¿Qué es un divisor de voltaje capacitivo?

¿Estás interesado en conocer más sobre electrónica? ¡Entonces estás en el lugar correcto! En este artículo te explicaremos de manera clara y sencilla qué es un divisor de voltaje capacitivo y cómo funciona. Si ya lo sabes, podrás refrescar tus conocimientos y si es nuevo para ti, ¡no te lo puedes perder! ¡Empecemos!

¿Alguna vez te has preguntado cómo tus dispositivos electrónicos logran dividir voltajes? ¡Todo gracias a los divisores de voltaje capacitivos! Estos pequeños e ingeniosos circuitos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde fuentes de alimentación hasta redes de sensores. En esta publicación de blog, veremos más de cerca cómo funcionan y algunas de las diferentes formas en que se pueden usar. ¡Estén atentos para obtener más información sobre esta pieza esencial de hardware electrónico!

Contenido

¿Qué es el divisor de voltaje capacitivo?

Al conectar dos o más capacitores en serie, puede construir un divisor de voltaje capacitivo que proporcione energía eléctrica a su circuito. El voltaje que aparece en cada capacitor es directamente proporcional a su capacitancia, mientras que el voltaje general se distribuye entre ellos en función de sus valores respectivos. Este tipo de divisor se puede usar para crear un solo voltaje de salida a partir de múltiples fuentes de entrada o para proporcionar aislamiento entre circuitos con diferentes voltajes. Los divisores de voltaje capacitivos son componentes comunes en fuentes de alimentación, sistemas de audio y otras aplicaciones donde se necesita un control preciso de los voltajes de CC.

¿Qué es un divisor de voltaje capacitivo?

¿Cómo>

Al colocar dos capacitores en serie junto con una resistencia, puede construir un divisor de voltaje capacitivo eficiente y efectivo. El primer capacitor está conectado al voltaje de entrada, mientras que el segundo está conectado a tierra. La relación de voltaje entre los dos capacitores se puede ajustar variando los valores de resistencia entre ellos. A medida que la corriente fluye a través de las resistencias, crea un campo eléctrico que afecta la cantidad de carga que contiene cada capacitor y, como resultado, cambia sus voltajes relativos. Esto permite un ajuste preciso de los niveles de voltaje en los circuitos sin ajustar físicamente ningún componente. Al seleccionar correctamente la combinación correcta de valores de capacitancia y resistencia, los ingenieros pueden crear divisores de voltaje de alta precisión para aplicaciones específicas.

En esencia, un divisor de voltaje capacitivo ayuda a reducir o aumentar la magnitud de un voltaje dado al distribuirlo entre dos capacitores y una resistencia. Esta técnica se puede utilizar en aplicaciones como la regulación de la fuente de alimentación, la atenuación de sistemas de iluminación LED o la cancelación de ruido. Al ajustar los valores de estos componentes, se pueden lograr diferentes proporciones para crear niveles de precisión de distribución de voltaje. [1]

Circuito divisor de voltaje capacitivo

Al sustituir los condensadores por resistencias, un circuito divisor de voltaje capacitivo ofrece una forma innovadora de dividir los voltajes eléctricos. Este tipo de circuito se usa en muchos dispositivos y aparatos electrónicos, como fuentes de alimentación, computadoras, televisores y más. La función básica de un divisor de voltaje capacitivo es tomar un voltaje de entrada y dividirlo en dos voltajes de salida que sean proporcionales entre sí. Por ejemplo, si el voltaje de entrada es de 10 V, los voltajes de salida pueden ser de 8 V y 2 V respectivamente.

La forma en que esto funciona es usando la capacitancia de cada capacitor en la serie para crear una división entre los voltajes de entrada y salida. Cuando se trabaja con un circuito divisor de voltaje capacitivo, hay tres componentes principales involucrados: la fuente de voltaje de entrada, los capacitores y el voltaje de salida. El voltaje de entrada se aplica a un capacitor y luego se divide por cada uno de los otros dos capacitores en serie. Esto crea dos voltajes de salida que son proporcionales entre sí en función de sus valores de capacitancia individuales.

¿Qué es un divisor de voltaje capacitivo?

Problemas de ejemplo

Los problemas de ejemplo se pueden resolver usando un divisor de voltaje capacitivo. En este ejemplo, usaremos una combinación de resistencia y capacitor para crear un circuito en serie simple que es impulsado por una fuente de voltaje de CA. El objetivo es determinar el voltaje de salida a través del capacitor bajo varias condiciones.

