Este elemento se considera legítimamente súper universal, ya que puede usarse simultáneamente en la fabricación y reparación de una amplia variedad de dispositivos. E incluso si no es difícil comprarlo en forma prefabricada, muchos artesanos aficionados están felices de experimentar, probar o incluso fabricar con éxito un condensador con sus propias manos. Todo lo que se necesita para crear un condensador casero se describe en detalle arriba y, en principio, no debería haber ninguna dificultad con ninguno de los elementos necesarios, ya que se pueden encontrar en la granja o, en el peor de los casos, en venta libre. . La única excepción, quizás, puede ser el papel de parafina, que generalmente se fabrica de forma independiente utilizando materiales como parafina, papiro y un encendedor desechable (alternativamente, puede usar cualquier otra fuente segura de llama abierta).
Entonces, para procesar el papel correctamente, debe calentar cuidadosamente la parafina con fuego y caminar su parte blanda sobre toda la superficie del papiro en ambos lados. Una vez finalizado el trabajo y el material fraguado correctamente, el papel de parafina resultante debe doblarse con un acordeón (es decir, avance transversal). La técnica es común, pero implica mantener un cierto paso (cada tres centímetros) y para que la línea de plegado sea lo más precisa posible, es recomendable delinear la primera tira con un lápiz simple incluso antes de rubricar. Puede continuar en la misma línea, dibujando completamente toda la hoja, o puede actuar, centrándose únicamente en el primer segmento (según le convenga). En cuanto a la cantidad de capas requeridas, este indicador está determinado únicamente por la capacidad del producto futuro.
En esta etapa, el acordeón formado debe dejarse de lado por un tiempo para continuar con la preparación de láminas rectangulares, cuyas dimensiones deben corresponder en este caso a los datos de 3 por 4,5 centímetros. Estos espacios en blanco son necesarios para hacer la capa de metal del capacitor, por lo tanto, al final del trabajo anterior, la lámina se inserta en todas las capas del acordeón, asegurándose de que encaje de manera uniforme, luego de lo cual se procede a planchar el espacio en blanco doblado. con una plancha convencional. La parafina y el papel de aluminio deberían hacer su trabajo, proporcionando un fuerte vínculo entre ellos (no se practican otros métodos para soldar un condensador en el hogar), después de lo cual el condensador puede considerarse absolutamente listo. En cuanto a los elementos de lámina que sobresalen del antiguo acordeón, no deberían ser motivo de preocupación, ya que desempeñan el papel de contactos de conexión.
Es con la ayuda de estos pequeños fragmentos que un capacitor hecho a sí mismo puede usarse por completo conectándolo a un circuito eléctrico. Naturalmente, estamos hablando de un dispositivo primitivo, y para aumentar de alguna manera su rendimiento, es necesario usar una lámina de mayor calidad y alta densidad, aunque aquí es extremadamente importante no exagerar, ya que existen ciertos límites en el voltaje utilizado para manualidades para adultos de este tipo. Entonces, por ejemplo, es mejor no experimentar, tratando de hacer un capacitor con sus propias manos que pueda aceptar un voltaje demasiado alto (más de 50 voltios), aunque algunos "caseros" logran sortear este lado del problema. mediante el uso de bolsas de laminación en lugar de dieléctricos estándar, así como un laminador para una soldadura segura.
Hay varios otros métodos para hacer un condensador casero, y uno de ellos consiste en trabajar con un voltaje más alto. Se le puede atribuir la famosa técnica "Glass", cuyo nombre proviene de la herramienta improvisada utilizada: un vidrio facetado. Este elemento es necesario para cubrir con papel de aluminio por dentro y por fuera, y esto debe hacerse de tal manera que los fragmentos del material utilizado no se toquen entre sí. El diseño en sí mismo en una forma ya "ensamblada" necesariamente prevé la presencia de suministros, después de lo cual puede considerarse completamente listo para usar para el propósito previsto. Al mismo tiempo, durante su inclusión en el circuito, es necesario observar cuidadosamente todas las medidas de seguridad necesarias para evitar posibles consecuencias negativas.
Alternativamente, puede intentar hacer un diseño más avanzado con sus propias manos, utilizando medios improvisados como placas de vidrio del mismo tamaño, la misma lámina de alta densidad y resinas epoxi diseñadas para conectar de forma segura los materiales enumerados entre sí. La ventaja indudable de un condensador casero de este tipo es que puede realizar un mejor trabajo, como dicen, "sin avería". Sin embargo, como sabéis, un barril de miel no suele prescindir de una mosca en la pomada, y en este caso se relaciona directamente con un importante inconveniente de este invento, que radica en sus más que impresionantes dimensiones, que dificultan el mantenimiento de tal "coloso" en casa no es muy conveniente y racional.
