ตัวเก็บประจุไฟฟ้า ในโน๊ตบุ๊ค (Capacitor)

• สวัสดีครับเพื่อนๆ สำหรับในเดือนสิงหาคมนี้ ผมพยายามจะเขียนบทความเกี่ยวชิ้นอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ต่างๆทั้งหมดที่อยู่ในเมนบอร์ดโน๊ตบุ๊ค เพื่อเพื่อนๆ จะได้รู้จักและทราบวิธีการตรวจวัด หรือแก้ไขปัญหาได้อย่างถูกต้องนะครับ

ตัวเก็บประจุทางไฟฟ้า

• ตัวเก็บประจุทางไฟฟ้า หรือ คาปาซิเตอร์ (Capacitor) หรือ คอนเดนเซอร์ (Condenser) แต่มักจะถูกเรียกแบบสั้นๆ ว่า ซี (C) เป็น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พบกันมากในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ทำหน้าที่เก็บประจุไฟฟ้า (Charge) และคายประจุไฟฟ้า (Discharge) ถ้าเป็นทางระบบไฟฟ้าแล้วละก้อ ตัวเก็บประจุจะทำหน้าที่ให้กระแสไฟฟ้าเรียบ ไม่มี Ribble ไปรบกวนในวงจรทางไฟฟ้า? ทำให้วงจรทางไฟฟ้ามีความเสถียรในการทำงานอย่างมากนะครับ
  

โครงสร้างของตัวเก็บประจุ

• ตัวเก็บประจุ มีคุณสมบัติทางประจุไฟฟ้า เกิดขึ้นได้จากการนำแผ่นโลหะ หรือ แผ่นสารตัวนำสองแผ่นวางอยู่ใกล้ ๆ กันแต่ไม่แตะถึงกัน โดยมีแผ่นไดอิเล็กตริกซึ่งมีลักษณะเป็นฉนวนกั้นอยู่ระหว่างแผ่นโลหะทั้งสอง ค่าความจุที่ได้จะขึ้นอยู่กับ พื้นที่ของแผ่นตัวนำและ ระยะห่างระหว่างแผ่นโลหะทั้งสอง

• ค่าความจุของตัวเก็บประจุ มีหน่วยเรียกเป็น ฟารัด (Farad) ไมโครฟารัด (m F) นาโนฟารัด (nF) ฟิกโกฟารัด (pF)

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ

• การทำงานของตัวเก็บประจุกับไฟดีซี ตัวเก็บประจุจะทำการเก็บประจุและคายประจุเมื่อทำงานกับไฟดีซี การเก็บประจุ (Charge) และ การคายประจุ (Discharge)
• การทำงานของคาปาซิเตอร์กับไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อนำคาปาซิเตอร์ไปต่อเข้ากับไฟไฟ้ากระแสสลับ จะมีการทำงานดังนี้ในครึ่งไซเกิลแรกตัวเก็บประจุจะทำการเก็บประจุ ทำให้มีกระแสไหลจากเฟสบวกไปยังแผ่นโลหะ A ทำการเก็บประจุ ผ่านโลหะแผ่น B ไปครบวงจรที่แหล่งจ่าย ?ในครึ่งไซเกิลหลัง เมื่อไฟเอซีสลับเฟส ตัวเก็บประจุที่เก็บประจุไว้ก็จะคายประจุออก แล้ว เก็บประจุใหม่ในทิศทางตรงกันข้าม การทำงานจะสลับกันไปมาตลอดเวลาตามไซเกิลของไฟเอซี ลักษณะของหลอดไฟจะสว่างตลอดทั้งในครึ่งไซเกิลแรก และ ครึ่งไซเกิลหลัง ไฟเอซีจะไหลผ่านคาปาซิเตอร์ได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความถี่ของไฟเอซีและ ค่าของตัวเก็บประจุ

