02.25 玩具中4.5V直流小電機上有個104的小電容,問這個小電容的作用是什麼?

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在玩具小車上常常見到在一個微型直流電機電源接線端子兩旁都並接了一個104的瓷片電容,那麼這個瓷片電容是有什麼作用呢?如果不加104的電容又會如何?我們就真對這兩個問題來回答一下。

並聯瓷片104電容對內部控制電路的作用

在直流微型電機兩端並接一個0.1微法的瓷片高頻電容的主要目的有兩個方面,我們知道電機是電感性負載,直流電機在高速運轉時會產生比較高的諧波,這種高次諧波會對電機控制板中的電子元器件引起干擾,嚴重時會影響電路控制板的正常工作,比如一些用微控制器(MCU)進行控制的電動玩具,微控制器(MCU)的抗干擾能力比較弱,如果電機高速運轉時產生的高次諧波對微控制器(MCU)進行干擾,那麼就會使微控制器(MCU)失靈,無法進行正常工作。當在電機兩端加裝了一個0.1微法的電容就可以濾除“吸收”掉這些高次諧波,從而使電路板能夠正常工作,這是一個方面。

還有一個方面就是由於還是電感性負載的原因,當用三極管或者電機驅動芯片控制時,在微型直流電動機停止的瞬間會在電機繞組兩端感應出很高的反向電動勢,它有可能會擊穿三極管或者損壞電機的驅動芯片,造成電路板的故障。因此用電容吸收感生電壓的高峰,可以起保護作用。有時還會串聯一個電阻,進一步消耗電磁振盪能量。如下圖所示,有時還可以見電容一端直接焊在電機殼上的這種連接方式。

並聯瓷片104電容對外部的作用

這個瓷片電容的加裝,還可以防止電機產生的高次電磁波對外部其它一些電子設備的干擾。如果去掉這這隻電容,在使用玩具時就會對近距離的收音機機、藍牙耳機、功放機等電子設備有一些干擾。我在小時候拿收音機放在正在運轉的直流小電機附近,發現會聽到喇叭有滋滋聲,那時候就知道這個瓷片電容具有防干擾功能了。這個磁片電容對電機本身沒任何作用,主要防止碳刷產生的高頻諧波竄入其它電路,主要是防止影響其它電子設備。

去掉瓷片電容的影響

去掉瓷片電容不影響電機的正常運轉,但作為玩具可分為兩類,一類出口,一類內銷,出口執行的是歐洲標準,有嚴格要求的EMC電磁兼容標準,所以必須要加裝,但在國內執行的是國標CE認證對電磁兼容沒那麼嚴格,但也常常能夠見到也用了瓷片電容。

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小時候對這個印象非常強,小夥伴們當時都收集這種小電機,有的電刷斷了還自己那銅片自己做,感覺真的挺好玩,當時的普通玩具上沒有這個104電容,高端的玩具才有,當時的印象就是有電容的電機用手推動起來能夠帶動車上的發光二極管,沒有這個104的基本沒啥效果,所以當時就認為有這個104的可以發電,現在回味起來印象頗深,童年挺好。



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直流電機上並聯的104電容用於消除直流電機轉動時產生的干擾

玩具中4.5V直流小電機是有刷的直流電機,轉動時,電極和換向片不斷換向接觸,會產生高頻的噪聲和火花。104電容可以有效的消除這些火花和高頻的噪聲。除了用104小電容,有時候我們還會串聯一個色環小電感。

104的小電容容量多少?為什麼要焊在直流小電機上?

104=10*10^4=100000pF=0.1uF,所以104小電容的容量是0.1uF

小電容離噪聲源越近,消除噪聲效果越好。因為高頻的噪聲和火花是由直流小電機的換向片產生的,所以直接把小電容焊在電機的電極上離噪聲源是最近的。

為什麼用104電容?用其它的不行嗎?

不同容量的電容用於消除不同頻率的噪聲,10uf的適用1000HZ以下,1uf適用1KHZ到10KHZ,0.1uf適用10KHZ到100KHZ。

玩具直流小電機的轉速一般是10000轉以上,產生的噪聲是10KHZ以上,所以需要選擇0.1uf的小電容來消除噪聲和火花。

這裡特別說明一下,轉速10000轉是指10000轉/每分鐘。而產生的噪聲並不是簡單的10000/60。10000/60只是機械切換產生產基礎噪聲頻率,不同的電機結構和設計所產生的電磁噪聲也是不同的,在轉動過程會倍頻為高頻噪聲。

當然這個不是絕對的,我們在設計玩具產品的時候需要根據實際應用選擇最合適的小電容。

把104電容去除,玩具電機還轉動嗎?

