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Notes pratiques sur les condensateurs fixes
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Identification des Condensateurs :
3. - IDENTIFICATION DES CONDENSATEURS FIXES
Chaque condensateur est caractérisé par un marquage qui regroupe les caractéristiques électriques de fonctionnement exprimées sous forme d'un code alphanumérique ou de couleurs comme celui des résistances.
Selon les normes internationales, plus ou moins suivies par les fabricants de composants électroniques, chaque condensateur doit disposer du marquage suivant :
Capacité nominale en pF, nF ou µF (l'unité peut être omise), Tension de service nominale en volts, Tolérance sur la valeur de la capacité en %, Sigle du type de condensateur, Sigle du constructeur, Date de fabrication.
Les deux premières données (capacité et tension de service nominale) sont toujours précisées tandis que les autres ne le sont pas clairement ou pas toujours indiquées.
Sur les condensateurs électrolytiques, en plus des sigles de polarité, est reportée la gamme de températures admise pour leur emploi alors que la tolérance très large est absente.
Voici quelques exemples que l'on peut trouver sur le corps des composants :
En clair : 470 pF - 160 V - 5 % ; 22 nF - 630 V - 10 % ... En code alphanumérique : 470 J ; 022 K 630 ... En code couleurs : jaune, violet, marron, vert ; rouge, rouge, orange, blanc, bleu ... En code mixte (alphanumérique et couleurs) : 470 J avec bande rouge ; 0,022 K avec bande noire ...
La tendance aujourd'hui consiste à éliminer du marquage tout ce qui n'est pas indispensable et à garder les données les plus importantes des condensateurs. Beaucoup de constructeurs éliminent donc du marquage les symboles des unités de mesure (pF, nF, µF, V, %) ainsi que le zéro qui précède la virgule ou le point. Dans ce cas, cependant, la valeur de la capacité est toujours sous-entendue en microfarads.
Par exemple, un condensateur de 0,047 µF - 630 V - 10 % peut être marqué de la façon suivante :
Lorsque la tolérance du condensateur est de ± 20 %, Elle n'est généralement pas indiquée ; donc un condensateur de 0,1 µF.400 V. 20 % peut être marqué simplement .1 / 400.
Le marquage en code alphanumérique est très répandu, mais il est d'interprétation plus difficile car il utilise des sigles pour indiquer les données du condensateur : la tolérance et pour les condensateurs céramiques : le coefficient de température.
Sur la figure 20, un tableau représente le code de marquage des condensateurs céramiques, tubulaires et à disque selon I.E.C. (International Electrotechnical Commission) qui s'occupe de la normalisation internationale des composants produits par plusieurs industries.
Voyons maintenant avec quelques exemples comment il est possible de procéder à la lecture de ce tableau ci-dessous.
1er exemple :
Condensateur marqué : 2K7 PG
On commence tout d'abord par la valeur de capacité, qui d'après le multiplicateur K = 1 000 qui constitue la virgule, sera de 2,7 x 1 000 = 2 700.
Cette valeur comprise entre 1 000 et 10 000 sera exprimée en pF, donc la capacité du condensateur sera de 2 700 pF.
Les deux lettres P et G indiquent respectivement les tolérances et le coefficient de température.
La lettre P, repérée dans la première colonne du tableau, correspond à une tolérance de + 100 % - 0 % dans la troisième colonne alors que la lettre G (première colonne) définit le coefficient de température -150 x 10-6 /°C (quatrième colonne) qui peut aussi être exprimé par le code N150.
On aura donc :
2K7 PG = 2 700 pF ; + 100 % - 0 % ; - 150 x 10-6 /°C (N150)
2ème exemple :
Condensateur marqué : 100 JN
100 indique évidemment la valeur de capacité exprimée en pF (100 pF).
La lettre J (première colonne) indique la tolérance qui est ici de ± 5 % car la valeur de la capacité est supérieure à 10 pF.
La lettre N (première colonne) indique enfin le coefficient de température (quatrième colonne) égal ici à - 750 x 10-6 /°C (N750).
On aura donc :
100 JN = 100 pF ± 5 % ; - 750 x 10-6 /°C (N750)
3ème exemple :
Condensateur marqué 4.7 BC.