• ถ้าความถี่ของไฟเอซี สูง จะไหลผ่านได้มาก ความถี่ต่ำจะไหลได้น้อย
• ถ้าคาปาซิเตอร์ค่ามากการเก็บประจุและคายประจุได้มาก ไฟเอซีก็ผ่านได้มาก
• ถ้าคาปาซิเตอร์ค่าน้อยการเก็บประจุและคายประจุน้อย ไฟเอซีก็ผ่านได้น้อย

การนำไปใช้ประโยชน์ของคาปาซิเตอร์

• จากการเก็บและคายประจุของคาปาซิเตอร์ สามารถนำมาใช้ประโยชน์มากมายเช่น การ กรองไฟดีซีให้เรียบ (Filter) การถ่ายทอดสัญญาณ และเชื่อมโยงระหว่างวงจร (Coupling) การกรองความถี่ (Bypass) การกั้นการไหลของกระแสไฟดีซี (Blocking) เป็นต้น

ชนิดของตัวเก็บประจุ

• ตัว เก็บประจุมีมากมายหลายชนิด มีชื่อเรียกต่าง กันออกไปตามลักษณะของโครงสร้าง และชนิดของสารที่นำมาทำเป็นไดอิเล็กตริก หรือ แบ่งออกได้ตามลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกันออกไปดังนี้

* ชนิดค่าคงที่ (Fixed Capacitor)
* ชนิดปรับค่าได้ (Variable Capacitor)

รูปด้านบนนี้ แสดงให้เห็นแบบของ Capacitor ที่อยู่บนเมนบอร์ดโน๊ตบุ๊ค

การวัดตัวเก็บประจุ

• การวัดตัวเก็บประจุ อาจทำการวัดได้โดยมีความแม่นยำมากขึ้น ถ้าได้มีการถอดออกจากแผงวงจรอิเล็คทรอนิคส์แล้ว  เพราะจะได้เป็นข้อสรุปจริงๆว่ากำลังวัดตัวเก็บประจุนั้นๆอยู่

วิธีการวัดโดยมิเตอร์แบบเข็ม

ก่อนทำการวัด  ให้ทำการช้อตขาของตัวเก็บประจุเข้าหากันก่อน เพื่อเป็นการคายประจุเดิมที่มีอยู่ในตัว

• ให้ตั้งมิเตอร์ไปที่ย่านการวัด Rx1 ใช้สายโพ๊ปสีดำและสีแดง แตะไปที่ขาของตัวเก็บประจุนั้นๆ จะเห็นว่าเข็มมิเตอร์จะสวิงไปทางด้านขวา
• ให้ทำการสลับสายโพ๊ปการวัด จากตำแหน่งแดงไปอยู่ตรงตำแหน่งดำ  และจากตำแหน่งสายโพ๊ปสีดำให้ย้ายไปแทนตำแหน่งแดง จะสังเกตุเห็นเข็มมิเตอร์สวิงขึ้นไปทางขวาและค่อยๆ หรือถอยกลับมาทางซ้ายของมิเตอร์ นั่นหมายถึงว่าตัวเก็บประจุนั้นใช้งานได้(ข้อสรุปประการหนึ่ง)
• หากการวัดทั้งสองครั้งตามข้างต้นนี้  เข็มมิเตอร์ขึ้นไปทางขวาสุด  นั่นแสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนั้นเสีย (เรียกว่าช้อตนะครับ) เพราะตามปรกติของมันการวัด  เข็มมิเตอร์จะไม่ขึ้นไปสุดแบบนั้น  ทิ้งอย่างเดียวครับเพื่อนๆ

