Elektroonikas kasutatakse kondensaatori ühtlustavat mõju ära mitmes rakenduses. Näiteks koduse helivõimendi toites. Nimelt ei jõua muusikakeskuse alaldi tippkoormusel valjuhääldit enam ära toita ja tümakas saaks haledalt moonutatud. Õnneks sisaldab iga võimendi toiteosa suure mahtuvusega kondensaatoreid. Tippmürtsu hetkel saabki võimendi oma toite põhiliselt kondelt ning signaal edastatakse melomaani rõõmuks puhtalt ja tugevalt, mille üle naabrid ei pruugi just vaimustust tunda.
Mahtuvus
Kondensaatori põhiomadus on mahtuvus, mida mõõdetakse faradites, ühiku tähis F. Veepaagi puhul tähendaks suurem mahtuvus lihtsalt suuremat paaki, kuhu mahub sisse rohkem vedelikku. Kondensaatori korral on see analoogia õige ainult tinglikult, sest elektrone on alati ka täiesti tühjas kondensaatoris. Aga sellest veidi hiljem.
Elektriskeemidel tähistatakse kondensaatoreid tähega C. Näiteks C12 tähendab kondensaatorit järjenumbriga 12. Järjenumbrist enam pakub huvi elemendi mahtuvus, mis trükitakse sinna numbrina või värvikoodi kirevate joontena. Ühe kena emakeelse kooditabeli leiab ELFA elektroonikapoe kodulehelt.
Reaalsetes skeemides on 1 F väga suur mahtuvus, enam-vähem nii suur on emakese Maa mahtuvus! Enam kasutatavatel kondedel jääb see number mikrofaraditesse, 1 μF = 10-6 F, seega miljondik faradit, ja ka nanofaraditesse, mis on sellest veel tuhat korda väiksem ühik, 1nF = 10-9 F. Vanemate võimendite toitekonded olid tihti 10 000 μF mahtuvusega. Signaaliahelates on suurused veelgi väiksemad, näiteks pannakse võimendi sisendisse tihti 1 μF või isegi 100 nF suurune kondensaaator.
Tõsi, on ka mitmefaradisi kondensaatoreid. Neid kasutatakse põhiliselt vähest voolu tarbivate skeemide, näiteks kella mikroskeemide, tollesama veeboileri korrosioonikaitse lülituste ja muude seadmete varutoite allikatena.
Kondensaatori perekond on suur ja lai nagu Itaalia maffia. Peale tavaliste suhteliselt väikese mahtuvusega isendite on olemas nn elektrolüütkondensaatorid, mille mahtuvus ulatub kümnetest mikrofaraditest kümnete tuhandete mikrofaraditeni. Jah, loogilisem oleks siin kasutada ühikuks millifaradit, kuid tavaliselt räägitakse ikkagi mikrofaraditest.
Lisaks eespoolmainitutele on olemas muudetava mahtuvusega kondensaatoreid, kus nuppu pöörates liigutatakse kondensaatori plaate teineteise suhtes. Selliseid võib näha vanade raadiote jaamale häälestuse vahendina, tänapäevaks on need praktiliselt välja surnud. Nende asemele on tulnud nn varikapid ehk dioodid, mille mahtuvus sõltub elemendi otstele rakendatud pingest.
Aga huvitav ikkagi - vesi voolab paagist läbi... Kas siis elektronid liiguvad ka takistamatult läbi kondensaatori? Ei, kindlasti mitte, kui element pole just lühisesse põlenud. Alalisvool ei läbi kunagi kondesaatorit. Vahelduvvooluga on lugu teine. Sellest aru saamiseks ehitame oma veepaagi keskele kummist seina. Ühest otsast vedelikku sisse kallates ei tule teisest välja midagi. Hüva, kuid reaalsuses on kõik juhtmed (torud) elektrone (vett) täis. Proovime meiegi niiviisi, ja kallame paagi teise poole samuti täis. Et vesi lauda üle ei ujutaks, paneme toru otsa manomeetri. Vett juurde kallates hakkab osuti rõhu suurenemist näitama, vähenemise tajub mõõteriist samuti ära. Järelikult ... midagi siiski läheb läbi?
