Tento prvok sa právom považuje za super univerzálny, pretože sa dá súčasne použiť pri výrobe a opravách širokej škály zariadení. A aj keď nie je ťažké ho kúpiť v hotovej podobe, mnohí amatérski remeselníci radi experimentujú, skúšajú alebo dokonca úspešne vyrábajú kondenzátor vlastnými rukami. Všetko, čo je potrebné na vytvorenie domáceho kondenzátora, je podrobne popísané vyššie a v zásade by nemali byť žiadne problémy so žiadnym z potrebných prvkov, pretože ich možno nájsť na farme alebo v najhoršom prípade na voľnom predaji. . Jedinou výnimkou môže byť parafínový papier, ktorý sa zvyčajne vyrába samostatne s použitím materiálov, ako je parafín, papyrus a jednorazový zapaľovač (prípadne môžete použiť akýkoľvek iný bezpečný zdroj otvoreného ohňa).
Aby sa teda papier správne spracoval, mali by ste parafín opatrne zohriať ohňom a jeho zmäkčenou časťou prejsť po celej ploche papyrusu z oboch strán. Po dokončení práce a správnom stuhnutí materiálu je potrebné výsledný parafínový papier preložiť harmonikou (čo znamená priečny posun). Technika je bežná, ale zahŕňa dodržanie určitého kroku (každé tri centimetre) a aby bola línia ohybu čo najpresnejšia, je vhodné ešte pred inicializáciou načrtnúť prvý pás jednoduchou ceruzkou. Môžete pokračovať v rovnakom duchu, úplne vytiahnuť celý hárok, alebo môžete konať a zamerať sa iba na prvý segment (ako je to pre vás výhodné). Pokiaľ ide o počet požadovaných vrstiev, tento ukazovateľ je určený výlučne kapacitou budúceho produktu.
V tejto fáze by sa mal vytvorený akordeón na chvíľu odložiť, aby sa pristúpilo k príprave obdĺžnikových kúskov fólie, ktorých rozmery by mali v tomto prípade zodpovedať údajom 3 x 4,5 centimetra. Tieto polotovary sú potrebné na vytvorenie kovovej vrstvy kondenzátora, preto sa na konci vyššie uvedenej práce fólia vloží do všetkých vrstiev akordeónu, pričom sa ubezpečí, že sa zmestí rovnomerne, a potom sa pokračuje v žehlení zloženého polotovaru. s konvenčnou žehličkou. Parafín a fólia by mali robiť svoju prácu a poskytovať silné spojenie medzi sebou (iné metódy spájkovania kondenzátora doma sa nepraktizujú), po čom možno kondenzátor považovať za absolútne pripravený. Pokiaľ ide o fóliové prvky vyčnievajúce za bývalý akordeón, nemalo by to byť dôvodom na obavy, pretože zohrávajú úlohu spojovacích kontaktov.
Pomocou týchto malých úlomkov je možné plne využiť svojpomocne vyrobený kondenzátor pripojením k elektrickému obvodu. Prirodzene, hovoríme o primitívnom zariadení a na to, aby sa nejakým spôsobom zvýšil jeho výkon, je potrebné použiť kvalitnejšiu fóliu s vysokou hustotou, aj keď tu je mimoriadne dôležité to nepreháňať, pretože existujú určité obmedzenia. napätie používané pri remeslách pre dospelých tohto druhu. Napríklad je lepšie neexperimentovať a snažiť sa vyrobiť kondenzátor vlastnými rukami, ktorý dokáže akceptovať príliš vysoké napätie (viac ako 50 voltov), aj keď niektorým „domácim“ sa podarí túto stránku problému obísť. použitím laminovacích vrecúšok namiesto štandardných dielektrík, ako aj laminovačky na bezpečné spájkovanie.
