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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: juaperser1 en 10 de Enero de 2022, 16:22:37
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Hola.
Estoy intentando sacar la ecuación para poder calcular la C del condensador en función de la tensión medida en Vc:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
En un circuito típico de R en serie con C tendríamos V1 = VR1 + Vc haciendo cálculos e integrando tendriamos finalmente que Vc = E(1-e^(-t/RC)) aquí con un adc en Vc y midiendo el tiempo despejamos C y sabemos la capacidad del condensador.
El problema al tener una resistencia en paralelo al condensador, es que la tensión final del condensador no es V1, si no el divisor resistivo entre R1 y R2, no terminan de cuadrarme las cuentas cuando lo simulo con el ltspice.
un saludo.
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Reemplazas el conjunto V1,R1 y R2 por su equivalente Thévenin y aplicas la fórmula Vc = E(1-e^(-t/RC)) con estos nuevos valores.
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Reemplazas el conjunto V1,R1 y R2 por su equivalente Thévenin y aplicas la fórmula Vc = E(1-e^(-t/RC)) con estos nuevos valores.
Acabo de entrar para poner que acababa de solucionarlo de esa manera, viendo que aquí alguien tenia mi mismo problema:
https://respuestas.me/q/carga-de-un-condensador-paralelo-a-una-resistencia-61730481463
Así que entre tu respuesta, el otro foro y que acabo de simularlo veo que es correcto.
muchas gracias.
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Hola.
Estoy intentando sacar la ecuación para poder calcular la C del condensador en función de la tensión medida en Vc:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
En un circuito típico de R en serie con C tendríamos V1 = VR1 + Vc haciendo cálculos e integrando tendriamos finalmente que Vc = E(1-e^(-t/RC)) aquí con un adc en Vc y midiendo el tiempo despejamos C y sabemos la capacidad del condensador.
El problema al tener una resistencia en paralelo al condensador, es que la tensión final del condensador no es V1, si no el divisor resistivo entre R1 y R2, no terminan de cuadrarme las cuentas cuando lo simulo con el ltspice.
un saludo.
¿Y si usas Laplace para solucionar el circuito? (Obviamente asumiendo que la fuente de voltaje es lineal)
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Hola.
Estoy intentando sacar la ecuación para poder calcular la C del condensador en función de la tensión medida en Vc:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
En un circuito típico de R en serie con C tendríamos V1 = VR1 + Vc haciendo cálculos e integrando tendriamos finalmente que Vc = E(1-e^(-t/RC)) aquí con un adc en Vc y midiendo el tiempo despejamos C y sabemos la capacidad del condensador.
El problema al tener una resistencia en paralelo al condensador, es que la tensión final del condensador no es V1, si no el divisor resistivo entre R1 y R2, no terminan de cuadrarme las cuentas cuando lo simulo con el ltspice.
un saludo.
¿Y si usas Laplace para solucionar el circuito? (Obviamente asumiendo que la fuente de voltaje es lineal)
También he estado barajando la idea, pero quería resolverlo en el dominio del tiempo, ya que tengo el timer y el adc e introducirlo directamente en la ecuación. Además como la fuente es de continua y se activa de forma no periódica lo mas sencillo era resolver el transitorio y ya esta.
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Hola.
Estoy intentando sacar la ecuación para poder calcular la C del condensador en función de la tensión medida en Vc:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
En un circuito típico de R en serie con C tendríamos V1 = VR1 + Vc haciendo cálculos e integrando tendriamos finalmente que Vc = E(1-e^(-t/RC)) aquí con un adc en Vc y midiendo el tiempo despejamos C y sabemos la capacidad del condensador.
El problema al tener una resistencia en paralelo al condensador, es que la tensión final del condensador no es V1, si no el divisor resistivo entre R1 y R2, no terminan de cuadrarme las cuentas cuando lo simulo con el ltspice.
un saludo.
