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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).

 

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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 :

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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 .

 

Capture d’écran 2015-09-27 à 12.32.27

 

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 :

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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:

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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 :

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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  :

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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 .

 

 

 

 

 

 

 

2 thoughts on “Le condensateur

  1. Bonjour Monsieur,
    Je vais vous poser une question qui vous semblera eut être niaise. . .Mais à laquelle je n’ai pas trouvé la réponse espérée.
    J’ai l’intension de fabriquer 2 sondes différentielles pour pouvoir faire des mesures sur le réseau EDF (montages à triac etc…) J’ai trouvé sur le web un montage qui me semble intéressant et pas trop cher:http://www.dgelectronics.com/blog/wp-content/uploads/2015/05/differential_probe.pdf.
    Question 1 : puis-je remplacer les capas C1 à C4 12pF
    par une seule capa céramique 3 pf céramique avec une tension de service de 230Vac? (=650Vcc), personnellement je penche pour une tension d’utilisation supérieure à au moins 700V.
    Question 2: quelle est l’utilité de ces capas dont l’impédance Zc= 1/C x 2 xPI F qui n’influenc pas beaucoup le diviseur de tension.
    Question 3: comme les 4 capas de 12pF sont en “série”
    donc la tension d’utilisation de chaque capa devient en gros 200Vcc. OK?
    Question 4: pourquoi certains distributeurs de composants proposent des capas céramiques de xpF
    100Vdc parfois 100Vac (par example au hazard) 100Vdc soit 100Veff (ou 100Vac)peut supporter une tension ac
    de 282Vcc.
    D’après ce que j’ai trouvé sur la toile:230Vac=650.6Vcc
    Dernière question: que pensez vous de ce qui précède?
    PS:Je ne suis pas sous l’inflence de produits illicites
    D’avance je vous remercie et que cela n’altère pas votre week end
    Jacques Carré

    1. Bonjour monsieur , je n’ai pas pu regarder le schéma , le lien est mort , pourriez vous me remettre un lien qui fonctionne s’il vous plait ?
      Le lien entre la tension VAC et VDC est de 1,414 ( racine de 2 ) , la valeur efficace d’une tension alternative se situe quelque part entre le maximum et le 0v donc quand on cherche a mettre un condensateur il faut s’assurer qu’il tienne a minima cette valeur maxi, sous 230v elle sera de 230 x 1,414 = 325 volts .Petit bémol , sachez que cette tension peut varier , il m’est arrivé de trouver 290 vac dans une usine suite a un problème de transformateur , c’est plus rare sur le réseau EDF mais … pas impossible . Autre chose lorsque l’on fait des découpages a triac , thyristor , etc .. on tranche des parts du signal ce qui créé des harmoniques , c’est un mot barbare pour dire que des fréquences parasites supplémentaires vont venir s’ajouter au signal 50HZ si vous faites des montages avec ce type de composants il faut y faire attention .
      Pour revenir sur le choix des tensions , un 400vdc doit tenir sans problème , mais si vous avez le choix et a presque le même prix optez pour un 630vdc , il aura plus de marge de manœuvre et sera plus durable lorsque l’isolant commencera a vieillir au bout de quelques années .
      Si vous maitrisez un peu l’électronique , sachez qu’il existe des AOP avec une isolation permettant de faire des sondes différentielles ( c’est d’ailleurs avec ça que sont faite celle du commerces ).
      http://www.mouser.fr/ProductDetail/Toshiba/TLP7920F/?qs=sGAEpiMZZMt6N1sTk4DRxmnAyLSujErKRef6lzg6RdlvSBHtOlKCPQ%3d%3d

      Sylvain Altmayer

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