Los fanáticos de diferentes experimentos de alto voltaje a menudo enfrentan el problema cuando es necesario usar capacitores de alto voltaje. Como regla general, estos condensadores son muy difíciles de encontrar y, si tiene éxito, tendrá que pagar mucho dinero por ellos, algo que no todos pueden pagar. Además, la política de nuestro sitio simplemente no le permitirá gastar dinero en comprar algo que pueda hacer usted mismo sin salir de su casa.
Como habrás adivinado, decidimos dedicar este material al montaje de un condensador de alto voltaje, que también está dedicado al video del autor, que te invitamos a ver antes de comenzar a trabajar.
Qué necesitamos:
- cuchillo;
- lo que usaremos como dieléctrico;
- lámina alimenticia;
- un dispositivo para medir la capacitancia.
Notamos de inmediato que el autor de un condensador casero utiliza el papel tapiz autoadhesivo más común como dieléctrico. En cuanto al dispositivo de medición de capacitancia, su uso no es necesario, ya que este dispositivo está destinado solo para que al final pueda averiguar qué sucedió al final. Todo está claro con los materiales, puede comenzar a ensamblar un condensador casero.
En primer lugar, cortamos dos piezas de papel tapiz autoadhesivo. Necesita alrededor de medio metro, pero es deseable que una tira sea un poco más larga que la otra.
La hoja resultante del modo lámina tiene exactamente dos partes de longitud.
Lo siguiente que colocamos sobre una superficie plana es una pieza de papel tapiz, sobre la cual colocamos con cuidado una pieza de papel de aluminio. La lámina debe colocarse de manera que se obtenga un espacio de aproximadamente un centímetro a lo largo de tres bordes. En el cuarto lado, la lámina sobresaldrá, lo cual es bastante normal en esta etapa.
Coloque la segunda hoja de papel tapiz encima.
Le ponemos una segunda hoja de papel de aluminio. Solo que esta vez lo hacemos de modo que la lámina sobresalga del lado opuesto al paso anterior. Es decir, si el autor tiene la primera pieza sobresaliendo desde abajo, esta vez debería sobresalir desde arriba. Por separado, debe tenerse en cuenta que las hojas de papel de aluminio no deben tocarse entre sí.
Ahora quitamos el sustrato de un borde y pegamos nuestro condensador.
Si usted es un ávido radioaficionado y le encanta construir radios, es posible que haya notado que los proveedores de componentes electrónicos han reducido un poco la gama de condensadores de sintonización de capacitancia variable. Hubo un tiempo en que casi todos los receptores de radio tenían al menos un condensador de sintonización, pero ahora, con la llegada del varicap y el sintetizador de frecuencia, dicho condensador de sintonización de circuito de antena es una rareza. Todavía se fabrican, pero no son baratos y no aparecerán en su caja de componentes tan rápido como antes.
Afortunadamente, el capacitor variable es un dispositivo notablemente simple. Y puede hacerlo usted mismo, al menos un capacitor con una capacidad de varias decenas de picofaradios se ensambla a partir de materiales improvisados.
Para montar un condensador casero, necesitará un perno, un par de tuercas, un trozo de alambre de cobre revestido (longitud 30 cm, calibre AWG22, es decir, 0,64 mm de diámetro) y un pequeño trozo de textolita.
Primero, enrosque las tuercas en el perno y aplique estaño en una de las caras de cada tuerca, luego suelde este perno con las tuercas a un trozo de textolita de cobre, como se muestra en las siguientes figuras.
Es deseable tomar un perno con una longitud de 16 mm. Si no tenía uno a mano, puede tomar uno más largo, pero tendrá que cortarlo a la medida. Ahora envuelva el borde del perno con alambre de cobre. Haga 12 anillos, después de la duodécima vuelta, corte los extremos sobrantes del cable, dejando unos 12-15 mm en cada lado.
La siguiente figura muestra el penúltimo paso. En esta etapa, debe hacer una pequeña junta de plástico y colocarla entre las tuercas. Esto es necesario para fijar de forma segura la estructura cuando se gira el perno durante la configuración de dicho condensador casero. Una pieza de dicho plástico puede ser de cualquier cosa y cualquier tipo de plástico. En este caso, se utilizó un trozo de tubería de plástico.
