangesloten in serie met de verlichting. De condensator houdt de 50Hz stroom tegen, maar laat de 20.000Hz stroom door.
buffer functie
Een belangrijke toepassing in modeltreinen is wel de bufferfunctie van de condensator om het knipperen van de treinverlichting tegen te gaan. De condensator slaat hierbij energie op zolang het rijtuig stroom krijgt. Is het contact met de rails iets minder, dan laat de condensator de verlichting nog een seconde of soms nog langer branden. Ook hier geldt dat de railspanning eerst gelijkgericht moet worden, voordat de stroom naar de condensator mag vloeien. De tijd dat de verlichting blijft branden kan berekend worden met de RC formule.
CDU
Een CDU is een schakeling die je kunt gebruiken voor het schakelen van wissels, zonder dat dat de andere verbruikers op de baan beïnvloedt. De CDU maakt gebruik van de Bufferfunctie van de condensator en de RC constante. Dus de condensator wordt met kleine stroom langzaam opgeladen, als de wissel schakelen moet, wordt de condensator met grote stroom snel ontladen. zie ook de beschrijving in wissels schakelen met CDU.
Verwijzingen
Interwiki
Externe
Revisiegeschiedenis (vóór transfer)
| "oude" revisiegeschiedenis | ||
|---|---|---|
| Datum | Auteur | Aanpassing |
| 28 Augustus 2010 | den_hoeve | Pagina aangemaakt |
| 14 Oktober 2011 | Marklindak | Revisietabel toegevoegd |
| 16 Oktober 2011 | Jos | Artikel update, o.m. interne- en externe links en voetnotes |
| 01 September 2012 | Treinsmurf | Pagina overgezet naar Wiki2 |