Componentes de la electrónica: calcular las constantes de tiempo

Saber exactamente cuánto tiempo se tarda en cargar un condensador es una de las claves para el uso de condensadores correctamente en sus circuitos electrónicos, y se puede obtener esa información mediante el cálculo de la constante de tiempo RC.

Cuando se pone un voltaje a través de un condensador, se necesita un poco de tiempo para que el condensador se cargue completamente. Durante este tiempo, la corriente fluye a través del condensador. Del mismo modo, cuando usted descarga un condensador mediante la colocación de una carga a través de ella, se necesita un poco de tiempo para que el condensador se descargue completamente.

Cuando un condensador se está cargando, la corriente fluye desde una fuente de tensión a través del condensador. En la mayoría de los circuitos, una resistencia está trabajando en serie con el condensador también.

La velocidad a la que el condensador se carga a través de un resistor se llama el Constante de tiempo RC (el RC representa resistencia-condensador), Que puede ser calculada simplemente multiplicando la resistencia en ohmios por la capacitancia en faradios. Ésta es la fórmula:

T = R C

Por ejemplo, supongamos que la resistencia es de 10 kW y la capacitancia es de 100 mF. Antes de hacer la multiplicación, primero debe convertir el mF a faradios. Dado que uno mF es una millonésima parte de un faradio, se puede convertir mF a faradios dividiendo el mF en un millón. Por lo tanto, 100 mF es equivalente a 0,0001 F. Multiplicación de 10 kW por 0,0001 F le da una constante de tiempo de 1 segundo.

Tenga en cuenta que si se quiere aumentar la constante de tiempo RC, puede aumentar ya sea la resistencia o la capacitancia, o ambos. También tenga en cuenta que puede utilizar un número infinito de combinaciones de valores de resistencia y capacitancia para llegar a una constante de tiempo RC deseada. Por ejemplo, todas las siguientes combinaciones de resistencia y capacitancia producen una constante de tiempo de un segundo:

Resulta que en cada intervalo de la constante de tiempo RC, el condensador se mueve 63,2% más cerca de una carga completa. Por ejemplo, después de que el primer intervalo, la tensión del condensador es igual a 63,2% de la tensión de la batería. Así que si el voltaje de la batería es de 9 V, la tensión del condensador es menos de 6 V después del primer intervalo, dejando poco más de 3 V lejos de ser completamente cargada.

En el segundo intervalo de tiempo, el condensador recoge 63,2%, no de la totalidad de 9 V de voltaje de la batería, pero 63,2% de la de la diferencia entre la carga de partida (un poco menos de 6 V) y la tensión de la batería (9 V). Por lo tanto, la carga del condensador recoge poco más de dos voltios adicionales, llevándolo hasta aproximadamente 8 V.

Este proceso mantiene repitiendo: En cada intervalo de tiempo, el condensador recoge 63,2% de la diferencia entre su tensión de arranque y la tensión total. En teoría, el condensador nunca será completamente cargada, ya que con el paso de cada constante de tiempo RC del condensador recoge sólo un porcentaje de la carga disponible restante. Pero dentro de pocos constantes de tiempo, la capacidad se vuelve muy cerca completamente cargada.

A continuación se da una aproximación útil del porcentaje de carga que un capacitor alcanza después de los primeros cinco constantes de tiempo. Para todos los efectos prácticos, se puede considerar el condensador completamente cargada después de que hayan transcurrido cinco constantes de tiempo.