Ajuda com tempo RC capacitor

[gandolfe]

Olá gente, sou novo com eletrônica, acontece o seguinte: tenho estudado que o tempo do capacitor carregado é T= R. C, sendo que agora fui para prática numa protoboard e estou usando um capacitor de 1000uf, e um led azul com resistor de 10k para o teste e não foi muito bem isto que aconteceu.

Minha dúvida é a seguinte: estou usando transformador 12 V passando por um 7805 e indo para o capacitor 1000uf, 16 v que esta ligado em paralelo com um resistor e o led, queria que ele ficasse ligado 10 segundos após eu desligar o transformador, T= 10.10^3 (resistência do resistor) x1000.10^-6 ( capacitância) ou seja T= 10.10^3 x1000.10^-6 = 10 segundos.

o que acontece pelo que vi, e o que esta fazendo a diferença no tempo é a tensão que ligo o capacitor, se eu ligo em 12 volts (no caso 15 pois minha retificação aumenta) o capacitor fica energizado com 15 volts e mantem o led ligado por vários segundos...Já com 5 volts ele fica ligado pouco tempo, (1 segundo) o que é normal ja estou usando um led azul e ele tem ''resistência'' de quase 3 volts pela tabela e em 1 segundo basicamente ele ja cai para abaixo de 3 volts.

Queria saber porque o tempo do de energização do capacitor é relacionado a R.C uma vez que a capacitância do capacitor não esta influenciando aqui e sim a tensão em que carrego ele. E finalmente lhes pergunto: o que eu deveria fazer e mudar para que consiga um led azul ligado por 10 segundos através de um capacitor, é possivel através de uma tensão de 5 volts?

[faller]

Tens que considerar um monte de variáveis ai..

A primeira delas, a resistência associada ao led, para acendimento do mesmo..

Um led se acende, de um modo bastante visível com cerca de 10 mA

Um led tem uma tensão característica sobre ele quando aceso com determinada corrente. Consideremos no seu caso, 3 Volts que se manterá mais ou menos constante em todo o processo..

Para acender o led com 10 mA em 3 Volts se precisaria que o resistor fosse de valor:

Para 5 Volts (5-3)/0,010 = 200 ohms

Para 16 Volts (16-3)/0,010 = 1.300 ohms

Não dá de colocar qualquer valor de resistor e ai comparar.. Tem de colocar o valor correto, para cada caso, para uma mesma corrente no led, e consequentemente um mesmo brilho..

Portanto o resistor envolvido muda ou deveria mudar em função da máxima tensão aplicada..

Se o resistor muda, muda o tempo de descarga..

Segunda variável a considerar é o brilho do led que decai na descarga do capacitor:

Transcorrendo o tempo o capacitor se descarrega e descarregando sua tensão cai. A diferença de tensão sobre o resistor limitador de corrente vai cair e desse modo cai também a corrente através desse resistor e consequentemente do led. Isso faz com que o brilho do led vá se definhando ao longo do tempo de descarga do capacitor..

No início do tempo de descarga o capacitor vai estar com 5 ou 16 Volts sobre o mesmo e em ambos os casos com 0,01Ampere ou 10 mA de corrente sobre o mesmo.

Suponhamos que se considere desligado o led (pouco brilho) quando a corrente pelo mesmo caia para um valor de 1 mA ou 0,001A

Quando isso acontecer a tensão sobre o resistor limitador será de

Para 200 Ohms = 0,001 x 200 = 0,2 Volts

Para 1300 Ohms = 0,001 x 1300 = 1,3 Volts

Portanto se tem a tensão sobre o capacitor quando se considera desligado o led e será a soma dos 3 Volts do led com esse valor ai acima calculado..

Vfinal para 200 Ohms = 3V + 0,2V = 3,2 Volts

Vfinal para 1300 Ohms = 3V + 1,3V = 4,3 Volts

Para o resistor de 200 Ohms o valor inicial da tensão sobre o capacitor será de 5 Volts...

Para o resistor de 1300 Ohms o valor inicial da tensão sobre o capacitor será de 16 Volts..

