Aprender Arduino, prototipado y programación avanzada con 100 ejercicios. Rubén Beiroa Mosquera

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      Introducción a los condensadores

      Un condensador es un componente electrónico ampliamente usado; para empezar a entender lo que es un condensador, podemos compararlo con una pila o batería ya que, como veremos, es capaz de almacenar carga eléctrica. Se fabrican diferentes tecnologías de condensadores que se diferencian, básicamente, por el tipo de material:

      •A lo largo de este capítulo y de los siguientes nos centraremos en el estudio de los condensadores electrolíticos.

      •Estos condensadores tienen polaridad, por lo que hay que tener especial cuidado a la hora de realizar las conexiones.

      •Los condensadores electrolíticos disponen de dos patillas, una más larga que la otra y que, si revisamos el encapsulado, veremos una franja, por lo general, de un color gris en el lado de la patilla corta.

      •En el caso de los condensadores electrolíticos, el símil con una pila es muy aproximado ya que, al igual que esta, dispone de dos polos (patillas).

      •La patilla larga representa el polo positivo y la corta, el negativo; por lo tanto, debemos respetar su polaridad.

      •Si un condensador se encuentra sometido a una diferencia de tensión, iniciará un proceso de carga hasta que iguale el valor de la tensión a la que se encuentre sometido.

      Con el siguiente caso práctico, comprobaremos el funcionamiento de un condensador:

      1Conectamos el condensador de 1000 μF y 25 V y una resistencia de 330 Ω en serie y a 5 V .

      2Al cabo de un instante el condensador se habrá cargado hasta alcanzar los 5 V, podemos hacer una comprobación con un multímetro.

      3Ahora conectamos el condensador y la resistencia a un diodo led .

      4Veremos cómo rápidamente el led empezará encendido y, según se vaya descargando el condensador, el led se irá apagando.

      5Si esto se produce muy rápido, podemos cargar el condensador con una pila de 9 V, para que el led no se apague tan rápido.

      Con este simple caso, hemos comprobado el funcionamiento de un condensador, es un componente simple pero con el que conseguiremos realizar circuitos complejos.

      La importancia de un condensador viene en sus características de carga y descarga. Con los condensadores, podemos realizar filtros para, por ejemplo, eliminar los rebotes de una señal, pero, para eso, debemos profundizar más en su estudio y lo haremos a lo largo de los siguientes capítulos. Aun así, ya tenemos conceptos que podemos analizar:

      •La unidad de los condensadores son los faradios (F); en el caso anterior, 0,001 F.

      •Todos los condensadores soportan una tensión máxima; en el caso anterior era de 25 V.

      •Como existen diferentes condensadores, cada uno de ellos tiene su propia representación (en el caso del electrolítico, es la siguiente ).

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      Propiedades de un condensador

      La capacidad es una propiedad de los condensadores, que nos indica la cantidad de carga eléctrica que pueden almacenar, que dependerá de la tensión de carga.

      La fórmula que define un condensador es la siguiente:

      •Q = C * V

      •Q -> carga (culombios)

      •C -> capacidad (faradios)

      •V -> voltios

      De la expresión anterior deducimos que la carga que almacena un condensador dependerá de la capacidad de este por la tensión de carga; por lo tanto, en el capítulo anterior que teníamos un condensador de 1000 μF a una tensión de carga de 5 V, la carga que almacena es de 0,005 culombios.

      •Un culombio es la cantidad de carga transportada por segundo (1 C = 1 A * s), y a su vez 1 C = 6,24 * 10 ^ 18 electrones.

      Hasta aquí hemos estudiado el comportamiento básico del condensador, así que pasemos a analizar sus características de carga y descarga.

      Cuando un condensador se carga o descarga, no lo hace de forma lineal. Si tuviéramos que hacer una gráfica que represente este proceso, se mostraría una gráfica en forma de curva; para entender este fenómeno, será necesario un ejemplo de la carga de un condensador:

      1. Conectamos una resistencia de 1 kΩ en serie con un condensador de 1000 μF al pin A0 (valdría cualquier otro pin).

      2.Una vez activemos la salida, el condensador se empezará a cargar: la intensidad inicial a la que lo haga será la intensidad máxima. A medida que se vaya cargando, irá disminuyendo .

      3.Esta intensidad se puede calcular por la ley de Ohm, V = R * I -> I = V / R -> I = 5 / 1000 = 5 mA.

      4.Este efecto es debido a la conexión en serie entre la resistencia y el condensador. Inicialmente, la tensión del condensador será 0 V, por lo tanto, la diferencia de tensión en la resistencia es de 5 V, lo que haría que la intensidad fuese de 5 mA .

      5.El condensador se irá cargando por el flujo de intensidad, al igual que un vaso cuando abrimos un grifo y se va llenando de agua.

      6.Supongamos que el condensador acaba de llegar a los 2,5 V, pues resulta que, si analizamos el circuito , la resistencia ya no tiene una caída de tensión de 5 V sino de 2,5 V, por lo tanto, la intensidad será de I = 2,5 / 1000 = 2,5 mA.

      7.Esto se producirá a lo largo de la carga del condensador. Entonces, ¿cómo podemos saber en qué momento se cargará el condensador? Existe una fórmula matemática que nos dice que el condensador llegará al 63,2 % de la carga en un tiempo tau (t).

       t = R * C

      8.La unidades con las que debemos trabajar en la ecuación anterior son Ω y F, para que el resultado sea en segundos.

      9.El tiempo final para el cual el condensador estará cargado totalmente será 5 * t.

      Vamos a realizar un caso práctico para comprobar estas leyes, pero, para ello, tenemos que ampliar nuestro lenguaje de programación.