4,7 est la valeur de la capacité en pF soit 4,7 pF.
La lettre B (première colonne) indique la tolérance du condensateur : ici ± 0,1 pF (deuxième colonne) car la valeur du condensateur est inférieure à 10 pF.
La lettre C indique le coefficient de température (quatrième colonne) égal à 0. Dans ce cas, le condensateur ne présente aucune variation de capacité en fonction de celle de la température.
On aura donc :
4.7 BC = 4,7 pF ± 0,1 pF ; (NP0)
Dans le tableau de la figure 21 est donné le code prévu par les normes EIA (Electronic Industries Association) pour les condensateurs céramiques à disque.
Quelques exemples sont reportés ci-dessous pour une interprétation correcte du code EIA.
1er exemple :
Condensateur marqué .1 MUIG
L'inscription .1 indique la valeur de capacité en µF car selon ce qui a été dit précédemment, le sigle .1 représente la valeur 0,1 µF.
La lettre majuscule M (première colonne) indique la tolérance qui devra être lue dans la troisième colonne, du moment que la valeur de la capacité est supérieure à 10 pF ; elle correspondra donc à ± 20 %.
Le sigle UIG (septième colonne) correspond enfin au coefficient de température - 80 x 10-6 /°C, lu dans la huitième colonne.
On aura donc :
.1 MUIG = 0,1 µF (100 nF) ± 20 % ; - 80 x 10-6 /°C
2ème exemple :
Condensateur marqué 6p8 D COG.
L'inscription 6p8, où la lettre "p" remplace la virgule, indique la capacité du condensateur exprimée en pF, qui est donc de 6,8 pF.
La lettre D (première colonne) indique la tolérance qui devra être lue dans la deuxième colonne car le condensateur a une capacité inférieure à 10 pF : ± 0,5 pF.
Enfin, le sigle COG (septième colonne) indique un coefficient de température nul (huitième colonne). Dans ce cas aussi, la variation de température ne détermine aucun changement de la valeur capacitive.
On aura donc :
6p8 D COG = 6,8 pF ± 0,5 pF ; (COG = 0)
Dans le tableau de la figure 22 est reporté un code de marquage très utilisé par les fabricants japonais et qui concerne non seulement les condensateurs céramiques mais aussi les condensateurs en polyester. Sa lecture ne présente pas de difficulté particulière, car il suffit de se rappeler que le troisième chiffre indique le nombre de zéros à ajouter aux deux premiers chiffres pour reconstituer la valeur de la capacité alors que la lettre indique la tolérance.
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Les exemples reportés dans le tableau ci-dessus suffisent à expliquer le marquage.
Le tableau de la figure 23 qui se situe en bas de cette page se réfère à un autre code, utilisé pour marquer les condensateurs céramiques et polyester ; comme on peut le constater, il s'agit d'un code entièrement constitué par des bandes de couleurs. Pour pouvoir l'utiliser, il est tout d'abord nécessaire de définir la forme du condensateur dont on dispose.
On la repère sur les dessins reportés au-dessus du tableau pour déterminer la bande de couleur qui correspond à la colonne en question.
Voyons à présent quelques exemples d'application de ce code en sachant que la deuxième colonne concerne seulement les condensateurs céramiques à disque et tubulaires et la septième colonne seulement ceux à polyester.
1er exemple :
Condensateur polyester marqué avec les couleurs rouge - violet - orange - noir - jaune.
1ère bande : rouge (1ère colonne) = 2 (3ème colonne),
2ème bande : violet (1ère colonne = 7 (4ème colonne),
3ème bande : orange (1ère colonne) = x 1 000 (5ème colonne).
On obtient ainsi :
27 x 1 000 = 27 000 pF
4ème bande : noir (1ère colonne) = ± 20 % (6ème colonne) car C = 27 000 pF (> 10 pF). Le symbole graphique ">" signifie "plus grand que..." alors que le symbole "≤" indique "inférieur ou égal à ...".
5ème bande : jaune (1ère colonne) = 400 V (7ème colonne).