Comencemos con una situación básica: dadas dos resistencias (R1=50 ohmios y R2=100 ohmios) en serie con un capacitor (C = 1 microfaradio) y conectado a una fuente de voltaje AC (Vin = 10 voltios). Usando la ley de voltaje de Kirchhoff, podemos calcular la corriente total en el circuito: It = Vin/(R1 + R2), lo que nos da 0,166 amperios.

Luego, podemos usar la corriente para calcular el voltaje en cada componente del circuito aplicando la Ley de Ohm, Vc = It x C, lo que produce 1,66 voltios en el condensador. Este voltaje también se conoce como el voltaje de salida del divisor de voltaje capacitivo. Por lo tanto, usar un divisor de voltaje capacitivo con dos resistencias y un capacitor conectado a una fuente de CA puede generar una salida de 1,66 voltios.

En otro problema de ejemplo, supongamos que R1 y R2 permanecen sin cambios (50 ohmios y 100 ohmios) pero ahora hay dos capacitores conectados en paralelo (C1 = 0,5 microfaradios y C2 = 0,75 microfaradios). Ahora, la capacitancia total es la suma de ambos (C = 1,25 microfaradios), y podemos calcular el voltaje de salida nuevamente usando la Ley de Voltaje de Kirchhoff y la Ley de Ohm: It = Vin/(R1 + R2) = 0,133 amperios, Vc = 0,166 x 1,25 = 2 voltios en los condensadores en paralelo.

Estos ejemplos muestran cómo se puede usar un divisor de voltaje capacitivo para determinar un voltaje de salida de fuentes de CA cuando se dan ciertos parámetros. Los mismos principios se aplican a cualquier combinación de resistencias y capacitores, lo que los hace útiles para una variedad de aplicaciones, como el acondicionamiento de señales o el diseño de fuentes de alimentación. Con este conocimiento en la mano, debería ser más fácil resolver cualquier problema de divisor de voltaje capacitivo que pueda encontrar. [2]

Ventajas y desventajas de un divisor de voltaje capacitivo

Un divisor de voltaje capacitivo es un dispositivo eléctrico útil que se utiliza para regular la magnitud de una corriente alterna.

Este tipo de circuito, también conocido como multiplicador de capacitancia, distribuye el voltaje de entrada entre dos o más capacitores para producir la salida deseada. Hay varias ventajas y desventajas asociadas con el uso de este tipo de circuito.

¿Qué es un divisor de voltaje capacitivo?

ventajas

  • Alta> – El uso de dos o más condensadores permite una mayor exactitud y precisión que otros divisores de tensión. Por ejemplo, cuando se compara con los divisores basados ​​en resistencias, el divisor de voltaje capacitivo produce resultados que generalmente están dentro del rango de error del 1 por ciento.
  • Bajo consumo de energía – Los divisores de voltaje capacitivos requieren muy poca energía y pueden usarse en aplicaciones donde el consumo de energía debe mantenerse al mínimo.
  • Baja resistencia – Los condensadores tienen menos resistencia eléctrica que las resistencias, lo que da como resultado que se disipe menos energía del circuito en forma de calor.

Desventajas

  • Alto costo – Los componentes de un divisor de tensión capacitivo son relativamente caros en comparación con otros tipos de divisores.
  • Sensibilidad a los cambios de temperatura – La salida del divisor es sensible a los cambios en la temperatura ambiente, lo que puede causar resultados inexactos si no se tiene en cuenta correctamente.
  • Complejidad – Un divisor de voltaje capacitivo requiere un diseño y cálculo cuidadoso para obtener resultados óptimos. Esta complejidad puede dificultar su uso en ciertas aplicaciones.

En general, un divisor de voltaje capacitivo puede proporcionar una mayor exactitud y precisión que otros tipos de divisores a costa de ser más costosos y complejos. Es importante considerar cuidadosamente las ventajas y desventajas al decidir si este tipo de circuito es adecuado para su aplicación. [3]

Aplicaciones

El divisor de voltaje capacitivo es un circuito esencial y versátil que tiene muchas aplicaciones. Se puede utilizar en fuentes de alimentación, circuitos de procesamiento de señales, transductores, amplificadores, osciladores y circuitos de audio. También se usa comúnmente para medir señales de corriente alterna (CA) en equipos electrónicos sensibles como computadoras, instrumentos médicos y receptores de radio. Su capacidad para proporcionar una amplia gama de ganancia de voltaje lo hace particularmente útil para controlar el nivel de las entradas de CA en estos dispositivos. Además, el divisor de voltaje capacitivo se puede usar para medir la diferencia de fase entre dos o más señales de CA y para proporcionar un control de amplitud ajustable a los sistemas de audio. La versatilidad de este circuito lo convierte en una herramienta valiosa en el mundo de la ingeniería electrónica.

Además de sus muchos usos en ingeniería electrónica, el divisor de voltaje capacitivo también se puede usar en aplicaciones industriales y domésticas. Para monitorear el consumo de energía de un dispositivo o electrodoméstico, por ejemplo, se puede utilizar un divisor de voltaje capacitivo para medir el nivel de voltaje de CA en diferentes puntos dentro del circuito. Este tipo de medida es importante para regular el flujo de potencia y evitar sobrecargas. Además, también se puede utilizar como parte de un sistema de gestión de energía que limita las cargas eléctricas cuando sea necesario. [4]

¿Qué es un divisor de voltaje capacitivo?

¿Qué>

La regla del divisor de voltaje es una ley fundamental de los circuitos eléctricos que establece que el voltaje (V) a través de una resistencia en serie con otras dos resistencias es igual a la relación de su resistencia multiplicada por la tensión total. En otras palabras, V₁ = (R₁/(R₁+R₂))*Vtotal.

Esto se puede usar para crear un circuito simple conocido como divisor de voltaje o divisor de voltaje capacitivo.

Un divisor de voltaje capacitivo consta de dos resistencias conectadas en serie conectadas a un capacitor. Cuando se aplica una corriente alterna a este circuito, la impedancia y el ángulo de fase del capacitor afectarán su voltaje de salida. El voltaje de salida será más bajo que el voltaje de entrada, y el divisor de voltaje capacitivo se puede usar para ajustar esta relación. Es especialmente útil cuando es necesario mantener un determinado voltaje de salida independientemente de los cambios en el voltaje de entrada. [5]

¿Qué es un divisor de voltaje capacitivo?

Preguntas>

¿Cuál es el significado del divisor de voltaje capacitivo?

Un divisor de tensión capacitivo es un circuito compuesto por dos o más condensadores conectados en serie.

La salida del circuito es una fracción de la entrada que está determinada por la relación entre las capacitancias de los dos capacitores. Esto permite la división de voltaje entre sus componentes para medir, controlar y proporcionar una referencia precisa para los circuitos.

¿Cuáles son algunas aplicaciones de un divisor de voltaje capacitivo?

Los divisores de voltaje capacitivos se pueden usar en diversas aplicaciones, como acondicionamiento de sensores, diseño de filtros, aislamiento de señales y desacoplamiento de fuentes de alimentación. También se utilizan comúnmente en sistemas de medición de corriente de alta precisión y generadores de frecuencia. Además, se pueden usar para generar voltajes divididos precisos con baja impedancia de fuente, lo cual es útil para la conversión de analógico a digital y la calibración A/D.

¿Cuáles son las ventajas de un divisor de voltaje capacitivo?

La principal ventaja de un divisor de voltaje capacitivo es su precisión, exactitud y estabilidad debido al bajo coeficiente de temperatura asociado con los elementos del capacitor. También tiene un bajo consumo de energía y se puede utilizar en una amplia gama de temperaturas de funcionamiento. Además, este tipo de divisor de voltaje tiene una alta impedancia de entrada que lo hace adecuado para medir señales pequeñas en circuitos ruidosos. Además, tienen tiempos de asentamiento rápidos en comparación con los divisores resistivos, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren una respuesta rápida. Por último, tienen una buena inmunidad al ruido que les permite funcionar correctamente incluso en entornos eléctricamente ruidosos.

¿Cuál es la regla del divisor de voltaje capacitivo?

La regla del divisor de voltaje capacitivo establece que la relación entre el voltaje de un capacitor en sus dos terminales y el voltaje total aplicado es igual a la relación de la capacitancia de ese capacitor en comparación con la suma de todas las capacitancias en serie. En otras palabras, si hay dos capacitores (C1 y C2) conectados en serie con un voltaje V aplicado, entonces V1/V = C1/(C1 + C2). Esta regla se puede utilizar para muchos tipos de circuitos con condensadores en configuraciones en paralelo o en serie. La regla permite predicciones más precisas sobre el comportamiento del circuito ya que tiene en cuenta no solo las características resistivas sino también las relacionadas con los campos eléctricos. Además, esta ley ayuda a los ingenieros a diseñar mejores circuitos al proporcionarles una forma precisa de calcular las posibles caídas de voltaje en diferentes componentes.

¿Cuál es la diferencia entre el divisor de corriente y el divisor de voltaje?

La principal diferencia entre un divisor de corriente y un divisor de voltaje es el factor que afecta su funcionamiento. Un divisor de corriente se ve afectado por la resistencia eléctrica (resistencia al flujo de corriente eléctrica) de cada componente del circuito, mientras que un divisor de voltaje se ve afectado por la capacitancia (capacidad de almacenar carga eléctrica) de sus componentes. Un divisor de voltaje capacitivo funciona según el principio de que cuando dos capacitores se conectan en serie a través de una fuente de CC, un capacitor consumirá más corriente que el otro. La relación de estas corrientes depende de las capacitancias de cada capacitor así como de cualquier otra impedancia presente en el sistema. Esto permite una división de voltaje ajustable entre ellos, creando así lo que se conoce como un divisor de voltaje capacitivo. Este circuito es útil para muchas aplicaciones que van desde convertidores CA/CC hasta reguladores de voltaje.

¿Es un circuito paralelo un divisor de voltaje?

No, un circuito paralelo no es un divisor de tensión. Un circuito paralelo no tiene el mismo tipo de comportamiento de división de corriente que un divisor de voltaje. En cambio, un circuito paralelo distribuirá la energía de manera uniforme entre sus ramas y componentes, lo que significa que cada rama y componente del circuito experimentará la misma cantidad de voltaje de la fuente. Sin embargo, es posible usar capacitores en un circuito paralelo para crear algo similar a lo que se encontraría en un divisor de voltaje capacitivo. Esto se puede hacer conectando dos condensadores idénticos a través de la fuente con polaridad opuesta.

¿Por qué los condensadores en paralelo tienen un voltaje igualmente dividido?

Los capacitores en paralelo dividirán el voltaje debido a sus diferentes capacitancias. Dado que la capacitancia de un capacitor está determinada por su tamaño y forma, dos capacitores idénticos con diferentes formas o tamaños tendrán diferentes cantidades de capacitancia. Esta diferencia de capacitancia hace que cada capacitor extraiga una cantidad diferente de corriente de la fuente, lo que da como resultado una distribución desigual de voltaje entre ellos. Esto se puede usar para crear un circuito divisor de voltaje cuando estos dos capacitores de diferentes tamaños se conectan en paralelo a través de una fuente de CC. La relación de voltaje en cada nodo depende de la capacitancia del capacitor individual y cualquier otra impedancia presente en esa parte del circuito.

Video útil: divisor de voltaje capacitivo

Conclusión

Un divisor de voltaje capacitivo es un componente electrónico pasivo que se utiliza para convertir un voltaje de entrada en dos voltajes de salida separados, uno de los cuales es más alto que el otro. Lo hace mediante el uso de condensadores como elementos resistivos para dividir el voltaje de entrada entre ellos. Este tipo de circuito se puede utilizar para diversas aplicaciones, como acondicionamiento de señales, regulación de la fuente de alimentación y reducción de ruido. Su construcción simple y bajo costo lo convierten en una opción atractiva para muchos proyectos electrónicos. Además, dado que utiliza capacitancia en lugar de resistencia, su rendimiento no se ve afectado por los cambios de temperatura o humedad.

Con un diseño adecuado y un conocimiento de la aplicación, un divisor de voltaje capacitivo puede ser una herramienta muy útil tanto para ingenieros como para aficionados.

Referencias

  1. https://www.elprocus.com/divisor-de-voltaje-capacitivo/
  2. https://www.electronics-tutorials.ws/capacitor/capacitive-voltage-divider.html
  3. http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Capacitive-voltage-divider.php
  4. https://www.wellpcb.com/capacitive-voltage-divider.html
  5. https://www.basictables.com/electronics/capacitor/capacitive-voltage-divider

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