Конденсатор большой емкости своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 05.10.2024
То есть само создание такого конденсатора но приравнивается практически по емкости как литиевым аккумулятором.
Простой способ сделать конденсатор переменной емкости в домашних условиях из подручных средств. Для оси лучше .
Чтобы запустить мощный двигатель предположим на 2квт,нам нужен пусковой конденсатор большой емкости,стоит такой .
В этом видео я вам расскажу про 2 места где можно взять высоковольтные конденсаторы большой ёмкости. 1 это сделать .
Делаем запросто старинный конденсатор. Ле́йденская ба́нка - первый электрический конденсатор, изобретённый .
Привет уважаемый подписчик, или случайный зритель! В этом видео мы отбросим теорию и покажем на практике, что .
А давайте проверим нельзя ли сделать конденсатор что называется на коленки и из подручных материалов. Мы уже .
Трубкой получается будет минус здесь будет но это нужно конец сатар сделать чтобы не пробила короче его конденсатор .
Тема этой статьи – Ионисторы. Это – очень интересные электронные приборы. По своим параметрам, они занимают промежуточное место между электролитическими конденсаторами и аккумуляторами (химическими источниками тока). Так что же такое ионистор?
Проведем два небольших эксперимента – с конденсатором и с ионистором.
Для первого эксперимента возьмем конструкцию из шестнадцати конденсаторов по четыре тысячи микрофарад, соединенных параллельно. Общая емкость сборки будет 64 тысячи микрофарад. В качестве источника электрической энергии возьмем Самсунговский аккумулятор 18650 на 4 вольта. Чтобы уменьшить ток заряда конденсаторов, заряжать их будем через два соединенных последовательно резистора по 1 ому. Один из резисторов может быть замкнут переключателем, чтобы уменьшить ограничивающее сопротивление до 1 ома. В первый момент заряда, стрелочный прибор отметил пиковый ток заряда 350 миллиампер. Заряд продолжался не более 1 секунды. Ток уменьшился до нуля, конденсаторы зарядились до напряжения источника – почти 4 вольта и начали медленно разряжаться через внутреннее сопротивление вольтметра. Ускорим процесс разряда – подключим параллельно конденсатору лампочку 3,5 вольта 0,26а - её рабочее сопротивление около 14 ом, а в холодном состоянии – около 2 ом. Лампочка зажглась, но горела не больше 2 секунд. Объем, как и вес конденсаторной батареи – впечатляет.
Во втором эксперименте мы будем заряжать от того же Самсунговского аккумулятора ионистор на 2,7 вольта, емкостью 100 фарад. Размеры ионистора легко сравнить с конденсаторами – он меньше конденсаторной сборки примерно в 30 раз, настолько же и легче! А ёмкость ионистора больше – в полторы тысячи раз! Включаем секундомер и включаем заряд ионистора через два ограничивающих резистора сопротивлением 2 ома. В первый момент прибор отметил ток 1,5 ампера. То есть это практически ток короткого замыкания аккумулятора на токоограничивающий резистор. Как и в случае с конденсаторами, ток заряда уменьшается, а напряжение на ионисторе – увеличивается. НО, какая скорость процесса! До полутора вольт ионистор зарядился только за полторы минуты! А ток заряда уменьшился только до 1 ампера. Прошло больше 3-х минут, ток уменьшился до 0,7 ампера – теперь можно уменьшить до 1 ома ограничивающий резистор – ток становится больше 1 ампера, зарядка пошла быстрее.
До напряжения 2,5 вольта ионистор заряжался почти 5 минут! Вспомним, что через тот же резистор конденсатор зарядился за секунду! Включим лампочку, подключенную к ионистору и секундомер. Лампочка – зажглась и продолжает гореть! Напряжение на ионисторе уменьшается, но как медленно. Прошла минута – лампочка горит, а на ионисторе остается еще 2 вольта! Прошло 6 минут – лампочка горит, правда, не так ярко, а на ионисторе – больше 1 вольта! Чтобы разрядить ионистор до 1 вольта потребовалось почти 9 минут! Лампочка при этом заметно светится. Прошло 10 минут, а ионистор полностью не разрядился, (только до 8 десятых вольта.)
Очень похоже на аккумулятор, скажете Вы, однако, аккумулятор выдает относительно постоянное рабочее напряжение, а напряжение на ионисторе понижается линейно от рабочего значения до нуля.
Это двойной слой ионов, который образуется на границе между обкладкой и электролитом. Обкладки и электролит в месте контакта приобретают заряды противоположного знака, но равной величины, что приводит к образованию двойного электрического слоя.