El paso final es simplemente doblar el extremo exterior del cable de la bobina hacia el extremo interior y luego cortar el exceso. Luego, tome un cuchillo u otra hoja y retire el esmalte del extremo del cable. Al final, tome el trozo de alambre cortado, pélelo todo y suéldelo a un trozo de textolita entre dos tuercas. Asegúrese de que ambos extremos de la bobina tengan entre 12 y 15 mm de largo. Ahora puede conectar su condensador de sintonización variable casero con estos extremos a su radio.
La capacitancia eléctrica del globo, como se sabe por el curso de la física, es de aproximadamente 700 microfaradios. Un capacitor ordinario de tal capacidad se puede comparar en peso y volumen con un ladrillo. Pero hay condensadores con la capacidad eléctrica del globo, del tamaño de un grano de arena: los supercondensadores.
Dichos dispositivos aparecieron hace relativamente poco tiempo, hace unos veinte años. Se denominan de forma diferente: ionistores, ionixes o simplemente supercondensadores.
No creas que solo están al alcance de algunas firmas aeroespaciales de altos vuelos. Hoy puede comprar un ionistor del tamaño de una moneda en la tienda con una capacidad de un faradio, que es 1500 veces la capacidad del globo y cerca de la capacidad del planeta más grande del sistema solar: Júpiter.
Cualquier condensador almacena energía. Para comprender cuán grande o pequeña es la energía almacenada en el ionistor, es importante compararla con algo. Aquí hay una forma algo inusual, pero visual.
La energía de un capacitor común es suficiente para que salte alrededor de un metro y medio. Un diminuto ionistor del tipo 58-9V, con una masa de 0,5 g, cargado con un voltaje de 1 V, ¡podría saltar hasta una altura de 293 m!
A veces se piensa que los ionistores pueden reemplazar cualquier batería. Los periodistas describieron el mundo del futuro con vehículos eléctricos silenciosos impulsados por supercondensadores. Pero hasta ahora esto está lejos de serlo. Un ionistor que pesa un kg es capaz de acumular 3000 J de energía, y la peor batería de plomo, 86 400 J, 28 veces más. Sin embargo, cuando se entrega alta potencia en poco tiempo, la batería se deteriora rápidamente y solo se descarga a la mitad. El ionistor, por otro lado, repetidamente y sin ningún daño a sí mismo emite energía, si solo los cables de conexión pudieran soportarlos. Además, el ionistor se puede cargar en segundos y la batería suele tardar horas en hacerlo.
Esto determina el alcance del ionistor. Es bueno como fuente de energía para dispositivos que consumen mucha energía por un corto tiempo, pero con bastante frecuencia: equipos electrónicos, linternas, arrancadores de automóviles, martillos neumáticos eléctricos. El ionistor también puede tener aplicaciones militares como fuente de energía para armas electromagnéticas. Y en combinación con una pequeña planta de energía, el ionistor le permite crear automóviles con ruedas eléctricas y un consumo de combustible de 1 a 2 litros cada 100 km.
Se venden ionistores para una amplia variedad de capacidades y voltajes de funcionamiento, pero son caros. Entonces, si tiene tiempo e interés, puede intentar hacer un ionistor usted mismo. Pero antes de dar consejos específicos, un poco de teoría.
De la electroquímica se sabe: cuando un metal se sumerge en agua, se forma una llamada doble capa eléctrica en su superficie, que consta de cargas eléctricas opuestas: iones y electrones. Entre ellos hay fuerzas de atracción mutua, pero las cargas no pueden acercarse entre sí. Esto se ve obstaculizado por las fuerzas de atracción del agua y las moléculas de metal. En esencia, la doble capa eléctrica no es más que un condensador. Las cargas concentradas en su superficie actúan como placas. La distancia entre ellos es muy pequeña. Y, como saben, la capacitancia de un capacitor aumenta con la disminución de la distancia entre sus placas. Por lo tanto, por ejemplo, la capacitancia de un radio de acero ordinario sumergido en agua alcanza varios mF.
En esencia, un ionistor consta de dos electrodos con un área muy grande sumergidos en el electrolito, en cuya superficie, bajo la acción de un voltaje aplicado, se forma una doble capa eléctrica. Es cierto que usando placas planas ordinarias sería posible obtener una capacitancia de solo unas pocas decenas de mF. Para obtener grandes capacidades inherentes a los ionistores, utilizan electrodos hechos de materiales porosos que tienen una gran superficie de poros con pequeñas dimensiones externas.