¿Y si usas Laplace para solucionar el circuito? (Obviamente asumiendo que la fuente de voltaje es lineal)
También he estado barajando la idea, pero quería resolverlo en el dominio del tiempo, ya que tengo el timer y el adc e introducirlo directamente en la ecuación. Además como la fuente es de continua y se activa de forma no periódica lo mas sencillo era resolver el transitorio y ya esta.
Por eso, trabajas con Laplace así:
(https://pbs.twimg.com/media/FIxbY0eaMAIHCHo?format=jpg&name=medium)
Y luego aplicas la inversa y encuentras la ecuación en función del tiempo:
(https://pbs.twimg.com/media/FIxby4NVQAMq8q3?format=png&name=small)
(Espero no haber cometido un error en el proceso)
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...
(Espero no haber cometido un error en el proceso)
Revisalo.
En la expresión final V(t) no tiene dimensiones de voltaje ( [R1C] = [t] ).
Además a ojo se ve que debe ser V(0+) = 0 y V(+inf)>0 , cosa que no cumple
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(Espero no haber cometido un error en el proceso)
Revisalo.
En la expresión final V(t) no tiene dimensiones de voltaje ( [R1C] = [t] ).
Además a ojo se ve que debe ser V(0+) = 0 y V(+inf)>0 , cosa que no cumple
Respecto a la expresión final, veo un error, la constante final 1/R1C debería ser V/R1C, ya que V es constante y sale sin cambios al aplicar la transformada inversa de Laplace.
Pueda que por ahí me haya equivocado en alguna parte, lo hice al apuro, pero la idea es esa. Resolver con Laplace el circuito.
Eso te ayuda a solucionarlos con ecuaciones algebraicas que se aprendió en la secundaria en lugar de recurrir a la dificultad de recurrir a ecuaciones diferenciales.
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(Espero no haber cometido un error en el proceso)
Revisalo.
En la expresión final V(t) no tiene dimensiones de voltaje ( [R1C] = [t] ).
Además a ojo se ve que debe ser V(0+) = 0 y V(+inf)>0 , cosa que no cumple
Me quedé pensando con respecto a lo que dices que la fuente pasa de 0 a un máximo en t = 0, y tienes razón. La fuente no viene con un valor contante desde el menos infinito y se mantiene así hasta el más infinito. Eso es una función paso y su transformada de Laplace es 1/s; entonces la ultima parte de la ecuación quedaría así:
(https://pbs.twimg.com/media/FIxy_HIXwAYJx3k?format=jpg&name=medium)
Claro, como dije antes, pueda que me haya equivocado en alguna parte o no esté considerando algo, pero la idea es que con la transformada de Laplace los circuitos eléctricos se pueden resolver de manera más sencilla.
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Me parece que la solución de Eduardo es la más sencilla.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
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Claro, como dije antes, pueda que me haya equivocado en alguna parte o no esté considerando algo,
Asi es. V(t) te sale con dimensiones de [V/s] y V(+inf) negativo
pero la idea es que con la transformada de Laplace los circuitos eléctricos se pueden resolver de manera más sencilla.
Resolver por TL es ventajoso para análisis, funciones de transferencia o estabilidad respecto a resolver un sistema de ecuaciones diferenciales.
Pero si después hay que antitransformar ya no lo es tanto porque en el trabajo algebraico se te puede perder algo. Ahi entra el tipo de circuito que decide el método mas conveniente.
En este caso es por Thévenin, donde por la sencillez no hay que calcular nada pues uno ya sabe que la fuente de Th. es la correspondiente al divisor de tensión y la resistencia de Th. el paralelo de R1 y R2.
Valores que introducís en la expresión de carga de un capacitor V(t) = Vth*(1-e^(-t/(Rth*C))
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Claro, como dije antes, pueda que me haya equivocado en alguna parte o no esté considerando algo,
Asi es. V(t) te sale con dimensiones de [V/s] y V(+inf) negativo
pero la idea es que con la transformada de Laplace los circuitos eléctricos se pueden resolver de manera más sencilla.
Resolver por TL es ventajoso para análisis, funciones de transferencia o estabilidad respecto a resolver un sistema de ecuaciones diferenciales.
Pero si después hay que antitransformar ya no lo es tanto porque en el trabajo algebraico se te puede perder algo. Ahi entra el tipo de circuito que decide el método mas conveniente.
En este caso es por Thévenin, donde por la sencillez no hay que calcular nada pues uno ya sabe que la fuente de Th. es la correspondiente al divisor de tensión y la resistencia de Th. el paralelo de R1 y R2.
Valores que introducís en la expresión de carga de un capacitor V(t) = Vth*(1-e^(-t/(Rth*C))
Si es buena observación, a veces hay que ser prácticos antes que teóricos, pero mejor combinar las dos cosas. También como indicas por ahí perdí alguna variable al estar despejando las ecuaciones, y ya son muchos años que no he resuelto circuitos eléctricos como enseñaron en la universidad.
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También se puede simplificar el circuito al equivalente Thevenin y luego resolver por Laplace.
En cualquier caso siempre es recomendable simplificar primero el circuito y luego resolver por el método que prefieras.
Hay muchas conversiones que se pueden hacer para simplificar un circuito antes de resolver (tener en cuenta las simetrías, reducir a cuadripolos, calcular los equivalentes Thevenin, Norton o Millman, transformaciones Estrella-Triángulo, teorema de superposición, etc.)
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También se puede simplificar el circuito al equivalente Thevenin y luego resolver por Laplace.
En cualquier caso siempre es recomendable simplificar primero el circuito y luego resolver por el método que prefieras.
Hay muchas conversiones que se pueden hacer para simplificar un circuito antes de resolver (tener en cuenta las simetrías, reducir a cuadripolos, calcular los equivalentes Thevenin, Norton o Millman, transformaciones Estrella-Triángulo, teorema de superposición, etc.)
Si recuerdo haber aprendido todo eso, pero ya muchos años :) y falta de ponerlo en práctica.
https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/10011/1/vass%203.pdf (https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/10011/1/vass%203.pdf)
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Si, en la práctica con los simuladores que ya existen hoy en día, el análisis teórico de circuitos se utiliza poco.
Otro libro interesante sobre el tema: Teoremas Básicos de Resolución de Circuitos. (http://dea.unsj.edu.ar/electrotecnia/U6.pdf)
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Hola.
Estoy intentando sacar la ecuación para poder calcular la C del condensador en función de la tensión medida en Vc:
En un circuito típico de R en serie con C tendríamos V1 = VR1 + Vc haciendo cálculos e integrando tendriamos finalmente que Vc = E(1-e^(-t/RC)) aquí con un adc en Vc y midiendo el tiempo despejamos C y sabemos la capacidad del condensador.
El problema al tener una resistencia en paralelo al condensador, es que la tensión final del condensador no es V1, si no el divisor resistivo entre R1 y R2, no terminan de cuadrarme las cuentas cuando lo simulo con el ltspice.
un saludo.
Una forma práctica de medir la C del condensador mucho mejor que esa es hacer un oscilador con el condensador y medir la frecuencia de oscilación. Luego transformas la frecuencia en capacidad.
Un ejemplo: https://www.electronics-lab.com/project/simple-lc-meter/
Una forma práctica de medir la C del condensador mucho mejor que esa es hacer un oscilador con el condensador y medir la frecuencia de oscilación. Luego transformas la frecuencia en capacidad.
Un ejemplo: https://www.electronics-lab.com/project/simple-lc-meter/
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Nota de aplicación de Microchip para medir resistencia y capacidad a partir de un integrador de doble rampa (otro método interesante):
https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00611b.pdf
Edito: El método utilizado en realidad es un integrador de simple rampa modificado.
