Qué es el medidor de capacidad: circuito y funcionamiento

Para medir la capacidad se utiliza un aparato como el condensador. Este instrumento fue inventado por Ewald Georg Von Kleist (10 de junio de 1700) y Pieter Van Musschenbroek (16 de marzo de 1692) en 1975. Los componentes utilizados para diseñar la capacidad se llaman condensadores, que pueden utilizarse en casi cualquier dispositivo electrónico para almacenar carga eléctrica. Un condensador con una gran capacidad almacena más carga. Hay diferentes tipos de medidores de capacidad que permiten medir directamente la capacidad entre 0,1 picofaradios y 20 microfaradios. La unidad para medir la capacidad es el faradio, representado por la letra "F". Hay varios métodos para medir la capacidad, pero el más preciso es el método del puente. Este artículo ofrece una visión general del medidor de capacidad.


Índice de Contenido
  1. ¿Qué es el medidor de capacidad?
    1. Principio de funcionamiento del medidor de capacidad
    2. Circuito para medidor de capacidad lineal con 555IC
    3. Tiempo de encendido y apagado de los gráficos
    4. Mantenimiento del medidor de capacidad
    5. Características
    6. Medidor de capacidad digital Especificaciones
    7. Ventajas
    8. FAQ

¿Qué es el medidor de capacidad?

Definición: Los condensadores son componentes básicos muy comunes en cualquier dispositivo electrónico; es un componente electrónico pasivo de dos terminales que puede almacenar energía en el campo eléctrico y la capacidad del condensador es la capacitancia. El medidor de capacidad es un tipo de instrumento de prueba electrónico que se utiliza para medir el condensador en faradios. Hay varios métodos para medir la capacidad, pero el más preciso es el método del puente.

Principio de funcionamiento del medidor de capacidad

La tensión de excitación de referencia se aplica a la capacidad medida. En la siguiente figura, la capacitancia desconocida es amplificada por el amplificador. El diagrama de bloques del medidor de capacidad se muestra en la siguiente figura.

Diagrama de bloques de un medidor de capacidad

El diagrama de bloques de un medidor de capacidad (CM) consta de un amplificador, una capacidad desconocida, un generador de tensión de referencia, un reloj de referencia, un multiplexor, un amplificador y generadores de carga, un integrador y un comparador. El amplificador de carga, el generador de carga X16 y el generador de carga X1 se suman y se envían al integrador.

La salida del integrador se alimenta al comparador, que controla el integrador y controla los generadores de carga X1 y X16 para mantener la salida del integrador a 0V. Tanto el generador de excitación como el generador de carga X1 utilizan una referencia de tensión.

Circuito para medidor de capacidad lineal con 555IC

El CI temporizador 555 se utiliza para generar ondas cuadradas con la frecuencia y el ciclo de trabajo deseados y también se utiliza para otros fines. Los dos amplificadores operacionales, el transistor (que actúa como interruptor) y el divisor de potencial (las tres resistencias conectadas en serie son un divisor de potencial). Un extremo del divisor de potencial proporciona la tensión de alimentación y otro extremo está conectado a tierra; las tres resistencias del divisor de potencial son iguales.

La tensión VC está conectada a un condensador que puede cargarse o descargarse periódicamente. Un terminal del condensador está conectado a tierra y el otro terminal puede cargarse o descargarse. A continuación se muestra el diagrama del circuito interno del temporizador de capacitancia lineal IC555.

Circuito del medidor de capacitancia lineal
Circuito de medición de la capacidad lineal

Los dos op-amps del temporizador IC555 tienen dos terminales de entrada, la salida del primer op-amp es 1 (lógica) cuando VC es mayor que 2/3 V y la salida del segundo op-amp es 1 cuando VC es menor que V/3. Los dos op-amps están conectados al flip-flop SR. En un flip-flop, Q será "1" cuando VC supere los 2v/3 y, del mismo modo, Q será "0" cuando VC caiga por debajo de v/3.

Si VC está entre 2v/3 y v/3 (2v/3> VC >v/3), el valor de Q no cambia porque las salidas de los amplificadores operacionales son cero cuando VC está entre estos dos valores. La mayoría de los elementos, los amplificadores operacionales, el divisor de potencial, el transistor y el flipflop SR, se encuentran dentro del temporizador IC555. Los gráficos de VC y Q se muestran en la siguiente figura.