Elektriskeemides võiks rõhu analoogiks olla pinge. Pinge muutus kondensaatori ühel otsal tekitab peaaegu samasuguse muutuse teisel otsal. Seda omadust kasutatakse laialt skeemides, kus on vaja kinni pidada alalispinge, kuid vahelduvsignaal tuleb jällegi edasi lasta. Vanemates helivõimendites on selline paik kas või võimendi väljund. Normaalselt on seal pool üldisest toitepingest (minu esimese võimendi toide oli 9 V ja väljundis seega pidevalt 4,5 V). Valjuhääldit sinna otse ühendada ei saa, sest siis viskab too 4,5-voldine särakas valjuka membraani kohe toa teise otsa, elemendi mähis aga kütab ruumi vooluga, mille võime ise Ohmi seadust kasutades välja arvutada. Ühesõnaga, paha mõte.
Appi tuleb kondensaator
Muide, võimendi väljundisse ei sobi suvaline sahtli põhjast leitu, vaid tuleb valida suhteliselt suure mahtuvusega isend, näiteks 1000 μF. Asi on selles, et nii nagu takisti segab elektronide liikumist, teeb seda ka kondensaator. Tema puhul räägitakse mahtuvustakistusest, mis sõltub muidugi mahtuvusest, aga ka signaali sagedusest. Mida suurem mahtuvus, seda väiksem takistus, ning seda rohkem jõuab kasulikku signaali koormusele, näiteks valjuhääldile.
Aga kuidas kondesid liita-lahutada, kui parasjagu pole sobivat nominaali käepärast? Kondensaatorite ühendamisel paralleelselt nende mahtuvused liituvad. Järjestikühenduse puhul liituvad mahtuvuste pöördväärtused ja tulemusena saame väiksema mahtuvuse, kui oli algsetel detailidel. Järjestikühendust kasutatakse suurema maksimaalse tööpingega elemendi saamiseks.Maksimaalne tööpinge
See on mahtuvuse kõrval kondensaatori teine oluline parameeter. Nagu veetoru puruneb liiga suure rõhu puhul, lendab plaksuga lõhki ka kondensaator, kui talle liiga kõrge pinge peale antakse. Elektrolüütkondedel on tööpinge tavaliselt korpusele trükitud, tavakondedel tuleb seda teada või andmelehelt uurida. Enamik tavalisi "halle hiirekesi" kannatab välja 50 volti. Elektrolüütkondensaatorite puhul tüüpilisest tööpingest rääkida ei saa - neid on selleks liiga palju, ent päris rohkesti kasutatakse 16-voldise maksimaalse lubatud pingega kondensaatoreid.
Kui päris aus olla, siis kondensaatorid, ning eelmises Horisondis mainitud dioodid ja takistid, ei ole nagu tahvlitäis valemeid mõnes igavas füüsikatunnis - ainult iseenda rõõmuks olemas. Neid saab omavahel juhtmetega ühendades hoopis asjalikumalt kasutada.
Proovi järele!
Lihtne skeemike valgusdioodi vilgutamiseks. Vilkumise sagedust saab muuta teades, et ahela ajakonstant t = 3 x R x C ja et selle pöördväärtus ongi otsitav sagedus hertsides. Asendades takisti R2 potega, saab plinkimise kiiruse mugavalt paika sättida. Kui kasutate vidinat autoaknal signalisatsiooni aseainena, ärge seda sõidu ajaks tööle unustage. Pettus tuleb kohe ilmsiks...
LOE VEEL
Kondensaatorite värvikoodide tabel
VELJO SINIVEE (1964) töötab Tallinna Tehnikaülikooli füüsikainstituudis elektroonikuna. Huvialadeks elektroonika, koodi kirjutamine PIC-, 8051- ja viimasel ajal ka AVR-mikrokontrolleritele ning akvaristika. E-aadress felch@staff.ttu.ee, koduleht: http://parsek.yf.ttu.ee/~felc/