Para esta función, se probaron al mismo tiempo metales esponjosos desde el titanio hasta el platino. Sin embargo, incomparablemente mejor fue... carbón activado ordinario. Este es carbón vegetal, que después de un tratamiento especial se vuelve poroso. ¡El área de superficie de los poros de 1 cm3 de dicho carbón alcanza miles de metros cuadrados, y la capacitancia de la doble capa eléctrica sobre ellos es de diez faradios!
Ionistor hecho a sí mismo La Figura 1 muestra el diseño del ionistor. Consiste en dos placas de metal fuertemente presionadas contra el "relleno" de carbón activado. El carbón se apila en dos capas, entre las cuales se coloca una fina capa de separación de una sustancia que no conduce electrones. Todo esto está impregnado de electrolito.
Cuando el ionistor se carga en la mitad, se forma una doble capa eléctrica en los poros del carbón con electrones en la superficie, en la otra mitad, con iones positivos. Después de la carga, los iones y los electrones comienzan a fluir unos hacia otros. Cuando se encuentran, se forman átomos de metales neutros y la carga acumulada disminuye y eventualmente puede desaparecer por completo.
Para evitar esto, se introduce una capa de separación entre las capas de carbón activo. Puede estar hecho de varias películas delgadas de plástico, papel e incluso algodón.
En los ionizadores aficionados, el electrolito es una solución de cloruro de sodio al 25 % o una solución de KOH al 27 %. (A concentraciones más bajas, no se formará una capa de iones negativos en el electrodo positivo).
Las placas de cobre con cables presoldados se utilizan como electrodos. Sus superficies de trabajo deben limpiarse de óxidos. En este caso, es recomendable utilizar una piel de grano grueso que deje rozaduras. Estos rayones mejorarán la adherencia del carbón al cobre. Para una buena adherencia, las placas deben estar desengrasadas. El desengrasado de las placas se realiza en dos etapas. Primero, se lavan con jabón, luego se frotan con polvo de dientes y se lavan con un chorro de agua. Después de eso, no debes tocarlos con los dedos.
El carbón activado, comprado en una farmacia, se muele en un mortero y se mezcla con electrolito hasta obtener una pasta espesa, que se unta con placas cuidadosamente desengrasadas.
Durante la primera prueba, las placas con una junta de papel se colocan una encima de la otra, después de lo cual intentaremos cargarla. Pero hay una sutileza aquí. A un voltaje de más de 1 V, comienza la liberación de gases H2, O2. Destruyen los electrodos de carbono y no permiten que nuestro dispositivo funcione en el modo de condensador de ionistor.
Por lo tanto, debemos cargarlo desde una fuente con un voltaje no mayor a 1 V. (Este es el voltaje por cada par de placas que se recomienda para el funcionamiento de los ionistores industriales).
Detalles para los curiosos
A un voltaje de más de 1,2 V, el ionistor se convierte en una batería de gas. Este es un dispositivo interesante, que también consta de carbón activado y dos electrodos. Pero estructuralmente, está hecho de manera diferente (ver Fig. 2). Por lo general, se toman dos barras de carbón de una vieja celda galvánica y se atan alrededor de ellas bolsas de gasa de carbón activado. La solución de KOH se utiliza como electrolito. (No se debe usar una solución de sal, ya que el cloro se libera cuando se descompone).
La intensidad energética del acumulador de gas alcanza los 36.000 J/kg, o 10 Wh/kg. Esto es 10 veces más que el de un ionistor, pero 2,5 veces menos que el de una batería de plomo convencional. Sin embargo, un acumulador de gas no es solo una batería, sino una pila de combustible muy peculiar. Cuando se carga, se liberan gases en los electrodos: oxígeno e hidrógeno. Se "asientan" en la superficie del carbón activado. Cuando aparece una corriente de carga, se conectan para formar agua y corriente eléctrica. Este proceso, sin embargo, sin un catalizador es muy lento. Y resultó que solo el platino puede ser un catalizador ... Por lo tanto, a diferencia de un ionistor, un acumulador de gas no puede generar altas corrientes.
Sin embargo, el inventor de Moscú A.G. Presnyakov (http://chemfiles.narod.r u/hit/gas_akk.htm) utilizó con éxito un acumulador de gas para arrancar el motor de un camión. Su peso sólido, casi tres veces más de lo habitual, en este caso resultó tolerable. Pero el bajo costo y la ausencia de materiales tan dañinos como el ácido y el plomo parecían extremadamente atractivos.