A terceira consideração é o cálculo do tempo de led aceso em cada um dos casos:

A partir da fórmula geral da constante de tempo RC, que é essa dai:

Se pode deduzir uma fórmula que é extremamente útil quando se busca calcular tempo de carga/descarga de um capacitor em função de R e C. É essa dai:

To = RC ln [ (Vf-Vi) / (Vf-vou) ]

Onde:

To = Tempo transcorrido para a tensão do capacitor sair de Vi até chegar na tensão vou

R = Valor do resistor de carga/descarga em Ohms

C = Valor do capacitor em Farads

ln = Função logaritmo natural (se encontra em máquinas der calcular científicas)

Vf = tensão final sobre o capacitor num tempo infinito

Vi tensão inicial sobre o capacitor

vou = Tensão objetivo, sobre o capacitor, no cálculo de tempo To considerado

Agora tens tudo ai é só calcular..

Primeiro caso, tensão de 5 Volts, resistor de 200 Ohms, qual o tempo To em que o led se apaga..

Vi = 5 Volts

Vf = zero Volts

vou = 3,2 Volts

R = 200 Ohms

C = 1.000 uF ou 0,001 Farad

To = 200 x 0,001 x Ln [ (0-5) / (0-3,2) ]

To = 0,2 ln [ -5 / -3,2 ]

To = 0,2 ln [ 1,5625 ]

To = 0,2 x 0,4463 = 0,089 segundos

Segundo caso, tensão de 16Volts, resistor de 1300 Ohms, qual o tempo To em que o led se apaga..

Vi = 16 Volts

Vf = zero Volts

vou = 4,3 Volts

R = 1300 Ohms

C = 1.000 uF ou 0,001 Farad

To = 1300 x 0,001 x Ln [ (0-16) / (0-4,3) ]

To = 1,3 ln [ -16 / -4,3 ]

To = 1,3 ln [ 3,721 ]

To = 1,3 x 1,314 = 1,71 segundos

Agora, para responder adequadamente sua pergunta final, se é possível, a partir dos 5 Volts, manter um led aceso por 10 segundos após desligar a alimentação..

Sim, calculemos o valor do capacitor para tal...A partir da fórmula, agora isolando o valor de C teremos:

C = To / R ln [ (Vf-Vi) / (Vf-vou) ]

C = 10 / 200 ln [ (0-5) / (0-3,2) ]

C = 10 / 200 ln 1,5625

C = 10 / 200 x 0,4463

C = 10 / 89,25

C = 0,1120 ou 112.000 uF (pesado hein!!)

Fosse alimentado com 16 Volts..

C = To / R ln [ (Vf-Vi) / (Vf-vou) ]

C = 10 / 1300 ln [ (0-16) / (0-4,3) ]

C = 10 / 1300 ln [ 3,721 ]

C = 10 / 1300 x 1,314

C = 10 / 1708,19

C = 0,005854 ou 5.800 uF ==> é só juntar mais 4 desses capacitores de 1.000 uF que ai tens...

Se em nada me equivoquei o correto cálculo é esse dai... Agora sim.. Fiz na Hp9s Antes havia feito na calculadora do note...

[gandolfe]

Faller muito obrigado pela resposta, foi muito bem explicado cara entendi tudo tirando esta parte:

To = 0,2 ln [ 1,5625 ]

To = 0,2 x 0,644 = 0,128 segundos

como 1.5625 virou 0.644 poderia me explicar?

Pelo que vi tenho que ter na cabeça que o mínimo de consumo que vou ter é 10 ma para o led ter um brilho significativo, e a partir dai dimensionar o resistor certo?...Acontece que eu fiquei pegando uma formula isolada como T =R.C e achando que tendo ela poderia colocar o timer que quiser sem considerar um consumo mínimo para o led e como para considerar o consumo mínimo também ja tenho que ter o valor do resistor, o que me faria mudar justamente o que eu não queria que é o valor do capacitor.

[faller]

Faller muito obrigado pela resposta, foi muito bem explicado cara entendi tudo tirando esta parte:

To = 0,2 ln [ 1,5625 ]

To = 0,2 x 0,644 = 0,128 segundos

como 1.5625 virou 0.644 poderia me explicar?

Pelo que vi tenho que ter na cabeça que o mínimo de consumo que vou ter é 10 ma para o led ter um brilho significativo, e a partir dai dimensionar o resistor certo?...Acontece que eu fiquei pegando uma formula isolada como T =R.C e achando que tendo ela poderia colocar o timer que quiser sem considerar um consumo mínimo para o led e como para considerar o consumo mínimo também ja tenho que ter o valor do resistor, o que me faria mudar justamente o que eu não queria que é o valor do capacitor.