Для электродов ионистора используют пористые материалы, такие, как активированный уголь или вспененные металлы. Это позволило хранить заряд не на поверхности, а в ОБЪЕМЕ! И расстояние между обкладками – соизмеримо с размерами ионов электролита.
А как мы знаем, чем меньше расстояние между пластинами конденсатора и чем больше их площадь, тем больше емкость конденсатора – тем большую энергию он может запасать.
Первый конденсатор с двойным слоем на пористых угольных электродах был запатентован в 1957 году фирмой General Electric. А в Советском Союзе ионисторы были анонсированы только в 1978 году.
1 грамм активированного угля, в зависимости от технологии изготовления, может иметь поверхность от 500 до 2200 квадратных метров.
Активированный уголь впервые был синтезирован русским химиком Николаем Дмитриевичем Зелинским в1915 году и использован им в противогазах - как универсальное средство химической защиты.
В настоящее время, в ионисторах используют Графе́н — двумерная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом. Чистый графен, получаемый методом химического осаждения из газообразного состояния, проводит электричество так же хорошо, как и медь.
Сегодня, в интернете много рекомендаций и руководств по изготовлению ионистора в домашних условиях! Есть видео, где описан способ получения графена методом обдирания напильником угольного стержня от старой круглой батарейки! В других видео пористый электрод делают, смешивая активированный уголь с акриловым лаком или клеем ПВА. Можно ли изготовить ионистор такими способами? Попробуем разобраться во всех этих рецептах и выяснить что получится в результате. Но, это – тема следующей статьи!
Суперконденсатор или как его еще называют ионистор – это своего рода конденсатор большей емкости. Такой накопитель качественно отличается от большинства бытовых аккумуляторов. При желании можно сделать отличную батарею на 12В, которую впоследствии можно будет использовать в хозяйстве с самыми разными устройствами.
Для того, чтобы смастерить такое приспособление, понадобится 8 суперконденсаторов, медная проволока, две гайки с болтами. Из инструментов в обязательном порядке пригодятся кусачки, пинцет и паяльник. Соответственно нужен будет флюс и припой.
Изготавливаем встречно-параллельную батарею. Это означает, что у нас будет 4 пары двух параллельно работающих батарей. Включаться такие будут последовательно. Как подобная система устроена в целом, можно увидеть на картинке.
На втором этапе собирается батарея методом приваривания уголков к ионисторам. Очень важно сделать это не перепутав полярность. После сбора всех групп привариваем к конструкции полюса. Теперь можно заряжать током 5 А. Через пять минут батарея будет полностью заряжена.
Часто бывает так, когда обеспечить питание сети на основе одного аккумулятора не получается. Связано это с образованием больших и быстрых токов. Для решения подобной проблемы все применяли высоковольтные конденсаторы с большой емкостью. Позже популярность обрел ионистор, который стал добавляться в схему вместо аккумуляторной батареи или вместе с ней. Работа этого прибора основана на создании двойного слоя электричества, что выгодно отличает его от элементов, использующих химические реакции для накопления заряда. Необходимо более детально рассмотреть, где применяют ионистор и как сделать его своими руками.
Что такое и ионистор
Ионисторы появились в массовой продаже сравнительно недавно. Также они могут называться суперконденсаторами или ультраконденсаторами. Внешне они похожи на обычные конденсирующие элементы, обладающие более внушительной емкостью. Если говорить проще, то это смесь аккумуляторной батареи и конденсатора. Техническое устройство прибора можно описать, как конденсирующий электролитический элемент с двойным электрическим слоем. В зарубежной литературе его принято обозначать EDLC, что расшифровывается как Electric Double Layer Capacitor.
Внешний вид элемента
К сведению! Патент на производство приспособления, которое сохраняло электроэнергию с двойным электрическим слоем, получил американец К. Райтмаер еще в прошлом веке. Сегодня такие элементы стали крайне популярными и называются ионисторами.
Примерная схема строения
Несмотря на достаточно новую технологию преобразования и хранения электрической энергии, такие устройства сегодня доступны к продаже практически в любых магазинах электрики и электроники, а их производство налажено не только за рубежом, но и в России.
Принцип работы ионистора
Как уже было сказано, ионистор сильно напоминает конденсатор, но в отличие от него он не имеет диэлектрического слоя вокруг себя. Обкладки представляют собой особые вещества, которые копят заряды противоположных знаков.
Известно, что емкостные характеристики конденсаторов, как и ионисторов, зависят от величины обкладок. Рассматриваемый элемент обладает обкладками из активированного угля или специально подготовленного вспененного углерода. Это обеспечивает повышенную площадь обкладок.