Existuje niekoľko ďalších metód na výrobu domáceho kondenzátora a jeden z nich zahŕňa prácu s vyšším napätím. Možno jej pripísať slávnu techniku "Sklo", ktorej názov pochádza z použitého improvizovaného nástroja - fazetového skla. Tento prvok je potrebný na zakrytie fóliou zvnútra aj zvonka a malo by sa to robiť tak, aby sa fragmenty použitého materiálu navzájom nedotýkali. Samotný dizajn v už "zmontovanej" forme nevyhnutne zabezpečuje prítomnosť dodávok, po ktorých možno považovať za úplne pripravený na použitie na určený účel. Zároveň je potrebné pri jeho zaradení do okruhu dôsledne dodržiavať všetky potrebné bezpečnostné opatrenia, aby sa predišlo možným negatívnym následkom.
Prípadne sa môžete pokúsiť vytvoriť pokročilejší dizajn vlastnými rukami pomocou takých improvizovaných prostriedkov, ako sú sklenené dosky rovnakej veľkosti, rovnaká stará dobrá fólia s vysokou hustotou a epoxidové živice určené na bezpečné spojenie uvedených materiálov. Nepochybnou výhodou takéhoto domáceho kondenzátora je, že je schopný vykonávať lepšiu prácu, ako sa hovorí, „bez poruchy“. Ako však viete, sud medu sa obyčajne nezaobíde bez muchy a v tomto prípade to priamo súvisí s jednou výraznou nevýhodou tohto vynálezu, ktorá spočíva v jeho viac než pôsobivých rozmeroch, vďaka ktorým je jeho uchovanie "kolos" doma nie veľmi pohodlné a racionálne.
Fanúšikovia rôznych vysokonapäťových experimentov sa často stretávajú s problémom, keď je potrebné použiť vysokonapäťové kondenzátory. Takéto kondenzátory je spravidla veľmi ťažké nájsť a ak sa vám to podarí, budete za ne musieť zaplatiť veľa peňazí, čo si nie každý môže dovoliť. Okrem toho vám politika našej stránky jednoducho nedovolí míňať peniaze na nákup niečoho, čo si môžete vyrobiť sami bez toho, aby ste opustili svoj domov.
Ako ste možno uhádli, rozhodli sme sa tento materiál venovať montáži vysokonapäťového kondenzátora, čomu sa venuje aj autorské video, ktoré vás pozývame pozrieť si pred začatím prác.
Čo potrebujeme:
- nôž;
- čo budeme používať ako dielektrikum;
- potravinová fólia;
- prístroj na meranie kapacity.
Hneď si všimneme, že autor domáceho kondenzátora používa ako dielektrikum najbežnejšiu samolepiacu tapetu. Pokiaľ ide o zariadenie na meranie kapacity, jeho použitie nie je potrebné, pretože toto zariadenie je určené len na to, aby ste na konci zistili, čo sa stalo. S materiálmi je všetko jasné, môžete začať s montážou domáceho kondenzátora.
V prvom rade si zo samolepiacej tapety odstrihneme dva kusy. Potrebujete asi pol metra, ale je žiaduce, aby jeden pás bol o niečo dlhší ako druhý.
Výsledný list fólie má dĺžku presne dve časti.
Ďalšia vec, ktorú dáme na rovný povrch, je jeden kus tapety, na ktorý opatrne položíme jeden kus potravinárskej fólie. Fólia musí byť položená tak, aby pozdĺž troch okrajov vznikla asi centimetrová medzera. Na štvrtej strane bude fólia trčať, čo je v tejto fáze celkom bežné.
Navrch položte druhý hárok tapety.
Na to položíme druhý list fólie. Iba tentoraz to urobíme tak, aby fólia prečnievala z opačnej strany ako v predchádzajúcom kroku. To znamená, že ak má autor prvý kúsok vyčnievajúci zospodu, tak tentoraz by mal vyčnievať zhora. Samostatne je potrebné poznamenať, že listy fólie by sa nemali navzájom dotýkať.
Teraz odstránime substrát z jedného okraja a prilepíme náš kondenzátor.
Ak ste zanietený rádioamatér a radi staviate rádiá, možno ste si všimli, že dodávatelia elektronických súčiastok trochu obmedzili rozsah ladiacich kondenzátorov s premenlivou kapacitou. Boli časy, keď takmer každý rádiový prijímač mal aspoň jeden ladiaci kondenzátor, ale teraz s príchodom varikapu a frekvenčného syntetizátora je takýto ladiaci kondenzátor anténneho obvodu vzácnosťou. Stále sa vyrábajú, ale nie sú lacné a v krabici s komponentmi sa už neobjavia tak rýchlo ako kedysi.
