Com a disponibilidade no mercado de supercapacitores com capacitâncias acima de 10F é justo que os leitores que desejam fazer experimentos possam medir esses componentes. Existem diversas formas de se fazer isso. Neste artigo ensinamos como é possível medir um supercapacitor usando recursos comuns, como o multímetro.
Partimos do fato de que os capacímetros comuns partem do tempo de carga do componente em teste para medir sua capacitância. Eles simplesmente aplicam uma tensão no componente e medem a quantidade de pulsos que é produzida pelo circuito num determinado intervalo de tempo. Esse intervalo é dado por duas tensões que aparecem no capacitor no intervalo da carga.
É claro que, no caso de um supercapacitor, este intervalo seria muito grande e o circuito não conseguiria fazer sua integração. Outro problema a se considerar é que o supercapacitor descarregado se comporta como um curto-circuito praticamente, exigindo correntes muito altas para sua carga entre duas tensões conhecidas.
Mas, existem alternativas para saber com boa precisão qual é o valor de um supercapacitor.
Podemos fazer sua medida por um método indireto muito simples. Usamos sua constante RC para isso que, como sabemos na carga corresponde a 0,63 da tensão máxima e na descarga 0,37 da tensão máxima, conforme mostra a figura 1.
Assim, basta pegar o capacitor em teste e um resistor de resistência conhecida, a mais baixa que se possa obter para uma corrente que implique numa dissipação inferior a especificada para o componente.
A escolha do resistor também depende corrente máxima que a fonte utilizada no teste pode fornecer.
Por exemplo, se eu tenho um capacitor de 10F x 2,7V, uso como tensão de referência para a carga 2V o que resulta numa tensão de 1,26V para a carga e 0,74V para a descarga.
T = RC
O resistor pode ser de 4 ohms, por exemplo. (posso associar resistores para obter algo o mais próximo disso) com uma dissipação de 1W ou mais.
Assim, com 2 Volts a corrente será de 500 mA o que está dentro da possibilidade de até usarmos pilhas comuns como fonte.
Tenho então duas possibilidades:
a) Medindo o tempo de carga
Ajusto minha fonte de alimentação para 2V. Certifico-me de que o capacitor em teste está completamente descarregado e monto o circuito abaixo com um multímetro na escala apropriada de tensões.
Veja então que a constante de tempo para este circuito será de:
T = R x C
Ligo a fonte previamente ajustada para 2 V e vejo quanto tempo o multímetro demora para chegar aos 1,26 V.
Para obter a capacitância, basta então aplicar a fórmula:
C = t/R
Dividimos o tempo por R. Por exemplo se tivermos 40 segundos, a capacitância será:
C = 40/4 = 10 F
b) Medindo o tempo de descarga.
Neste caso, usando um circuito apropriado, que pode ser formado por pilhas e um sistema redutor, carrego o supercapacitor com 2,4V monitorando sua tensão no multímetro.
Uma maneira de se obter aproximadamente 2 V para o capacitor é utilizando 2 pilhas (3V) e um diodo 1N4002 ou 1N4004 em série para reduzir em 0,6 V a tensão. Trabalho então com o valor obtido o que pode ser verificado com o multímetro.
Com o capacitor carregado, ligo-o a um resistor de 4 ohms e a um multímetro. Novamente, meço o tempo que ele demora para atingir 37% da tensão de carga.
Na figura 4 o circuito usado.
Anotamos os valores e aplicamos e aplicamos a mesma fórmula:
C = t/R
Por exemplo:
Obtivemos 80 segundos no processo.
C = 80/4
C = 20 Farads
É lógico que devemos sempre considerar as tolerâncias dos componentes utilizados e do próprio capacitor.
Observe que é preciso ter cuidado para que nunca a tensão máxima suportada pelo capacitor seja ultrapassada, pois ele pode sofrer danos.
Vídeo VM15 e Revista INCB Prog. 20/01/2023