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Voy a estudiar las propuestas que me pones Picuino, aunque creo que no necesito tanta precisión, si no sale mucho mas caro se puede implementar.
un saludo y muchas gracias
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Voy a estudiar las propuestas que me pones Picuino, aunque creo que no necesito tanta precisión, si no sale mucho mas caro se puede implementar.
un saludo y muchas gracias
Tal vez sea de utilidad:
(https://pbs.twimg.com/media/FI56KtaXIAAnYiZ?format=jpg&name=large)
(https://pbs.twimg.com/media/FI56fR4X0AcqJuD?format=jpg&name=medium)
(https://pbs.twimg.com/media/FI561BMX0AQGIri?format=jpg&name=medium)
(https://pbs.twimg.com/media/FI57BWOWUAA3miI?format=jpg&name=medium)
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Hey, creo que ese libro le conozco. Era de una serie de libros que se vendía en quioscos hace ya un montón de tiempo (Biblioteca Básica Electrónica de ediciones Nueva Lente).
https://www.amazon.es/Biblioteca-B%C3%A1sica-Electr%C3%B3nica-circuitos-integrados/dp/8475341667
Todavía tengo alguno de esos libros por casa. La mayoría los tiré hace unos años, pero he conservado algunos por nostalgia y porque todavía son válidos.
Un saludo.
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Hey, creo que ese libro le conozco. Era de una serie de libros que se vendía en quioscos hace ya un montón de tiempo (Biblioteca Básica Electrónica de ediciones Nueva Lente).
https://www.amazon.es/Biblioteca-B%C3%A1sica-Electr%C3%B3nica-circuitos-integrados/dp/8475341667
Todavía tengo alguno de esos libros por casa. La mayoría los tiré hace unos años, pero he conservado algunos por nostalgia y porque todavía son válidos.
Un saludo.
(https://c.tenor.com/nRGEAAQstUEAAAAM/robert-redford-nod.gif)
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Tal vez sea de utilidad:
pues si que he estado estudiando la opcion del puente de wien, ya que he estado barajando mas opciones por que se me ha complicado el problema, la solución era fácil haciendo el equivalente thevenin, pero ahora tengo un problema por que han cambiado las propiedades de dicho problema. ahora debo trabajar dentro de una red por lo tanto el circuito (muy resumido) seria lo siguiente:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
Siendo para mi la fuente de alterna ruido, yo lo que intento medir seria el condensador en su repuesta a la continua, para obtener así su valor con C = -t/R*ln(1-Vc/Vth) (C es la incognita)
Si meto un filtro paso de baja tocho elimino prácticamente la componente de AC, el problema es que el delay del filtro (y el propio filtro) se comen por completo el transitorio en continua.
vamos que me gustaria conseguir lo de la derecha para medirlo en mi ucontrolador (señal azul seria si se filtrara por completo la fuente de alterna):
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
¿Supongo que se podría solucionar con un filtro paso de baja digital? nunca he trabajado con filtros digitales y estoy investigándolos y poniéndome al día, alguien que entienda del tema podría orientarme? supongo que con el digital no se pierden datos como en el analógico, y el delay se puede compensar por software. Si es así, algún software gratuito para hacer pruebas, o meto las ecuaciones directamente en el ltspice (puedo exportar los puntos en un fichero de texto y llevármelos a excel, pero en excel es un coñazo trabajar, o será que no se demasiado excel).
Otra opción valida para mi, seria calcular la impedancia de R6//C3 para lo cual supongo que valdría con medir la intensidad que pasa por R5 y dividir V1 entre esta (quitando la fuente de continua en este caso y trabajando con la de red), pero para ello tendría que tener un adc simultaneo para medir correctamente el desfase, o dos sistemas de paso por 0 o algo por el estilo.
un saludo.
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Aquí se puede ver el resultado de un filtro paso de baja en el transitorio, azul es la salida del filtro, verde seria lo ideal.
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
o mas filtrado aun:
- Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -
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¿Supongo que se podría solucionar con un filtro paso de baja digital? nunca he trabajado con filtros digitales y estoy investigándolos y poniéndome al día, alguien que entienda del tema podría orientarme? supongo que con el digital no se pierden datos como en el analógico, y el delay se puede compensar por software. Si es así, algún software gratuito para hacer pruebas, o meto las ecuaciones directamente en el ltspice (puedo exportar los puntos en un fichero de texto y llevármelos a excel, pero en excel es un coñazo trabajar, o será que no se demasiado excel).
