これらのモデルは3Dプリンテッドのコンデンサです！何に役立つのでしょうか？いい質問ですね。これはただの実験でしたが、STEMや入門物理学の授業のプロジェクトに面白いかもしれません。
デザインを見てみましょう。これらは2つのフィラメントを使用して3層で印刷されています。外側の2層はProtopasta電導性複合PLAでできており、これらはコンデンサプレートです。内部の層は、プレート間の絶縁体として機能する標準的なPLAでできています。
オリジナルのデザインは30×30 mmのプレート領域で、0.08 mmの層厚と100％のフィルで印刷されていました。まず、AMSでProtopastaフィラメントを選択してデザインを変更しました。絶縁体を作るには、Bambu Studioのペイント・バイ・ハイト機能を使用しました。最初に、中央層の1層をペイントしようと試みたのですが、オームメーターで測定したところ、プレート間に
オンラインの計算機や物理学の教科書を使用すると、厚さ0.16 mmの絶縁体で区切られ、相対誘電率が2.72(PLAの相対誘電率)の30×30 mmのプレートは約135 pFになることがわかります。LCRメーターで測定すると、151 pFになりました。この差は、絶縁層が一貫して0.16 mmではなく、空気層もあるためかもしれません。
LCRメーターは、いくつかの他の興味深いデータを提供します。コンデンサの直列抵抗は2.56キロオムです。これはコンデンサとしては高い値ですが、導電性フィラメントの導電性によるものです。それはワイヤーのように導電性ではなく、かなりの抵抗があります。
その後、XとYを300%拡大して90×90 mmのコンデンサを得ました(層数と層の高さは同じまま)。その結果、1120 pF(1.12 nF)のコンデンサになりました。これは、30×30 mmのコンデンサの9倍の面積になるので、151 pF×9＝1215 pFとなります。
その後、私は74HC14(シュミットトリガーインバータ)ベースの発振器を作りました。https://resources.pcb.cadence.com/blog/schmitt-trigger-oscillators-a-simple-square-wave-generator)Rには10万Ωの抵抗器を使用し、Cには3D印刷のコンデンサを使用しました。30×30のコンデンサでは35.6kHzの周波数が得られ、90×90のコンデンサでは12.4kHzの周波数が得られました。これは、オンライン計算機で示されるものとはかなり異なっています。主な違いは、私が使用した74HC14のヒステリシス閾値が典型的な2/3Vccからはほど遠いもので、0.5
ヒント：この回路を作成する際には、5つの未使用のインバータの入力を接地しておいてください。そうしないと、作成された方形波に奇妙な効果が発生するでしょう。
90×90では、タブとメインコンデンサ領域の間にわずかな問題がありました。それでも問題なく動作していますが、サポートを追加すると、導電性フィラメントが使用されコンデンサが短絡する可能性があります。