On aura donc :
27 000 pF (27 nF) ± 20 % - 400 V
2ème exemple :
Condensateur céramique "tubulure" marqué avec les couleurs marron - orange - blanc - noir - vert.
1ère bande : marron (1ère colonne) = - 33 x 10-6 /°C (2ème colonne),
2ème bande : orange (1ère colonne) = 3 (3ème colonne),
3ème bande : blanc (1ère colonne) = 9 (4ème colonne),
4ème bande : noir (1ère colonne) = x 1 (5ème colonne).
On obtient donc :
39 x 1 = 39 pF
5ème bande : vert (1ère colonne) = ± 5 % (6ème colonne ; C > 10 pF).
On aura donc :
39 pF ± 5 % ; - 33 x 10-6 /°C
3ème exemple :
Condensateur céramique à disque, marqué avec les couleurs : noir - bleu - gris - blanc - marron.
1ère bande : noir (1ère colonne) = 0 (coefficient de température, 2ème colonne),
2ème bande : bleu (1ère colonne) = 6 (3ème colonne),
3ème bande : gris (1ère colonne) = 8 (4ème colonne),
4ème bande : blanc (1ère colonne) = x 0,1 (5ème colonne).
La valeur sera donc :
68 x 0,1 = 6,8 pF
5ème bande : marron (1ère colonne) = ± 0,1 pF (6ème colonne ; C ≤ 10 pF).
On aura donc :
6,8 pF ± 0,1 pF ; (coefficient de température nul).
Pour les condensateurs en polystyrène, on utilise le code des couleurs et littéral reporté dans le tableau de la figure 24.
L'interprétation de ce code ne présente pas de difficulté particulière car la valeur de la capacité est exprimée en pF, la tolérance et la tension d'isolement (seulement pour les condensateurs de 1 000 Vncc) sont indiquées en clair.
Les lettres qui figurent dans la première colonne se réfèrent à la tolérance du composant quand elle n'est pas indiquée en clair, tandis que l'éventuelle bande de couleur (2ème colonne) est relative à la tension de service quand elle est différente de 1 000 Vncc.
Les exemples reportés dans la table sont suffisamment explicites pour l'interprétation du code.
Voyons maintenant comment on doit considérer les données reportées dans le tableau de la figure 25 utilisées par certains constructeurs pour marquer les condensateurs de type céramique.
Ces condensateurs présentent une bande de couleur sur le haut du corps indiquant le coefficient de température (3ème et 4ème colonne). La valeur de la capacité est inscrite en clair sur le corps du composant, la lettre "p" ou "n" remplace la virgule pour indiquer respectivement les pF ou les nF.
Voyons quelques exemples :
P68 = 0,68 pF,
4p7 = 4,7 pF,
33p = 33 pF,
n15 = 0,15 nF = 150 pF,
2n2 = 2,2 nF = 2 200 pF,
39n = 39 nF.
Pour mieux se rendre compte de la méthode adoptée pour l'interprétation correcte du code, on peut voir les exemples reportés dans le tableau de la figure 25.
Sur la figure 26, on a indiqué le code utilisé pour le marquage des condensateurs électrolytiques au tantale.
Pour interpréter convenablement le code, il est nécessaire de bien orienter le condensateur en se référant au point de couleur qui renseigne sur la polarité du composant (7ème colonne).
Ce point indique le multiplicateur (4ème colonne) qu'il faut utiliser pour établir la valeur correcte de la capacité désignée par les bandes de couleur correspondant aux première, deuxième et troisième colonne.
Les exemples reportés dans le tableau sont suffisamment explicites, mais il faut cependant préciser que certains fabricants de ce type de condensateurs adoptent le marquage en clair.
3. 1. - NORMALISATION
DES VALEURS
Comme les résistances, les condensateurs n'existent pas dans toutes les valeurs et les fabricants, pour des raisons économiques et de commodité, produisent ces composants dans des séries de valeur qu'il convient de connaître.
Les valeurs des condensateurs de production courante sont appelées valeurs standards ou valeurs normalisées.