Un acumulador de gas del diseño más simple resultó ser propenso a la autodescarga completa en 4-6 horas. Esto puso fin a los experimentos. ¿Quién necesita un automóvil que no se puede encender después de una noche de estacionamiento?
Y, sin embargo, la "gran tecnología" no se ha olvidado de las baterías de gas. Potentes, ligeros y fiables, se encuentran en algunos satélites. El proceso en ellos se lleva a cabo bajo una presión de aproximadamente 100 atm, y el níquel esponjoso se utiliza como absorbente de gas, que en tales condiciones funciona como catalizador. Todo el dispositivo está alojado en un globo de fibra de carbono ultraligero. El resultado fueron baterías con una capacidad energética casi 4 veces superior a la de las baterías de plomo. Un coche eléctrico podría recorrer unos 600 km sobre ellos. Pero, por desgracia, mientras que son muy caros.
El requisito de reducir el tamaño de los componentes de radio y aumentar sus características técnicas provocó la aparición de una gran cantidad de dispositivos que se utilizan en todas partes en la actualidad. Esto afectó completamente a los condensadores. Los llamados ionisters o supercapacitores son elementos de gran capacidad (el rango de este indicador es bastante amplio de 0,01 a 30 faradios) con una tensión de carga de 3 a 30 voltios. Sin embargo, su tamaño es muy pequeño. Y dado que el tema de nuestra conversación es un ionista de bricolaje, primero es necesario tratar el elemento en sí, es decir, lo que es.
Características de diseño del ionistr
De hecho, este es un capacitor ordinario con una gran capacitancia. Pero los ionistores tienen una alta resistencia, porque el elemento se basa en un electrolito. Este es el primero. El segundo es un pequeño voltaje de carga. Lo que pasa es que en este supercondensador, las placas están ubicadas muy cerca unas de otras. Esta es precisamente la razón del voltaje reducido, pero es por esta razón que aumenta la capacitancia del capacitor.
Los ionistas de fábrica están hechos de diferentes materiales. Los revestimientos suelen estar hechos de papel de aluminio, que delimita la sustancia seca de la acción de separación. Por ejemplo, carbón activado (para placas grandes), óxidos metálicos, sustancias poliméricas que tienen una alta conductividad eléctrica.
Recolectamos el ionistr con nuestras propias manos.
Montar un ionistr con tus propias manos no es lo más fácil, pero aún puedes hacerlo en casa. Hay varios diseños donde están presentes diferentes materiales. Ofrecemos uno de ellos. Para esto necesitarás:
- jarra de café de metal (50 g);
- el carbón activado, que se vende en las farmacias, se puede reemplazar con electrodos de carbón triturado;
- dos círculos de placa de cobre;
- lana de algodón
El primer paso es preparar el electrolito. Para hacer esto, primero debe moler carbón activado en polvo. Luego haga una solución salina, para lo cual necesita agregar 25 g de sal a 100 g de agua y mezcle todo bien. Además, el polvo de carbón activado se agrega gradualmente a la solución. Su cantidad determina la consistencia del electrolito, debe ser tan denso como la masilla.
Después de eso, el electrolito terminado se aplica a círculos de cobre (en un lado). Tenga en cuenta que cuanto más gruesa sea la capa de electrolito, mayor será la capacidad del ionistr. Y una cosa más, el espesor del electrolito aplicado en dos círculos debe ser el mismo. Entonces, los electrodos están listos, ahora hay que demarcarlos con un material que pase una corriente eléctrica, pero que no deje pasar el polvo de carbón. Para esto, se usa algodón común, aunque aquí hay muchas opciones. El grosor de la capa de algodón determina el diámetro de la jarra de café de metal, es decir, toda esta estructura de electrodos debe caber fácilmente en ella. Por lo tanto, en principio, es necesario seleccionar las dimensiones de los electrodos (círculos de cobre).
Solo queda conectar los electrodos a los terminales. Todo, un ionista de bricolaje, e incluso en casa, está listo. Este diseño no tiene una capacidad muy grande, no superior a 0,3 faradios, y el voltaje de carga es de solo un voltio, pero este es un ionistr real. 
Conclusión sobre el tema.
Qué más se puede decir además de este elemento. Si lo comparamos, por ejemplo, con una batería de hidruro de níquel-metal, entonces el ionistr puede contener fácilmente un suministro de electricidad de hasta el 10% de la energía de la batería. Además, la caída de voltaje en él ocurre linealmente y no abruptamente. Pero el nivel de carga del elemento depende de su propósito tecnológico.