Našťastie je variabilný kondenzátor pozoruhodne jednoduchým zariadením. A môžete si to vyrobiť sami, z improvizovaných materiálov je zostavený aspoň kondenzátor s kapacitou niekoľkých desiatok pikofaradov.
Na zostavenie domáceho kondenzátora budete potrebovať skrutku, pár matíc, kus potiahnutého medeného drôtu (dĺžka 30 cm, kaliber AWG22, t.j. priemer 0,64 mm) a malý kúsok textolitu.
Najprv naskrutkujte matice na skrutku a naneste cín na jednu z plôch každej matice, potom túto skrutku s maticami prispájkujte ku kúsku medeného textolitu, ako je znázornené na obrázkoch nižšie.
Je žiaduce vziať skrutku s dĺžkou 16 mm. Ak jeden nebol po ruke, môžete si vziať dlhší, ale budete ho musieť skrátiť na dĺžku. Teraz omotajte okraj skrutky medeným drôtom. Vytvorte 12 krúžkov, po dvanástej otáčke odstrihnite prebytočné konce drôtu, pričom na každej strane nechajte asi 12-15 mm.
Na obrázku nižšie je znázornený predposledný krok. V tejto fáze musíte vytvoriť malé plastové tesnenie a umiestniť ho medzi matice. Je to potrebné na bezpečné upevnenie konštrukcie, keď sa skrutka otáča počas nastavovania takéhoto domáceho kondenzátora. Kus takého plastu môže byť z čohokoľvek a akéhokoľvek druhu plastu. V tomto prípade bol použitý kus plastovej rúrky.
Posledným krokom je jednoducho ohnúť vonkajší koniec drôtu cievky smerom k vnútornému koncu a potom odrezať prebytok. Potom vezmite nôž alebo inú čepeľ a odstráňte smalt z konca drôtu. Nakoniec vezmite odstrihnutý kus drôtu, celý ho odizolujte a prispájkujte na kus textolitu medzi dve matice. Uistite sa, že oba konce cievky sú dlhé približne 12-15 mm. Teraz môžete pripojiť svoj domáci variabilný ladiaci kondenzátor s týmito koncami k vášmu rádiu.
Elektrická kapacita zemegule, ako je známa z fyziky, je približne 700 mikrofaradov. Bežný kondenzátor takejto kapacity možno porovnať s hmotnosťou a objemom s tehlou. Existujú však kondenzátory s elektrickou kapacitou zemegule, čo sa veľkosti rovná zrnku piesku - superkondenzátory.
Takéto zariadenia sa objavili relatívne nedávno, asi pred dvadsiatimi rokmi. Nazývajú sa rôzne: ionistory, ionixy alebo jednoducho superkondenzátory.
Nemyslite si, že sú dostupné len niektorým vysoko lietajúcim leteckým firmám. Dnes si v obchode môžete kúpiť ionistor veľkosti mince s kapacitou jeden farad, čo je 1500-násobok kapacity zemegule a blíži sa kapacite najväčšej planéty slnečnej sústavy – Jupitera.
Akýkoľvek kondenzátor uchováva energiu. Aby sme pochopili, aká veľká alebo malá je energia uložená v ionistore, je dôležité ju s niečím porovnať. Tu je trochu nezvyčajný, ale vizuálny spôsob.
Energia obyčajného kondenzátora stačí na to, aby skočil asi meter a pol. Maličký ionistor typu 58-9V s hmotnosťou 0,5 g, nabitý napätím 1 V, dokázal vyskočiť do výšky 293 m!
Niekedy sa predpokladá, že ionistory môžu nahradiť akúkoľvek batériu. Novinári zobrazili svet budúcnosti tichými elektrickými vozidlami poháňanými superkondenzátormi. Ale zatiaľ to ani zďaleka nie je. Ionistor s hmotnosťou jeden kg je schopný akumulovať 3000 J energie a najhoršia olovená batéria - 86 400 J - 28-krát viac. Pri dodávaní vysokého výkonu v krátkom čase sa však batéria rýchlo kazí a je vybitá len do polovice. Ionistor naopak opakovane a bez ujmy na sebe vydáva akúkoľvek silu, ak by im vydržali prepojovacie vodiče. Navyše, ionistor je možné nabiť v priebehu niekoľkých sekúnd a batérii to zvyčajne trvá hodiny.
To určuje rozsah ionistora. Je dobrý ako zdroj energie pre zariadenia, ktoré krátko, ale pomerne často spotrebúvajú vysoký výkon: elektronické zariadenia, baterky, štartéry do áut, elektrické zbíjačky. Ionistor môže mať tiež vojenské využitie ako zdroj energie pre elektromagnetické zbrane. A v kombinácii s malou elektrárňou vám ionistor umožňuje vytvárať autá s elektrickými kolesami a spotrebou paliva 1-2 litre na 100 km.
Ionistory pre širokú škálu kapacít a prevádzkových napätí sú v predaji, ale sú drahé. Ak teda máte čas a záujem, môžete si vyskúšať vyrobiť ionistor sami. Ale pred uvedením konkrétnej rady trochu teórie.
Z elektrochémie je známe: pri ponorení kovu do vody sa na jeho povrchu vytvorí takzvaná dvojitá elektrická vrstva, pozostávajúca z opačných elektrických nábojov – iónov a elektrónov. Medzi nimi sú sily vzájomnej príťažlivosti, ale náboje sa k sebe nemôžu priblížiť. Tomu bránia príťažlivé sily molekúl vody a kovu. Elektrická dvojvrstva vo svojom jadre nie je nič iné ako kondenzátor. Náboje sústredené na jeho povrchu pôsobia ako platne. Vzdialenosť medzi nimi je veľmi malá. A ako viete, kapacita kondenzátora sa zvyšuje so zmenšovaním vzdialenosti medzi jeho doskami. Preto napríklad kapacita obyčajného oceľového lúča ponoreného do vody dosahuje niekoľko mF.
Ionistor sa v podstate skladá z dvoch elektród s veľmi veľkou plochou ponorených do elektrolytu, na povrchu ktorých sa pôsobením privedeného napätia vytvorí dvojitá elektrická vrstva. Pravda, pri použití obyčajných plochých platní by bolo možné získať kapacitu len niekoľko desiatok mF. Na získanie veľkých kapacít vlastných ionistorov používajú elektródy vyrobené z poréznych materiálov s veľkým povrchom pórov s malými vonkajšími rozmermi.
Pre túto úlohu boli naraz skúšané hubovité kovy od titánu po platinu. Neporovnateľne najlepšie však bolo ... obyčajné aktívne uhlie. Ide o drevené uhlie, ktoré sa po špeciálnej úprave stáva pórovitým. Plocha pórov 1 cm3 takéhoto uhlia dosahuje tisíce metrov štvorcových a kapacita elektrickej dvojitej vrstvy na nich je desať farád!
Vlastnoručne vyrobený ionistor Obrázok 1 znázorňuje konštrukciu ionistora. Skladá sa z dvoch kovových platní tesne pritlačených k „plnke“ aktívneho uhlia. Uhlie je naskladané do dvoch vrstiev, medzi ktorými je položená tenká separačná vrstva látky, ktorá nevedie elektróny. To všetko je napustené elektrolytom.
Keď je ionistor nabitý v jednej polovici, na póroch uhlia sa vytvorí dvojitá elektrická vrstva s elektrónmi na povrchu, v druhej polovici - s kladnými iónmi. Po nabití začnú ióny a elektróny prúdiť k sebe. Keď sa stretnú, vytvoria sa neutrálne atómy kovu a nahromadený náboj sa zníži a nakoniec môže úplne zmiznúť.
Aby sa tomu zabránilo, medzi vrstvy aktívneho uhlia sa vkladá separačná vrstva. Môže byť vyrobený z rôznych tenkých plastových fólií, papiera a dokonca aj bavlny.
V amatérskych ionistoroch je elektrolytom 25% roztok chloridu sodného alebo 27% roztok KOH. (Pri nižších koncentráciách sa na kladnej elektróde nevytvorí vrstva záporných iónov.)
Ako elektródy sa používajú medené platne s predspájkovanými drôtmi. Ich pracovné plochy by mali byť očistené od oxidov. V tomto prípade je vhodné použiť hrubozrnnú kožu, ktorá zanecháva škrabance. Tieto škrabance zlepšia priľnavosť uhlia k medi. Pre dobrú priľnavosť je potrebné dosky odmastiť. Odmasťovanie platní prebieha v dvoch stupňoch. Najprv sa umyjú mydlom a potom sa ošúchajú zubným práškom a zmyjú prúdom vody. Potom by ste sa ich nemali dotýkať prstami.
Aktívne uhlie, kúpené v lekárni, sa rozomelie v mažiari a mieša sa s elektrolytom, až kým nevznikne hustá pasta, ktorú potrieme opatrne odtučnenými platňami.
Pri prvom teste sa dosky s papierovým tesnením položia na seba, potom sa pokúsime nabiť. Ale je tu jemnosť. Pri napätí vyššom ako 1 V začína uvoľňovanie plynov H2, O2. Ničia uhlíkové elektródy a neumožňujú nášmu zariadeniu pracovať v režime ionistorového kondenzátora.
Preto ho musíme nabíjať zo zdroja s napätím nie vyšším ako 1 V. (Toto je napätie pre každý pár platní, ktoré sa odporúča pre prevádzku priemyselných ionistorov.)
Podrobnosti pre zvedavcov
Pri napätí vyššom ako 1,2 V sa ionistor zmení na plynovú batériu. Ide o zaujímavé zariadenie, tiež pozostávajúce z aktívneho uhlia a dvoch elektród. Ale konštrukčne je vyrobený inak (viď obr. 2). Zvyčajne sa zo starého galvanického článku vyberú dve uhlíkové tyče a okolo nich sa uviažu gázové vrecká s aktívnym uhlím. Ako elektrolyt sa používa roztok KOH. (Nesmie sa používať soľný roztok, pretože pri rozklade sa uvoľňuje chlór.)
Energetická náročnosť plynového akumulátora dosahuje 36 000 J/kg, čiže 10 Wh/kg. To je 10-krát viac ako pri ionistoroch, ale 2,5-krát menej ako pri bežnej olovenej batérii. Plynový akumulátor však nie je len batéria, ale veľmi svojrázny palivový článok. Pri jeho nabití sa na elektródach uvoľňujú plyny – kyslík a vodík. "Usadzujú" sa na povrchu aktívneho uhlia. Keď sa objaví zaťažovací prúd, sú spojené, aby vytvorili vodu a elektrický prúd. Tento proces je však bez katalyzátora veľmi pomalý. A ako sa ukázalo, iba platina môže byť katalyzátorom ... Preto, na rozdiel od ionistora, plynový akumulátor nemôže poskytovať vysoké prúdy.
Moskovský vynálezca A.G. Presnyakov (http://chemfiles.narod.r u/hit/gas_akk.htm) úspešne použil plynový akumulátor na spustenie motora nákladného auta. Jeho solídna hmotnosť – takmer trikrát väčšia ako zvyčajne – sa v tomto prípade ukázala ako znesiteľná. Nízka cena a absencia takých škodlivých materiálov, ako sú kyselina a olovo, sa však zdali mimoriadne atraktívne.
Ukázalo sa, že plynový akumulátor najjednoduchšej konštrukcie je náchylný na úplné samovybitie za 4 až 6 hodín. Tým sa experimenty skončili. Kto potrebuje auto, ktoré sa po noci parkovania nedá naštartovať?
A napriek tomu „veľká technika“ nezabudla na plynové batérie. Výkonné, ľahké a spoľahlivé, sú na niektorých satelitoch. Proces v nich prebieha pod tlakom asi 100 atm a ako pohlcovač plynu sa používa hubovitý nikel, ktorý za takýchto podmienok funguje ako katalyzátor. Celé zariadenie je uložené v ultraľahkom balóne z uhlíkových vlákien. Výsledkom boli batérie s energetickou kapacitou takmer 4-krát vyššou ako majú olovené batérie. Elektromobil by na nich mohol prejsť približne 600 km. Ale, bohužiaľ, zatiaľ čo oni sú veľmi drahé.