Простая схема, демонстрирующая принцип работы
Ионистор обладает выводами, которые сепарированы разделителем, помещенным в электролиты. Нужно это для предотвращения вероятных коротких замыканий. Электролиты чаще всего представляют собой кислоты и щелочи в любом приемлемом агрегатном состоянии.
Обратите внимание! При использовании электролитического йода или серебра можно получить качественный ионистор со значительными емкостными характеристиками, способностью работать при низких температурах и малым саморазрядом.
Ионистор на плате магнитолы
Сам же заряд сосредотачивается на границах углеродных полюсов и электролитического вещества. Слой очень тонкий, всего 1-5 нанометров в толщину, а это значительно повышает емкость приспособления.
Технические характеристики
Основными техническими параметрами, на которые следует обратить внимание при ознакомлении с прибором и его покупке, являются следующие:
- емкость в фарадах;
- внутреннее сопротивление в омах;
- максимальный ток разряда в амперах;
- номинальное напряжение в вольтах;
- значения саморазряда и разряда.
Важно! Последний параметр крайне важен для изучения. Для его расчета нужно воспользоваться и другими величинами: t — временем разряда в секундах, С — емкостью в фарадах, V1 и V2 — начальным и конечным параметрами диапазона напряжений, а также I — силой тока.
Где применяют ионистор
Зачастую такие приспособления встречаются в схемах и платах различных цифровых девайсов. Нужны они там для создания автономного и резервного источников питания в случае разрядки или отказа основной батареи, а также для других целей. К примеру, от ионистора может питаться оперативная память, микроконтроллеры или электронные часы RTC. Это помогает держать в памяти программы и работать с системными часами даже при отключенном основном питании.
Например, при смене батареек на аудиоплеере он должен быть полностью обесточен, а это стирает все пользовательские настройки в виде любимых частот, громкости (если устройство цифровое) и т. д. Этого не происходит, так как внутри есть ионистор, предотвращающий сброс. Его емкостные характеристики несоизмеримо малы по сравнению с аккумуляторными, но их вполне хватает для поддержания питания основных микросхем в течение пары суток. Обычно за это время человек успевает вставить батарейки, и все продолжает работать, как положено.
Обратите внимание! Что касается самодельных схем, то такие приспособления можно подключать в качестве аварийного или резервного источника электроэнергии для небольших микросхем.
В промышленных масштабах ионисторы применяются в:
- медицинском оборудовании;
- ветровых станциях;
- приборах резервирования мощности;
- элементах аккумулирования электрической энергии;
- бытовой технике и электронике;
- световых и осветительных приборах со светодиодами;
- электронных замках.
Как зарядить ионистор
Для зарядки этого элемента нужен источник питания. Если он имеется в схеме, и прибор работает корректно, то ионистор заряжается сам по себе и поддерживает напряжение, передаваемое от аккумулятора или электрической сети. Если необходимо зарядить приспособление самостоятельно, то подойдет схема, описная ниже.
Прибор запитывают от 12-вольтного адаптера. Затем используется стабилизатор напряжения и тока для регулирования 5,5 В для зарядки элемента. Это напряжение подается на конденсатор через полевой MOSFET-транзистор, который действует в роли переключателя. Он замыкается только тогда, когда напряжение в ионисторе падает до 4,8 В.
Важно! Если напряжение повышается, то транзистор размыкается, и зарядка прекращается.
Какая полярность ионистора
Обратите внимание! Это означает, что после разряда на нагрузку можно припаивать элемент с любыми включениями. На работоспособность схемы это никак не повлияет.
Как сделать ионистор своими руками
Делать ионистор самостоятельно — неэффективная трата времени, но ради эксперимента попробовать можно. Для него нужны две металлические пластинки (обычно это медь), которые плотно прилегают к слою из активированного угля с обеих сторон. Слой угля в равных долях делится тонкой пластинкой диэлектрика. Весь уголь пропитывают электролитами.
Срок службы ионистора
Рассматриваемые элементы обладают достаточно большими сроками службы. К примеру, при номинальном напряжении в 0,6 В прибор может работать до 40 000 ч. При этом за все это время будет наблюдаться лишь незначительное снижение емкости. Предполагаемый срок службы завит от заявленного производителем, но не следует исключать воздействие на ионистор фактора влажности, повышенного напряжения и перепадов температур.
Важно! Обычно указывают сроки для идеальных лабораторных условий.
Таким образом, в этом материале было разобрано, как сделать ионистор своими руками, и где он нашел свое применение. Эти элементы, изобретенные сравнительно недавно, обсуждали, как источник альтернативной энергии и прорыв, но таковым они не стали. Несмотря на это, область применения их весьма широка.
Читайте также: