Método para medir capacitancia funcional (C->V)

Método para medir capacitancia funcional (C->V)

La intensión de esta tarea es desarrollar un método que le permita al usuario medir cambios en la capacitancia de un capacitor mediante cambios en el voltaje. Esto con la intensión de que se pueda realizar la medida con ayuda del programa LabView. A su vez se busca que no sea necesario medir tiempo para calcular la capacitancia, pues el involucrar esta variable puede traer ciertos errores en el experimento.

Entonces, para realizar la medición se hará uso de una característica que adquieren los capacitores al encontrarse expuestos ante una señal AC, la impedancia.

Impedancia es esencialmente la resistencia que adquiere un elemento de circuito (En este caso un capacitor) cuando este se encuentra expuesto ante una señal AC. Para los capacitores, la impedancia disminuye según aumenta la frecuencia de la señal, esta impedancia se encuentra representada matemáticamente en la ecuación 1.

                (1)[pic 1]

En esta ecuación  sería la impedancia del capacitor,  la frecuencia de la señal y  la capacitancia respectiva.[pic 2][pic 3][pic 4]

Ya entendido este concepto es necesario introducir el circuito correspondiente a un filtro RC (Figura 1):

[pic 5]

Fig. 1. Filtro RC.

En este circuito se tiene como voltaje de entrada una señal AC. En este caso la frecuencia de corte se da por la ecuación 2:

                (2)[pic 6]

Entonces, ya que las frecuencias que pueden pasar el filtro tienen una relación inversa con la resistencia, las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte podrán pasar el filtro.

Debido a que en la practica que se desea realizar la capacitancia es una variable que cambia en función del tiempo, la frecuencia de corte también tenderá a cambiar.

Ya entendido estos conceptos es sencillo comprender el método que se usará en la practica para medir capacitancia. Inicialmente se tendrá una señal AC con una frecuencia determinada que se hará pasar por un filtro, este estará compuesto por el capacitor, al que se le variará la capacitancia, y por una resistencia determinada. La resistencia será escogida de tal forma que la señal AC pueda pasar el filtro en su totalidad, para así tener un valor de referencia inicial de voltaje. Entonces, cuando se aumenté la capacitancia del capacitor la frecuencia de corte tenderá a disminuir, por lo que la señal AC dejará de pasar por el filtro, y no se leerá ningún voltaje en la salida. Entonces, para poder cuantificar el cambio en la capacitancia es mandatorio modificar la frecuencia de la señal AC, para que así esta vuelva a pasar por el filtro en su totalidad. Al lograr esto se puede finalmente determinar el cambio en la capacitancia, puesto que esta nueva frecuencia se puede relacionar matemáticamente con la nueva capacitancia.

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