Požiadavka na zmenšenie rozmerov rádiových komponentov pri súčasnom zvýšení ich technických charakteristík spôsobila vznik veľkého množstva zariadení, ktoré sa dnes všade používajú. To plne ovplyvnilo kondenzátory. Takzvané ionistre alebo superkondenzátory sú prvky s veľkou kapacitou (rozsah tohto indikátora je dosť široký od 0,01 do 30 farad) s nabíjacím napätím 3 až 30 voltov. Ich veľkosť je však veľmi malá. A keďže predmetom nášho rozhovoru je kutilský ionista, treba sa v prvom rade zaoberať prvkom samotným, teda tým, čím je.
Dizajnové prvky ionistr
V skutočnosti ide o obyčajný kondenzátor s veľkou kapacitou. Ale ionistory majú vysoký odpor, pretože prvok je založený na elektrolyte. Toto je prvé. Druhým je malé nabíjacie napätie. Ide o to, že v tomto superkondenzátore sú dosky umiestnené veľmi blízko seba. To je presne dôvod zníženého napätia, ale z tohto dôvodu sa zvyšuje kapacita kondenzátora.
Továrenské ionizátory sú vyrobené z rôznych materiálov. Výstelky sú zvyčajne vyrobené z fólie, ktorá ohraničuje sušinu separačného pôsobenia. Napríklad aktívne uhlie (pre veľké platne), oxidy kovov, polymérne látky, ktoré majú vysokú elektrickú vodivosť.
Ionistr zbierame vlastnými rukami
Zložiť si ionist vlastnými rukami nie je najjednoduchšie, ale aj tak to zvládnete aj doma. Existuje niekoľko dizajnov, kde sú prítomné rôzne materiály. Ponúkame jeden z nich. Na to budete potrebovať:
- kovová nádoba na kávu (50 g);
- aktívne uhlie, ktoré sa predáva v lekárňach, je možné nahradiť drvenými uhlíkovými elektródami;
- dva kruhy medeného plechu;
- vata
Prvým krokom je príprava elektrolytu. Aby ste to dosiahli, musíte najskôr rozdrviť aktívne uhlie na prášok. Potom pripravte soľný roztok, na ktorý musíte do 100 g vody pridať 25 g soli a všetko dobre premiešajte. Ďalej sa do roztoku postupne pridáva aktívne uhlie. Jeho množstvo určuje konzistenciu elektrolytu, mal by byť hustý ako tmel.
Potom sa hotový elektrolyt nanesie na medené kruhy (na jednej strane). Upozorňujeme, že čím hrubšia je vrstva elektrolytu, tým väčšia je kapacita ionistr. A ešte jedna vec, hrúbka naneseného elektrolytu na dvoch kruhoch by mala byť rovnaká. Elektródy sú teda hotové, teraz ich treba ohraničiť materiálom, ktorý by umožnil prechod elektrického prúdu, ale neprepustil uhoľný prášok. Na tento účel sa používa obyčajná vata, aj keď je tu veľa možností. Hrúbka bavlnenej vrstvy určuje priemer kovovej nádoby na kávu, to znamená, že celá táto elektródová štruktúra by sa do nej mala pohodlne zmestiť. Preto je v zásade potrebné zvoliť rozmery samotných elektród (medené kruhy).
Zostáva len pripojiť samotné elektródy k svorkám. Všetko, kutilský ionista, a dokonca aj doma, je pripravený. Tento dizajn nemá príliš veľkú kapacitu - nie vyššiu ako 0,3 farada a nabíjacie napätie je iba jeden volt, ale je to skutočný ionistr. 
Záver k téme
Čo ešte možno povedať navyše o tomto prvku. Ak to porovnáme napríklad s nikel-metal hydridovou batériou, tak ionistr bez problémov pojme zásobu elektriny až do 10% výkonu batérie. Okrem toho pokles napätia v ňom prebieha lineárne a nie náhle. Úroveň nabitia prvku však závisí od jeho technologického účelu.