Dans le commerce, nous trouvons facilement et à un coût modéré ces valeurs de composant. Chaque fabricant choisit sa propre série de valeurs normalisées selon les possibilités de production et la demande. On cherche cependant à éliminer cette tendance en normalisant, sur l'échelle nationale et internationale, des séries de valeurs pour faciliter la maintenance des appareils de toutes marques et rendre la production plus économique.
Autrefois, la série décimale était très utilisée pour exprimer la valeur des résistances ou des condensateurs : 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou 1 000, 2 000, 3 000... (en ohms pour les résistances, en picofarads pour les condensateurs). Cette série de valeurs présentait cependant un inconvénient, spécialement en ce qui concerne le recouvrement entre une valeur et la suivante pour une tolérance précise.
Actuellement, on tend à fabriquer des résistances et des condensateurs avec d'autres séries de valeur comme le montre le tableau de la figure 27.
Ces séries sont appelées (selon la norme I.E.C.) E6, E12, E24, E48 parce que les valeurs comprises dans une décade (entre 10 et 100) sont respectivement au nombre de 6, 12, 24, 48 ; en réalité, les valeurs sont données par une suite géométrique (mathématiques) de raison :
On remarque que selon le pourcentage de tolérance, on obtient plus ou moins de valeurs nominales : plus la tolérance est étroite, plus le choix de valeurs existantes dans la série est grand.
Il existe d'autres suites de valeurs réservées à un usage plus spécifique (professionnel) : la série E96 (tolérance ± 1 %) et la série E192 (tolérance ± 0,5 %) qui comprennent 96 et 192 valeurs nominales par décade.
3. 2. - NOTES
PRATIQUES SUR LES CONDENSATEURS FIXES
Lors du remplacement d'un condensateur, il est impératif de tenir compte non seulement de la valeur de la capacité mais aussi de la tension de service. En effet, on pourra remplacer un condensateur par un autre ayant une tension de service supérieure avec la même valeur de capacité mais pas l'inverse. Par exemple, un condensateur de 100 nF / 25 V peut être remplacé par un autre de 100 nF / 50 V si la place le permet.
Les condensateurs électrolytiques doivent être stockés dans un local sec et frais (t° ≤ 25°) afin d'éviter qu'ils sèchent (perte de l'électrolyte). Si la période de stockage a été particulièrement longue, il est conseillé de les reformer avant utilisation. Ce traitement consiste à soumettre les condensateurs, pendant quelques minutes, à une tension continue inférieure à celle de service marquée sur le boîtier du composant (environ la moitié).
Comme pour les résistances, il est possible de recourir aux liaisons série ou parallèle de plusieurs condensateurs pour obtenir des valeurs de capacité et de tensions de service déterminées.
Dans un montage série de condensateurs, il faut savoir que la tension de service de chaque condensateur s'additionne.
Ainsi par exemple, si nous avons trois condensateurs de même valeur 3,3 nF / 250 V montés en série, la tension globale pouvant être supportée par le groupement est de 250 V x 3 = 750 V avec une capacité équivalente de 1,1 nF (3,3 nF / 3).
Mais il faut bien se rappeler qu'en faisant une liaison en série de condensateurs de même valeur nominale avec des tolérances larges et des résistances de fuite différentes (exemple : condensateurs électrolytiques), la tension appliquée au groupement série ne se partage pas en parties égales aux bornes de chaque condensateur. Il est donc souhaitable de s'en tenir à une tension maximale égale à la tension de service la plus faible. Il est conseillé pour cela de relier toujours en parallèle sur chaque condensateur en série (électrolytique surtout), une résistance de valeur élevée de façon à assurer une répartition égale de la tension aux bornes des deux condensateurs (figure 28).
4.
- LES CONDENSATEURS VARIABLES
Les condensateurs variables diffèrent des fixes par le fait qu'on peut modifier leur valeur capacitive au moyen d'un mouvement mécanique (en général, par rotation) assuré par un axe de commande.
Un condensateur variable est formé par une partie fixe, appelée stator, et par une partie mobile appelée rotor ; ces deux parties sont électriquement isolées l'une de l'autre par un diélectrique.
