UNIVERSIDAD DE SUCRE. PROGRAMA DE TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA INDUSTRIAL.
Carga y descarga del condensador – respuesta respuesta al escalón Arias Félix – González González Manuel - Romero Romero Rodolfo
En el siguiente informe se muestra un paso a paso de la práctica de laboratorio No. 1, (carga y descarga del condensador – respuesta al escalón) con sus respectivos resultados de los cálculos matemáticos correspondientes. En primer lugar se recibe toda la teoría en clase con respecto al tema; luego se hacen los cálculos de cada circuito y finalmente se comprueban esos cálculos en la práctica.
circuito fue empleado para analizar el proceso de carga de condensador. condensador.
Carga – descarga –
Se conecta el circuito a una fuente V1 (10v), se cierra el interruptor en t=o y se empieza a filmar en un Smartphone la forma en que va cargando el condensador, luego se construyó una tabla con dichos valores, los cuales se iban tomando cada 2 segundos hasta llagar a 60 y de esta forma construir la gráfica de carga del condensador la cual se muestra en la FIG. 2. (Los valores tomados y su gráfica, se muestran en el anexo del informe; debido a su tamaño. Tabla 1 y FIG 2, respectivamente.).
Palabras
claves:
escalón INTRODUCCIÓN Un condensador es un componente eléctrico el éctrico muy usado en la electrónica, capaz de almacenar energía en forma de voltaje y luego liberarla en un tiempo determinado, el tiempo de carga y descarga del capacitor está determinada por una constante de tiempo Tao ( la cual es el producto de R*C, cuanto más grande sea la resistencia; mayor será este producto el cual viene en segundos y la carga será más lenta. En los condensadores no puede haber un cambio abrupto de voltaje, por tanto éste ira cargando de forma gradual y no de forma instantánea, formando una curva de tipo exponencial.
FIG. 1. Cxto para carga del condensador.
Para el segundo ítem, se implementó en la protoboard, el circuito de la FIG. 3, que contaba esta vez de un capacitor con una resistencia en paralelo, para la descarga del condensador.
DESARROLLO En primer lugar se implementa en la protoboard, el circuito de la FIG. 1. El cual constaba de un capacitor con una resistencia en serie, esta con el fin de limitar la corriente que le llega al capacitor, este
FIG. 3. Cxto condensador.
para
descarga
del
Para el circuito de la figura anterior, se abre el interruptor en un tiempo t=o y se empieza a grabar la descarga del condensador hasta llegar a un tiempo de 60s, se toman muestras de voltaje a cada 2 segundos y se construye una tabla (tabla 2), con los datos de la tabla se realiza la gráfica de descarga del condensador (FIG. 4.) (la tabla 2 y FIG. 4, se pueden observar en el anexo del documento, debido a su gran tamaño).
poco y esto se debe a que en el condensador el voltaje no puede cambiar de forma abrupta, de lo contario la onda saliera de la misma forma como entra, en la FIG. 7. Se puede observar claramente la forma de onda que sale del condensador, y el la FIG. 8 se confrontan las dos formas de onda, para ver sus diferencias.
Finalmente se implementa el circuito de la FIG. 5, para este circuito se reemplazaba la fuente de 10V por un generador de señal y de esta manera analizar la respuesta completa del circuito.
FIG. 7. Carga y descarga del condensador. Se puede observar claramente que el voltaje no cambia de forma abrupta.
FIG. 5. Cxto respuesta completa. La onda introducida en este circuito es una onda cuadrada unipolar, para simular la respuesta completa del circuito, la onda introducida en el Cxto, se observa en la FIG. 6. FIG. 8. Confrontacion, señal de entrada, con la señal de salida del capacitor. ANALISIS DE RESULTADOS. Como el cxto de la FIG. 1 consta de una sola resistencia de 3.3K, y la constante de tiempo es el producto R x C, entonces: t= ∗
FIG. 6. Señal de entrada al circuito. La señal de entraba es cuadrada, pero al momento que sale del condensador se puede observar que esta forma cambia u
= 3.3 ∗ 2200 = 7,26S
Esta constante nos determina la velocidad de carga del condensador, a los 5 se considera que el condensador ya ha alcanzado gran parte de la carga, esto lo podemos confirmar en la Tabla 2, donde se observa que a los 36,2s el condensador ya ha alcanzado 9,76v (estos 9,76v corresponden a 5T). V(0) en el condensador es igual a 0v ya que el interruptor del circuito se encontraba abierto y el voltaje V(∞) del condensador es igual a 10v que es
el voltaje de la fuente, ya que están en paralelo, por tanto la expresión teórica seria: V(∞) + (V(t0) − V(∞)) (.)/
10v+ov-10e — 0.1377t Para el circuito de la FIG. 3. El V0 es igual a 10v ya que el condensador se encuentra cargado a 10v, por lo tanto este es Vo y el = 7,26s V(t)=10e-0,1377t Para el cxto de la FIG. 5. Se empleó el generador de señales, para esto, había determinar la frecuencia de la señal de entrada, esto se hizo con la siguiente formula. = , donde T es el periodo, pero en este caso T es igual al ; ( =R*C = 1k * 0.47uF = 470uS) de esta forma tenemos: = 47 = 212.33 y esta es la frecuencia de la señal de entrada. CONCLUSIÓN. Con esta práctica se comprueba que cuando se conecta un condensador descargado a un generador de voltaje constante V, el condensador adquiere una carga proporcional a ese voltaje, el tiempo de carga del condensador está determinado por una constante de tiempo thao. La resistencia del circuito FIG. 1. No influye en la carga final del condensador, pero si influye en la velocidad de la carga.
Cuando los terminales de un condensador cargado se unen, este se descarga circulando una corriente que disminuye exponencialmente como en la carga, para esto se utiliza una resistencia que por lo general es de un valor muy alto.
