¡Estos modelos son condensadores impresos en 3D! ¿Para qué sirven? Buena pregunta. Fue solo un experimento, pero podría ser un proyecto interesante para una clase de STEM o de física introductoria.
Vamos a echar un vistazo al diseño. Están impresos utilizando dos filamentos y en 3 capas. Las dos capas exteriores son Protopasta PLA compuesto eléctricamente conductor - estas son las placas del condensador. La capa interior, es PLA básico para actuar como aislante entre las placas.
El diseño original era un área de placa de 30x30 mm e impreso con una altura de capa de 0,08 mm con un relleno del 100%. El diseño se cambió primero seleccionando el filamento Protopasta en el AMS. Para crear el aislador, utilicé la función de pintura por altura en Bambu Studio. Primero intenté pintar una capa, la capa central, pero esto no proporcionó un buen aislamiento ya que un ohmímetro
Utilizando calculadoras en línea, o tu libro de física, verás que las placas de 30x30 mm separadas por un aislante de 0,16 mm y con una permitividad relativa de 2,72 (la permitividad relativa del PLA) deberían ser alrededor de 135 pF. Cuando se mide con un medidor LCR, obtuve 151 pF. La diferencia puede deberse a que la capa aislante no es consistentemente de 0,16 mm, sino que
El medidor LCR proporciona algunos otros datos interesantes: el resistor en serie del condensador es de 2,56 kOhms. Esto es alto para un condensador, pero se debe a la conductividad del filamento conductor. No es conductor como un cable, sino que tiene una resistencia significativa.
Luego, escalé el X y el Y en un 300% para obtener un condensador de 90x90 mm (el número de capas y la altura de la capa siguieron siendo los mismos). Esto resultó en un condensador de 1120 pF (1.12 nF). Esto funciona ya que tiene un área 9 veces mayor que el condensador de 30x30 mm, por lo que debería ser 151 pF veces = 1215 pF).
Luego construí un oscilador basado en un 74HC14 (inversor de disparador de Schmitt) (https://resources.pcb.cadence.com/blog/schmitt-trigger-oscillators-a-simple-square-wave-generator) utilizando un resistor de 100k para R y el condensador impreso en 3D para C. El condensador de 30x30 dio una frecuencia de 35,6 kHz y el condensador de 90x90 dio una frecuencia de 12,4 kHz. Tenga en cuenta que esto es bastante diferente de lo que mostraría una calculadora en línea. La principal diferencia es que el 74HC14 particular que utilicé tenía un umbral de histéresis de alto nivel muy
Un consejo: Al crear este circuito, asegúrate de conectar a tierra la entrada de los 5 inversores no utilizados o obtendrás efectos extraños en la onda cuadrada creada.
Tenga en cuenta que el 90x90 tenía un pequeño problema al abarcar la brecha entre la pestaña y el área del condensador principal. Funciona bien y agregar soportes podría resultar en el uso de filamento conductor y cortocircuitos en el condensador.