どうも、なかしー(@nakac_work)です。
僕は自動車や家電製品にプログラミングをする仕事をしています。
コンデンサの役割って知っていますか？
電子回路の至るところにコンデンサって付いてたりしますよね。
そのコンデンサにはちゃんと役割があります。
コンデンサの役割は次のとおりです。
- 回路のノイズ除去
- 電源の安定化
- フィルター回路
今、この３つでピンと来なくても全然OKです。
この記事を読んで「コンデンサの役割」を勉強しましょう！
- コンデンサの役割
- コンデンサの使い方
- コンデンサでフィルター回路を組んでみる
コンデンサの役割
コンデンサには大きく２つの特徴があります。
- 電気を蓄え、放電する
- 周波数によって抵抗値が変化する
詳しく解説します。
役割1：電気を蓄え、放電する
コンデンサの内部には、２枚の電極の間に絶縁体が入っています。そして、絶縁体は電気を通しにくい性質があります。
コンデンサの片側をGNDに、もう片方を5Vに繋いだ場合を考えてみましょう。
コンデンサが抵抗であれば、5VからGNDに向かって電気が流れます。
しかし、コンデンサには電気を通しにくい(通らない)絶縁体が入っているので、電気が流れずに、電極に電気が溜まっていきます。
もしも、電極に電気が溜まっている状態で、電極より低い電位の回路につなぐとその方向に向かって放電をします。
役割2：周波数によって抵抗値が変化する
交流電圧をコンデンサに繋いだ場合は、片側の電極では充電→放電→充電というサイクルが繰り返されます。そして、もう片側の電極ではその反対の放電→充電→放電のサイクルが繰り返されています。
コンデンサの電極の間には、絶縁体が入っているので電気は通りませんが、交流の場合は通っているような動きをします。
先ほど、5V(直流電圧)を繋いだときは、片側に充電するだけでした。
交流電圧を繋ぐと、電気が通ったような変化がおきます。
このことから、周波数とコンデンサの抵抗値の関係を表すなら
- 周波数が低い→抵抗値は高い
- 周波数が高い→抵抗値は低い
ということが分かると思います。
オーディオ機器のイコライザーはこのコンデンサの特徴を上手く使っています。
コンデンサの使い方
コンデンサの充電できる容量を「静電容量」と呼びます。
単位はF(ファラド)です。
抵抗のように静電容量は種類があります。
例えば、104とコンデンサに書いてあるなら
10 × 10^4(pF) = 0.1μFとなります。
コンデンサにもいくつか種類があります。
代表的な種類はこんな感じです。
- セラミックコンデンサ・・・青色(安価でよく使われている)
- フィルムコンデンサ・・・精度が必要なときに使う(オーディオ回路など)
- 電解コンデンサ・・・極性が決まっていて、電源の安定化で使われている
コンデンサでフィルター回路を組んでみる
回路はシンプルです。
入力信号はArduinoのPWM出力とします。
実は矩形波(PWM出力)は色んな周波数の交流波形の集合体です。
コンデンサの役割|まとめ
この記事では「コンデンサの役割」について紹介しました。
- 電気を蓄え、放電する
- 周波数によって抵抗値が変化する
- コンデンサでフィルター回路を組むことができる
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