คาพาซิเตอร์

เดือนนี้ผมจะกล่าวถึงรายละเอียดของคาพาซิเตอร์ต่อจากฉบับที่แล้ว รวมถึงผลการทดสอบคาพาซิเตอร์รุ่นต่างๆ ซึ่งไม่ใช่ขนาดใหญ่ เพื่อให้ทราบถึงส่วนประกอบต่างๆ และประสิทธิภาพการทำงาน การรักษาโวลเทจ ค่าต่างๆ ได้จากการวัดโดยไม่อาศัยระบบชาร์จ ด้วยโวลเทจแบทเตอรีประมาณ 12 โวลท์มันสามารถรับกระแสจริงได้ แต่เมื่อระบบกำลังชาร์จโวลเทจ ของแบทเตอรีจะสูงมากกว่า 14 โวลท์ ESR จะสูงขึ้นกว่า 12 โวลท์ แต่จะตกลงอย่างเร็วมาอยู่ที่ 12 โวลท์ ภายใต้โหลดเป็นลักษณะของการชาร์จผิวหน้า เมื่อแอมพ์ดึงเพาเวอร์เป็นจำนวนมาก แบทเตอรีไม่สามารถส่งกระแสได้มากพอ จนกระทั่งมันตกลงมาที่ 12 โวลท์ เป็นเหตุให้ไฟกระตุก เมื่อเครื่องยนต์เดินอยู่ปกติ อัลเทอร์เนเตอร์จะชาร์จที่ 14.4 โวลท์ แต่เมื่อแอมพ์ดึงเพาเวอร์เป็นจำนวนมาก โวลเทจจะตกไปที่ 12 โวลท์ที่เป็นเช่นนี้เพราะ เรกูเลเตอร์ของอัลเทอร์เนเตอร์ จะตอบสนองช้ามาก แบทเตอรีไม่ได้อยู่ในเซอร์กิท จนกระทั่งโวลเทจตกลงมาอยู่ที่โวลเทจเซลล์ธรรมชาติ โดยค่าความต้านทานระบบเป็นค่าความต้านทานของอัลเทอร์เนเตอร์ และการเดินสายไฟ การปรับปรุงที่สำคัญในโวลเทจแบทเตอรี ด้วยคาพาซิเตอร์ ซูเพอร์คาพาซิเตอร์จะช่วยรักษาโวลเทจของระบบ ถ้าไฟหน้ากะพริบเพราะเบสส์ อุปกรณ์เครื่องเสียงอื่นๆ ของระบบจะมีผลกระทบไปด้วย การติดตั้งซูเพอร์คาพาซิเตอร์ใกล้กับแอมพ์ จะช่วยลดการไหลของกระแสจากหน้ารถไปหลังรถ จังหวะการไหลของกระแสไฟ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กอย่างมาก เป็นสาเหตุให้เกิดความเพี้ยนฮาโมนิคความถี่ต่ำกับสาย RCA ที่ไม่ได้มาตรฐาน สามารถวัดความเพี้ยนความถี่ต่ำที่เกิดจากสาย RCA ได้โดยการปล่อยกระแสเข้าไปในสายเพาเวอร์ ทั่วไปความเพี้ยนจะเพิ่มขี้นประมาณ 0.5 เปอร์เซนต์ บททดสอบ ทีมงานทดสอบในต่างประเทศ ได้ทดสอบกันในห้องแลบ โดยใช้คอนสแตนท์เคอร์เรนท์เพาเวอร์ซัพพลายของ AGILENT เพื่อวัดค่าคาพาซิแทนศ์ ในขณะที่ใช้ดิจิทอลสโตเรจสโคพของTEKTRONIX เพื่อแสดงผลการทดสอบ ทำให้เกิดเป็นไลน์เส้นตรงบนจอสโคพ ช่วยให้เกิดความแม่นยำสูง ในการวัดค่า ESR (EQUIVALENT SERIES RESISTANCE) โดยดิสชาร์จคาพาซิเตอร์ผ่านรีซิสเตอร์ 0.23 โอห์ม และแสดงอีกครั้งผ่านสโตเรจสโคพ XSTATIC SUPERCAP 100 คาพาซิเตอร์ขนาด 35 ฟารัด/16 โวลท์ แพคเกจของ XSTATIC มาในลักษณะของเบ้าหล่อพลาสติค ฉีดขึ้นรูปเป็นแชสซีส์ขนาดเล็กๆ ทำให้มีน้ำหนักเบามาก โดยหนักไม่ถึง 2 ปอนด์ที่ด้านบนจะมีขั้วบินดิงชุบทอง 2 ขั้ว อันหนึ่งเป็นขั้วลบ อีกอันเป็นขั้วบวก นอกเหนือจากนั้นไม่มีจุดอื่นให้ต่อได้อีก โครงสร้างภายในใช้คาพาซิเตอร์ 2.7 โวลท์ EDLC 100 ฟารัด จำนวน 12 ตัว ต่อเข้าด้วยกันในแบบอนุกรม/ขนาน ซึ่งไม่ได้ให้ค่ารวมเท่ากับ 1,200 ฟารัด เมื่อคุณต่อคาพาซิเตอร์เข้าด้วยกันในแบบอนุกรม ค่าโดยรวมจะเท่ากับค่ารวมของคาพาซิแทนศ์ หารด้วยจำนวนแบงค์ของคาพาซิเตอร์ ในทางกลับกัน เมื่อต่อในแบบขนาน ค่าคาพาซิแทนศ์จะเป็นผลคูณด้วยจำนวนของคาพาซิเตอร์ การต่อแบบอนุกรม/ขนานเป็นโครงสร้างเฉพาะ สำหรับคาพาซิเตอร์ EDLCที่สามารถรับได้ แม้จะมีไฟเลี้ยงแค่ 2-3 โวลท์ ต้องนำรีซิสเตอร์มาใช้ เพื่อแบ่งค่าโวลเทจให้เหมาะสม ระหว่างคาพาซิเตอร์แต่ละตัว การวัด ค่าเคอร์เรนท์ที่รั่วไหลได้ประมาณ 60 มิลลิแอมแปร์ ตามลักษณะการต่อใช้งาน เพราะมีกระแส ไฟเตรียมพร้อมหล่อเลี้ยงไว้ ดังนั้นจึงควรถอดคาพาซิเตอร์ออก ถ้าไม่ได้ใช้รถนานกว่า 2 สัปดาห์ SUPERCAP 100 ใช้สตริงของคาพาซิเตอร์ 6 ตัว มาต่อในแบบขนาน 2 ชุด แล้วจะได้ค่า 35ฟารัด จริงหรือ ? เราคำนวณโดยใช้สูตร แทนค่าใช้เคอร์เรนท์ซอร์ศคงที่ และวัดค่าเวลาที่เปลี่ยนแปลง 5 โวลท์ไปได้ 9.06 วินาที ด้วยการเข้าสูตรนี้ เราได้ค่า C เท่ากับ 35.9 ฟารัด โดยสรุปก็คือคาพาซิเตอร์ 35 ฟารัด (D หมายถึงช่วงเวลาที่เปลี่ยนแปลงไป) สูตร C = DTIMExCURRENT/DVOLTAGE ดิสชาร์จ และ ESR คืออะไร ? จริงๆ แล้ว มันไม่ค่อยมีสาระสักเท่าไร เมื่อวัดค่า ESR เราต้องดิสชาร์จผ่านรีซิสเตอร์ที่มีค่าต่ำมากๆ 0.23 โอห์ม ซึ่งค่านี้มีผลกับค่ารีซิสเตอร์ ทั้งการเดินสายและการต่อสวิทช์ การดรอพอย่างทันทีทันใดของโวลเทจ ไซเคิลทางด้านบนของกราฟเกิดขึ้นจาก ESR ในระหว่างที่ PULSE ช่วงต้น เคอร์เรนท์ดิสชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 60 แอมแปร์โดยการใช้กฎของโอห์ม วัดค่า ESR ได้ 37 มิลลิโอห์มหรือ 0.037 โอห์ม ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ www.batcap.net/supercap.htm ALUMAPRO C.A.P. 50 ขนาด 50 ฟารัด น่าทึ่งมากที่ตัวถังภายนอก ทำจากอลูมิเนียมฉาบด้วยอโนไดซ์ด์ซิลเวอร์ แผ่นเพลทอลูนิเนียมด้านบนพร้อมโลโก ที่มีแผ่นกาวยึดติดด้านหลัง จึงเลือกติดได้ตามต้องการด้านหนึ่งเป็นบลอคเหล็กปั๊มขึ้นรูป มีเทอร์มินอลชุบทอง ใช้ต่อกับแอมพ์ได้มากถึง 3 ตัว ที่ด้านบนของขั้วเทอร์มินอลยังมีไฟบอกสถานะ "CHARGING" และ "READY" อีก เมื่อเปิดเครื่องไฟ CHARGING สีเหลืองจะบอกให้รู้ว่าเครื่องกำลังชาร์จ เมื่อชาร์จได้ 3 ใน 4 ส่วน ไฟสีเขียวจะบอกให้รู้ว่า พร้อมใช้งานแล้ว ระหว่างเพาเวอร์เทอร์มินอล จะเป็นทริกเกอร์หรือขั้วต๊อกแต๊ก เพื่อใช้ต่อกับสายลีด เทิร์นออนรีโมท ต่อมาจากวิทยุหรือชุดจุดระเบิด 12 โวลท์ เมื่อปิดเครื่อง นอกจากไฟดับแล้วภายในของเทอร์มินอล ยังตัดขาดออกจากแบงค์ของคาพาซิเตอร์อีก ภายในตัวเครื่องมีรีเลย์ ทำงานเมื่อเปิดเครื่อง เพื่อกำจัดกระแสไฟรั่ว ดังนั้นจึงไม่ต้องกังวลเมื่อจอดรถทิ้งไว้นานๆ ทีมทดสอบไม่สามารถตรวจสอบภายในตัวเครื่องที่ซีลปิดสนิทได้ จึงไม่รู้ถึงเทคโนโลยีภายในรุ่นนี้ใช้คาพาซิเตอร์ EDLC คาร์บอนอัลลอย ชั้นเรียบ 100 ฟารัด 21 อัน โครงสร้างนี้ ส่งผลให้มีค่านำไฟฟ้าต่ำ ทำให้ค่าอิมพีแดนศ์ต่ำลงไปด้วย ด้วยสูตรคำนวณเดียวกัน วัดค่ารุ่นนี้15.7 วินาทีx20 แอมป์/7.0 โวลท์ ได้ตัวเลข 45 ฟารัด ค่าที่ได้ขาดหายไป 10 % ของสเปคที่ ALUMAPRO ระบุไว้ เป็นที่น่าสังเกตว่าเทคนิคการวัดค่าแบบนี้ อาจจะมีค่าผิดพลาดไป5-10 % วัดค่าดิสชาร์จไทม์ได้ 0.009 โอห์ม ESR นับว่าดีมาก ดูข้อมูลเพี่มเติมได้ที่ www.alumapro.com/cap.html