วิธีการวัดโดยมิเตอร์แบบดิจิตอล

• การวัดโดยมิเตอร์ดิจิตอลจะกระทำได้ง่ายมากขึ้น เพราะจะสามารถทำการอ่านค่าของตัวเก็บประจุได้อย่างแม่นยำและถูกต้อง(ขึ้นอยู่กับมิเตอร์หลายๆยี่ห้อด้วยนะครับ) ค่าที่อ่านได้อาจมีค่าความคลาดเคลื่อน ขึ้นหรือลง  (ซึ่งเป็นปรกติของอุปกรณ์อิเล็คที่ต้องมีค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ในตัวบ้าง เพราะวัสดุที่นำมาใช้สร้างนั้นมีความแตกต่างกันไป ) สินค้าเกรดคุณภาพสูง ความคลาดเคลื่อนก็จะน้อยลงไปด้วยเช่นกันครับ

• รูปการเตรียมอุปกรณ์ มิเตอร์ดิจิตอล Fluke 115 ,Capacitor 1000 uF  และการปรับตำแหน่งย่านการวัดไปที่ตำแหน่งของ รูปสัญญาลักษณ์ของมิเตอร์  ซึ่งสำหรับ Fluke 115 นี้ เมื่อเลือกย่านการวัดมายังตำแหน่งของ Capacitor แล้ว จะต้องทำการกดปุ่มสีเหลืองด้านบน(ลูกศรชี้ ) 1 ครั้งด้วย เพื่อเป็นการเลือกการวัดมาที่ Capacitor สัญญาลักษณสีเหลือง (แต่ถ้าไม่กดเลือก จะทำให้เป็นการวัดในโหมดของ ไดโอด (รูปสัญญาณลักษณ์สีขาว) ซึ่งจะทำให้การวัดผิดพลาดนะครับ

• รูปด้านบนนี้  ให้เพื่อนสมาชิก ใช้มิเตอร์ แดงและดำ จับไปที่ขาของตัว Capacitor จากนั้นรอการประมวลค่าที่ได้  (ตัวเก็บประจุตามตัวอย่างมีค่าความจุ 1000 uF ค่าที่อ่านได้ 1019 uF ถือได้ว่า มิเตอร์มีความแม่นยำมาก และรวมถึงตัวเก็บประจุชนิดนี้ก็มีค่าความคลาดเคลื่อนน้อยมากน้อย (Fluke ซะอย่าง)

อาการเสียของตัวเก็บประจุ

• เท่าที่ตรวจพบเจอ? อาการเสียของตัวเก็บประจุจะมีอยู่หลักๆ คือ
• ค่าความจุลด? จากเดิมอาจมี 2200 ไมโครฟารัด อาจลดลงมาต่ำกว่ามาก ซึ่งทำให้การเก็บและคายประจุ ไม่ได้ผลดีสำหรับวงจรนั้นๆ
  
• ตัวเก็บประจุช้อต ขั้วบวกและ ลบ ช้อตถึงกัน? ซึ่งพบเจอได้มากในวงจรของโน๊ตบุ๊ค
  
• ตัวเก็บประจุ เสื่อมค่า เก็บความจุไม่อยู่
• ตัวเก็บประจุบวม? เน่า?? อันเนื่องจาก การทำงานที่หนักเกินไป? อาจเป็นคุณสมบัติของตัวเก็บประจุนั้นไม่เหมาะสมกับวงจรที่ใช้? จึงทำให้ตัวเก็บประจุทำงานหนักเกินไป เช่นค่าความจุ และโวลท์ ที่ไม่ได้ตามค่าที่ระบุไว้ที่ตัวของอุปกรณ์

  • ตัวเก็บประจุช้อต  จะมีผลทำให้มีการดึงกระแสไฟลงกราวด์ของวงจร  ทำให้การจ่ายไฟไม่สามารถไปเลี้ยงวงจรส่วนต่างๆ ได้

  • ตัวเก็บประจุเสื่อมค่า เน่า บวม แตก  มีผลทำให้การเก็บและคายประจุไม่มีประสิทธิภาพ? อาจพบเห็นในคอมพิวเตอร์ พีซี ที่จะมีอาการ เช่น การ Restart ตัวเอง , การแฮี้งค์ , การติด และดับ เองโดยไม่มีการสั่งงาน ฯลฯ