Dois erros ai.. Um meu, que na pressa usei log na base 2 em vez de ln (logaritmo natural)

Outro erro seu, pois 1,5625 não virou 0,644 e sim o Logaritmo natural de 1,5625 é que era para ser 0,644..

Refazendo meu erro e usando a correta função que é logaritmo natural se tem.. Acho que vou corrigir editando lá em cima..

Como fazer???

Tem de ter uma calculadora científica que tenha a função ln ou seja, logaritmo natural

Ai você insere o número 1,5625 pressiona a tecla ln (ele e ene) o resultado será 0,4463 Eu havia usado, erroneamente, a função log base 2.

Veja ai a tecla:

[gandolfe]

Ta show faller muito obrigado... eu perguntei porque eu tentei achar aquele valor ali na calculadora do windows fazendo o LN dela só que o numero que achei foi o que você colocou agora: 0,44 ai eu não entendi como o 0,64 tinha surgido. To feliz porque aprendi como se calcula mas também um pouco triste porque 5 volts se tornou inútil pra mim fazer um timer ja que aquele capacitor ta fora de mão

[faller]

Ta show faller muito obrigado... eu perguntei porque eu tentei achar aquele valor ali na calculadora do windows fazendo o LN dela só que o numero que achei foi o que você colocou agora: 0,44 ai eu não entendi como o 0,64 tinha surgido. To feliz porque aprendi como se calcula mas também um pouco triste porque 5 volts se tornou inútil pra mim fazer um timer ja que aquele capacitor ta fora de mão

Mil desculpas o erro foi meu..

Temporizadores não são feitos desse modo ai, e, fazendo-os de modo coerente, adequado, com um comparador de tensão, se consegue fazer tempos de 10 segundos com capacitores da ordem de 10 uf mais ou menos..

No modo correto o resistor pode assumir altos valores como 1Mega e um comparador é que monitora a tensão do capacitor, chaveando a saída quando determinado nível de tensão acontece..

Ou seja, toda essa base de cálculo continua válida..

[gandolfe]

Não esta ótimo... o que eu quis dizer é montar um timer somente utilizando um circuito rc, só um resistor e um capacitor para controle de tempo de 10 seg com 5 volts ''não há como'' ( só se utilizar capacitores gigantes) certo? Sem adicionar mais nada, nem comparador, nem um tipo de ci nada... com 5 volts e somente um circuito rc minha unica saída é aumentar o capacitor para que tenha 10 seg certo?

Estou querendo tirar esta dúvida pois aprendi isto a 5 anos atras quando fiz curso técnico só que na época era muito novo e não podia praticar fora do curso pois não possuia uma bancada em casa, agora após 5 anos esqueci tudo hehehehe, ai to tentando começar do melhor lugar ( do início ) e eu lembro que quando estudei primeira coisa que vi foi timer rc e portas lógicas, ai quero terminar a parte do rc para depois montar um flip flop (no qual queria fazer um timer de 10 seg com um circuito rc acionando os transistor que acionaria o 2 leds se não me engano um flip flop bem simples é assim não é?) que ai depois poderia começar o estudo com o 555 e ir viajando por ai...

[faller]

Não esta ótimo... o que eu quis dizer é montar um timer somente utilizando um circuito rc, só um resistor e um capacitor para controle de tempo de 10 seg com 5 volts ''não há como'' ....

Tem como sim, é só seguir o cálculo e colocar ai um resistor de 220 Ohms seu led e esse supercap eletrolítico dai, de 100.000 uF..

http://www.tmgeletronica.com.br/Produto-CAPACITORESCAPACITORS-Capacitores-em-SMD-SUPERCAP-01F-55V---Capacitor-Backup-de-Memoria-versao-4068-4079.aspx

Com esse outro, de 1 Farad, 220 ohms e o led, o tempo de descarga pode chegar a coisa de 100 segundos..

http://www.tmgeletronica.com.br/Produto-CAPACITORESCAPACITORS-Capacitores-em-SMD-SUPERCAP-1F-55V---Capacitor-Backup-de-Memoria-versao-4066-4077.aspx

Boa sorte..

[gandolfe]

valeu faller...Minha dúvida foi totalmente sanada, caso não tenham nada a adicionar por mim o tópico pode ser fechado

[BCP]

Caso o autor necessite, o mesmo será reaberto, para isso deverá entrar em contato com a moderação solicitando o desbloqueio.