En tournant la partie mobile, on fait varier la capacité du condensateur de la valeur maximale à la valeur minimale ou inversement. Quand les lames mobiles qui constituent le rotor s'intercalent entre celles qui lui sont fixes et qui constituent le stator, on obtient la capacité maximale du condensateur variable. A l'inverse, lorsque les lames mobiles sont sorties du stator, on obtient une capacité résiduelle qui dépend du système mécanique.
La forme des lames est particulièrement importante car elle influence beaucoup les caractéristiques du condensateur.
La figure 29 illustre les différentes lois de variation possible (capacité, longueur d'onde, fréquence) des condensateurs variables en fonction de la position des lames mobiles par rapport à celles qui sont fixes.
La figure 30 ci-dessous représente un condensateur variable à air à une seule cage. Il est constitué par un groupe de lames métalliques mobiles solidaires d'un axe de commande qui constituent le rotor. Celui-ci est relié électriquement au châssis tandis que le stator en est isolé par un support céramique. La valeur de la capacité varie entre 10 pF et 500 pF et dans les récepteurs de radio courants, le condensateur variable est à deux cages (ou double). La capacité des deux cages peut être identique ou différente l'une de l'autre selon les exigences qui varient d'un récepteur à l'autre.
Sur la figure 31-a, est représenté le type de condensateur qui a deux sections égales avec une capacité variable de 15 pF à 450 pF.
Pour les condensateurs de type courant, l'angle de rotation de l'axe de commande est environ 180° alors que d'autres disposent d'un démultiplicateur (figure 31-b) qui permet d'effectuer un angle de rotation de l'axe de commande supérieur à 500°, on obtient ainsi une plus grande précision de la valeur capacitive.
Certains condensateurs variables disposent parfois de vis de réglage qui permettent de faire varier la capacité minimale dans certaines limites. Ces vis de réglage sont de petits condensateurs variables appelés "trimmers".
Les trimmers se règlent uniquement au moment de la phase de mise au point d'un appareil et cette procédure porte le nom de tarage.
Il existe aussi des condensateurs "papillon" (figure 32-a) qui ne sont généralement pas utilisés dans les récepteurs courants et qui ont des capacités maximales de 6 pF, 10 pF et 20 pF.
Pour des circuits particuliers, on a parfois besoin de condensateurs à trois cages (figure 32-b) avec des capacités égales ou différentes selon les besoins.
Dans les récepteurs de radio portables et transistorisés, les condensateurs variables miniatures trouvent un large emploi ; ils sont aussi appelés condensateurs à diélectrique mixte, car entre les armatures et le matériau isolant solide (généralement en polythène), il existe toujours des espaces d'air ; donc, le diélectrique est constitué de polythène et d'air.
Sur la figure 33-a est illustré un condensateur variable miniature à air avec une capacité allant de 4 pF à 124 pF ; pour les deux sections (cages), le diélectrique utilisé est du polyéthylène. Le condensateur variable à diélectrique solide reporté sur la figure 33-b est de dimensions plus grandes et a une section (cage) dont la valeur capacitive est comprise entre 8 pF et 130 pF alors que l'autre a une capacité se situant entre 7,5 pF et 39 pF.
4. 1. - LES TRIMMERS
Les trimmers sont des condensateurs ajustables utilisés séparément ou en parallèle avec les condensateurs variables pour le réglage (tarage) des appareils.
Ils sont réalisés avec des diélectriques à air, au mica ou en céramique.
Sur la figure 34-a, est représenté un trimmer à air de 1,5 à 30 pF avec réglage par vis, sur la figure 34-b, sont illustrés par contre deux trimmers à cuir de valeur identique 1,5 à 30 pF montés sur un support approprié par une fixation mécanique.
Le trimmer au mica représenté sur la figure 34-c, a une variation de capacité plus grande, comprise entre 10 pF et 150 pF.
Sur les figures 34-d, 34-e et 34-f, sont illustrés trois types de trimmers céramiques, caractérisés par des dimensions réduites et par une faible variation de la capacité (2 à 8 pF) ; on les utilise dans les circuits hautes fréquences. Ces trimmers sont ajustés grâce à une vis que l'on actionne avec un petit tournevis (figures 34-d et 34-f) ou en faisant coulisser un manchon le long du corps du condensateur (figure 34-e).
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