Le condensateur

Le condensateur est un composant passif très utilisé sur les circuits électronique , il sert de reservoir d’électricité et de filtre .Ce composant possède deux indications dur son boitier , tout d’abord une tension exprimée en Volt et une capacité en Farad comme on peu le voir ci-dessous ( ici 10µF 50V).

 

La tension correspond au maximum de tension que l’on peut appliquer aux bornes de ce composant , il faut faire très attention a cette tension lorsque l’on se lance dans un montage avec ce composant, car meme si l’on peut théoriquement la dépasser un peu il y a des risque d’explosion ou d’échauffement voir d’incendie si l’on ne respecte pas ce paramètre . La encore la règle du qui peut le plus peut le moins s’applique , si vous changez un condensateur de 25 V ( volts ) par un 50 V voir un 250 V en respectant sa capacité et la technologie , ça ne posera aucun problèmes . En revanche mettre une tension plus basse est a proscrire !

La deuxième indication est la capacité en Farad , elle correspond pour faire simple a la quantité d’électricité que ce reservoir est capable d’emmagasiner que l’on peut calculer via la relation :

Q =C x U

Q = en Coulomb ( le Coulomb correspond simplement a un nombre d’electron précis 6.241×10^18 , je sais que ca fait beaucoup ! mais ne vous inquiétez pas ils sont tout petits !! 🙂  ) 

C = en Farad

U = en Volt

De façon pratique ce composant est constitué de deux armatures métallique l’une face a l’autre isolés par ce que l’on appelle un diélectrique ( un isolant ) , physiquement cet assemblage a pour effet de permettre aux electrons de s’agglutiner sur une armature et de disparaître de l’autre . Vous pouvez garder cette image a l’esprit mais la seule chose a savoir c’est qu’il s’agit d’un reservoir que l’on mesure en Farad.

Lorsque que l’on monte ce reservoir dans un circuit , il se rempli (se charge ) si la tension que l’on applique a ses bornes est plus importante que celle deja présente aux bornes du condensateur dans ce cas il est récepteur , il consomme des electrons qu’il accumule sur ses armatures . Si la tension présente dans le circuit est ( ou devient ) inférieur a la tension présente aux bornes du condensateur  il devient générateur et fournit de l’électricité dans le circuit dans la limite de ce qu’il a pu stocker lorsqu’il était était récepteur .

Voici un circuit pour illustrer le fonctionnement :

Donc ici un générateur qui fournit un signal carré , une résistance de charge d’ 1k ohm , et une de décharge de 10 k ohm  , j’y ai rajouté un autre composant ,une diode dont l’effet est de bloquer le courant qui pourrait circuler du condensateur vers le générateur . Elle n’a normalement pas d’intérêt en pratique car elle est déjà présente dans les alimentations ( redressement, transistor de sortie , etc), mais le logiciel ( ICircuit ici ) ne l’entend pas de cette oreille , il faut donc lui préciser que le courant ne doit pas revenir vers le générateur au moment ou celui ci est a 0v ( état bas du signal carré )  pour que l’on puisse bien voir l’effet du condensateur .

 

 

Voici ce que ca donne , la courbe bleu est le signal du générateur prit avant la diode , il monte a 5v puis redescend a 0v brusquement ce qui lui donne une forme carré d’ou son nom de signal carré . La courbe verte représente la tension aux bornes du condensateur . Au moment ou il est alimenté il se charge ( on notera que la courbe de charge n’est pas une droite ) , puis lorsque que la tension retombe a 0 v le condensateur prend le relais et fournit l’électricité a la place du générateur ,sa tension a ses bornes baisse , et si il n’est pas réalimenté elle tombera a 0v parce que toute l’énergie accumulé sera consommé par la resistance de 10 k ohm .

On comprend bien ici son intérêt en tant que réservoir , on peut imaginer ce composant en base de temps. On peut calculer ce temps de charge et de décharge via une relation mathématique dans laquelle on trouvera une  » Exponentielle  » ( vous vous rappelez je vous avais dit que ce n’étais pas une droite ) on trouve facilement des petits cours être bien fait pour ceux qui ont envie d’approfondir le sujet , je ne vais pas m’étaler dessus pour ne pas vous faire avaler trop de mathématiques ( pourtant utile ), et dans le but que ça reste digeste pour les gens qui commencent  .

voici un lien pour un petit cours plus précis sur les condensateurs (avec calculs ).

Pour l’utilisation en tant que filtre , on peut remarquer que l’allure générale de la courbe a tendance a  » S’arrondir  » voir a s’uniformiser et a tendre vers un signal de type continu qui est un signal sans fréquences ( variations ) . Il s’oppose donc aux variations de tension en fournissant de l’électricité lorsqu’il n’y en a plus , et en prélèvent sur le circuit lorsque la tension est supérieur a ce qui est déjà présent a ses bornes , d’ou l’idée de filtre ( je sais que ce n’est pas très précis mais je ferai quelque chose de plus précis la dessus dans un autre article ).

Quelques technologies

Le condensateur chimique :

C’est le plus courant , du moins celui que vous connaissez généralement le mieux , car il a tendance a rendre l’âme plus vite que les autres il est polarisé , c’est un détail très important ! si vous le montez a l’envers il explosera ! Si vous bricolez ça vous arrivera surement , ça peut vider une table de ce qu’il y a dessus et ça met du papier partout ! Prudence avec les fortes capacité les morceaux d’aluminium pour faire le conteneur sont plus important donc plus dangereux vérifiez toujours deux ou trois fois avant la mise sous tension !

Cette technologie permet d’atteindre de très grandes capacités (>100000UF ), et d’avoir des tensions d’utilisation assez élevées , elle supporte très mal la chaleur , il faut éviter de le monter a coté d’éléments chauffants comme des dissipateurs , sauf si votre but est de limiter la durée de vie de votre matériel . Vous trouverez généralement une température écrite dessus plus elle est élevée mieux c’est , le constructeur donne d’ailleurs une durée de vie en fonction de la température d’utilisation.

Voici un lien vers un blog vidéo de très grande qualité ! c’est pointu mais j’ai personnellement beaucoup de plaisir a suivre chaque épisodes  , ici l’épisode sur les condensateurs chimiques 

Le condensateur Polyester:

Il est généralement utilisé en anti parasite sur les entrées alternatives des circuits , il est robuste et permet d’atteindre des tensions élevées d’utilisation ( > 1000v ) . On en trouve certain hors services parce que  le plastique qui le compose se détériore au fil des années . Il ne permet pas d’atteindre de grandes capacités dans un encombrement raisonnable , et il n’est pas polarisé ce qui le rend très utile en alternatif .

Le condensateur tantale :

Le condensateur au tantale , généralement quelques « uF » et une tension de 10 a 50 v , un faible encombrement , utilisé généralement pour filtrer les pattes d’alimentations des circuits intégrés il filtre correctement mais il est très cher ! 10 fois le prix du chimique de la même valeur et a tendance a se mettre en court circuit en mourant .( Attention ! c’est toujours le + qui est marqué sur ce condensateur contrairement aux chimiques )

Le condensateur céramique  :

De très faible valeur de capacité de quelques Pico F a quelques Nano F , il est très robuste et tient a des tensions très élevées , plusieurs milliers de volts ! Il n’est pas polarisé et c’est très rare que j’en change un . je ne les vérifie souvent même pas tellement cette technologie est fiable .