Acá tienes unos tutoriales del amigo Wels:
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Una pregunta
¿Porqué necesitas una señal sinusoidal para intentar "medir" un capacitor?
Podrías diseñar una fuente de corriente constante y cargar el capacitor con dicha corriente. El voltaje del capacitor se cargaría linealmente, como una señal diente de sierra, y la rampa o pendiente de dicha señal sería proporcional a la capacitancia que se deseas conocer.
De esa manera sería más fácil calcular C.
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En este caso yo creo que necesitarás 2 frecuencias distintas y alejadas de 50Hz. Por ejemplo con 500Hz y con 1000Hz.
Mides la impedancia del circuito con las 2 frecuencias y de ahí deduces el valor del condensador.
No parece fácil, creo que sería mejor extraer el condensador para medirlo.
Otra solución es calcular el desfase entre la tensión del generador y la tensión del condensador. A partir de ese desfase y conociendo los valores de las resistencias, puedes deducir el valor del condensador.
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¿Supongo que se podría solucionar con un filtro paso de baja digital? nunca he trabajado con filtros digitales y estoy investigándolos y poniéndome al día, alguien que entienda del tema podría orientarme? supongo que con el digital no se pierden datos como en el analógico, y el delay se puede compensar por software. Si es así, algún software gratuito para hacer pruebas, o meto las ecuaciones directamente en el ltspice (puedo exportar los puntos en un fichero de texto y llevármelos a excel, pero en excel es un coñazo trabajar, o será que no se demasiado excel).
Acá tienes unos tutoriales del amigo Wels:
Gracias voy a echarle un vistazo.
Una pregunta
¿Porqué necesitas una señal sinusoidal para intentar "medir" un capacitor?
Podrías diseñar una fuente de corriente constante y cargar el capacitor con dicha corriente. El voltaje del capacitor se cargaría linealmente, como una señal diente de sierra, y la rampa o pendiente de dicha señal sería proporcional a la capacitancia que se deseas conocer.
De esa manera sería más fácil calcular C.
La fuente sinusoidal no es que la quiera utilizar es que esta hay, puedo usarla o filtrarla. Intentaba usar una fuente continua de 12V. Lo que quieres decir es que use una fuente de corriente conocida en vez de una fuente de tensión conocida? supongo que es otra opción.
En este caso yo creo que necesitarás 2 frecuencias distintas y alejadas de 50Hz. Por ejemplo con 500Hz y con 1000Hz.
Mides la impedancia del circuito con las 2 frecuencias y de ahí deduces el valor del condensador.
No parece fácil, creo que sería mejor extraer el condensador para medirlo.
Otra solución es calcular el desfase entre la tensión del generador y la tensión del condensador. A partir de ese desfase y conociendo los valores de las resistencias, puedes deducir el valor del condensador.
inyectar altas frecuencias (comparadas con la de la red), implicaría algún problema normativo o de emisiones emi?
un saludo.
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La fuente sinusoidal no es que la quiera utilizar es que esta hay, puedo usarla o filtrarla. Intentaba usar una fuente continua de 12V. Lo que quieres decir es que use una fuente de corriente conocida en vez de una fuente de tensión conocida? supongo que es otra opción.
Si está ahí la fuente sinusoidal y no al puedes retirar, sería más que suficiente para medir la capacitancia y creo que añadiendo una fuente de continua y luego un filtro, pensaría que te estás dando muchas vueltas para solucionar el problema.
Lo único que debes es comparar la señal AC principal con respecto al voltaje que aparece en el capacitor que es función de las resistencias las cuales me parecen constantes. Lo que veo es que al momento que deseas acondicionar la señal de voltaje en el capacitor (y también la señal principal AC) para que un microcontrolador, te complicas mucho y ahí es donde todo se hace un lío.
Respecto a usar un filtro digital o analógico, pienso que vas a obtener el mismo resultado. las únicas ventajas que tienes de usar un digital es que puedes cambiar sus parámetros por programación, a diferencia de un analógico que tendrías que cambiar elementos o configuraciones de manera física y sobre la estabilidad que posee ante cambios de temperatura.