Gráficos de carga y descarga
pistas de carga y descarga

Tiempo de encendido y apagado de los gráficos

Tiempo de carga: VC=V/3 + 2V/3(1-e - t1/(RA+RB)C)

Donde VC es la tensión en el condensador

V/3 es el punto de partida

2V/3 es el incremento del objetivo

Constante de tiempo (τ) = (RA+RB)*C

Al final de la carga, e - t1/(RA+RB)C=1/2

y t1/(RA+RB)C = 2

t1*(RA+RB)*C=ln2

t1*(RA+RB)*C=0,693

t1=0,693*( RA+RB)C

Tiempo de descarga: VC = 2V/3 e-t2/RB*C

En el momento t2, 2V/3* e-t2/RB*C= V/3

Entonces e-t2/RB*C=1/2

et2/RB*C=2

t2/RB*C=ln2=0,693

t2= RB*C (0,693)

Así funciona el temporizador IC555. A continuación se muestra el circuito básico del medidor de capacidad. Toma un condensador y cárgalo a una tensión fija "V" y conecta el otro extremo a tierra.

Medidor básico de capacitancia
Medidor básico de capacitancia

Cuando K está en P1, C se carga con Q=CV

Cuando K está en P2, C se descarga con Q=CV

La carga que pasa por el contador cada segundo =f*Q

La corriente media a través del contador = f*Q = f*C*V

La lectura del contador = f*C*V, cuando f y V son constantes la lectura del contador es linealmente proporcional a la capacidad del condensador.

Sabemos que la carga (Q) = CV si aplicamos una tensión fija, la cantidad de carga que mantendrá el condensador depende del valor de la capacitancia del condensador. Si la capacidad es mayor, la carga será mayor.

Mantenimiento del medidor de capacidad

El mantenimiento de este instrumento es

  • El instrumento debe mantenerse alejado del agua y del polvo
  • No utilices los manómetros a altas temperaturas
  • No utilices los manómetros en lugares con fuerte magnetismo
  • No utilices líquidos o detergentes para limpiar los manómetros

Características

Las características del capacitómetro digital son

  • Valores de medición fáciles de leer
  • Alta precisión
  • Las mediciones son posibles incluso en presencia de un fuerte campo magnético
  • Muy fiable
  • Muy duradero
  • Ligero

Medidor de capacidad digital Especificaciones

Las especificaciones del capacitómetro digital son las siguientes

Visualización: LCD

Alcance: El rango del medidor digital es de 0,1 PF a 20 mF

Batería: 9 voltios y la duración de las pilas alcalinas es de aproximadamente 200 horas, la duración de las pilas de zinc-carbón es de aproximadamente 100 horas

Temperatura de funcionamiento: La temperatura de funcionamiento del CM digital está entre 00C y 400C

Humedad de funcionamiento: La humedad de funcionamiento del CM digital es del 80% MAX.R.H

Ventajas

Las ventajas del contador de capacidad son

  • Los requisitos de hardware son menores en los medidores de capacidad basados en Arduino
  • Construcción sencilla
  • Dimensiones reducidas
  • Menos peso

FAQ

1). ¿Cómo se mide la capacidad?

La mayoría de los aparatos electrónicos contienen un condensador para almacenar energía eléctrica. La capacidad de almacenamiento de un condensador se conoce como capacidad, y se mide en Farad (F).

2). ¿Cuál es el mejor comprobador de condensadores?

Uno de los mejores comprobadores de condensadores es el Honeytek A6013L, que va de 200 picofaradios a 20 microfaradios.

3). ¿Qué instrumento mide la capacitancia?

El medidor LCR es un tipo de instrumento de prueba electrónico que se utiliza para medir la capacitancia de los componentes electrónicos.

4). ¿A qué equivale la capacitancia?

La capacitancia es igual a la relación entre la carga y la tensión. Se expresa como C=Q/V.

  • Donde C es la capacidad
  • Q es la carga almacenada, medida en culombios (C)
  • V es la tensión en el condensador, medida en voltios (V)

5). ¿Qué es la capacidad Q?

La relación entre la reactancia del condensador (XC) y la resistencia efectiva (R) se define como factor de calidad de la capacitancia o capacitancia Q. Se expresa como Q=XC/R.

En este artículo, una visión general del medidor de capacidad, medidor de capacidad lineal utilizando el temporizador IC555, se comentan las características, ventajas, especificaciones y mantenimiento de este medidor. Aquí tienes una pregunta: ¿cuál es la diferencia entre condensador y capacitancia?

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