把104電容去除,其實對玩具電機的轉動是沒有任何影響的,一樣可以正常的使用,但你會發現干擾明顯增大,最簡單的方法就是拿個收音機靠近電機試試!

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我們在修理一些電子玩具時,經常會看到直流小電機兩端並聯有一個0.1μF的瓷片電容(見下圖),有的好奇心強的電子愛好者還會試著將該電容拆下看看有沒有什麼影響,結果小電機照樣可以轉動,那電機兩端並聯的0.1μF的瓷片電容究竟有何用呢?下面我們就來介紹一下這個小電容的作用。▲ 小電機兩端並聯的0.1μF瓷片電容。

我們知道,電子玩具用的電機一般為直流電機,這種電機轉子在轉動時,與接觸的換向片之間會產生電火花及一些高頻干擾信號,為了防止這種干擾通過電機電源線串入供電電路,影響與電機共用一組電源的其它電路的正常工作,通常在直流電機兩端並聯一個0.1μF左右的瓷片電容來濾除這種干擾。由於直流電機產生的這種干擾頻率較高,故選用0.1μF的電容足可以了。▲ 電機干擾濾波電路。

在直流電機兩端並聯一個濾波電容後,電機內部產生的各種高頻干擾大部分被濾波電容旁路掉,從而減小了對電機控制電路的影響。順便說一下,若電機控制電路很簡單,沒什麼控制IC,那麼電機兩端的這個電容省略不用,也不會對電路產生什麼影響。


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在很多的電動兒童小玩具中,特別是迷你的兒童玩具遙控車中,都會用到下圖所示的130小馬達。而在這種馬達上都會並聯一個無極性的104(0.1uf)瓷片電容,這個電容主要起抗干擾的作用。

▲兒童玩具最常用的130馬達

加104瓷片電容作用

這種小的130馬達結構比較簡單,它的結構是恆磁場中間放一隻繞有線圈的轉子。

▲130馬達的內部結構

基本上都是在衝壓的硅鋼片上繞三組線圈,線圈的六個引出點固定在轉子軸上的三個換向片上,通過碳刷片與電源接通。碳刷不動與高速旋轉的換向片接觸,會產生轉子每轉動一圈三次的電火花。


▲兒童玩具馬達上並聯的瓷片電容

這些火花產生的高頻干擾,不僅影響馬達的正常工作,也是順著電源電路干擾其它部分電路的正常工作。例如一個遙控小汽車,它的內部不僅僅包括了馬達的供電電路,它還包括了遙控接收電路、控制轉向和速度的電路,這些高頻諧波都會干擾電路正常工作。

而如果在這個小馬達上並上這個104瓷片無極性電容。對於這些高頻諧波來說,幾乎是短路了,自然就消耗了。

特別是一些歐美國家,他們對這些要求特別的嚴格。如果不去並聯這個電容消除運轉過程產生的高頻干擾,那麼這個產品的EMI指標就達不到歐盟的規定值,也就是歐盟會拒絕你銷售這種產品。

不用這個電容,在我國也達不到我國的3C認證標準。但是目前來說,只有出口的玩具才會使用這個電容,國內的來說大部分還是沒有安裝這個小玩意。這是因為國內市場魚龍混雜,雜牌以及無商標的居多,很少去用這種馬達屏蔽干擾。像一些名牌玩具,它仍舊會使用,畢竟一分價錢一分貨。

以上就是筆者對於這個問答的理解,如有錯誤和不足之處歡迎您的指出,我們互相探討。


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這個電容的作用就是消除電機轉動時 電機電刷產生的火花干擾,直白的說一下,就是電機加上這個電容器用來減少對別的用電設備(例如 電視 收音機等等)的干擾程度


順其自然17852642


有這玩意兒的馬達不是好馬達!有句老話:功夫不夠配置來湊


小河裡的大河馬


小時候拆過,還真沒這個電容,原來是消除噪音的。


用戶6998287155


濾波作用。


時間同步


使用的是有刷電機。

有刷電機轉動時,電刷與整流片之間會發生火花,對其它用電設備造成干擾。此電容可以減少這種干擾!


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