TFE Tema2 Componentes Pasivos

COMPONENTESCOMPONENTES

TECNOLOGÍA Y FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA

ADD

ELECTRÓNICA2011-2012

INTRODUCCIÓN A LOS COMPONENTES

INTRODUCCIÓN A LOS COMPONENTES

ADDTecnología y Fundam. de Electrónica

DEFINICIÓNDEFINICIÓN

Definición de componente Los equipos electrónicos son sistemas técnicos construidos con

DEFINICIÓN Los equipos electrónicos son sistemas técnicos construidos con

diferentes piezas interconectadas entre sí, para realizar determinadas funciones: Rectificadores, amplificación, conversión de señal, oscilación…. A cada una de estas piezas se le denomina con el nombre de

componente electrónico con lo cual podemos definirlo como: > “elemento eléctrico que realiza una función física simple por sí solo,

si es utilizado de una forma adecuada” ( no puede ser dividido en partes sin perder su función)

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES

COMPONENTES REAL/IDEAL

IMPERFECCIONES


Componente electrónico. El término componente también se emplea para definir un conjunto

funcional dentro del sistema. Es un elemento indivisible.

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL

CLASIFICACIÓN por funciónCLASIFICACIÓN por función Según el tipo de función que desempeñan en los circuitos electrónicos:

Componentes pasivos No pueden realizar funciones de control y amplificación de potencia, ni otras funciones

complejas. La tensión y la corriente que presentan suelen estar relacionados por una proporcionalidad una derivación o una integración respecto al tiempo Ej: resistencias

DEFINICIÓN

proporcionalidad, una derivación o una integración respecto al tiempo. Ej: resistencias, bobinas, condensadores, … Aquellos que suponen un gasto de energía. Un elemento pasivo es aquel que no es capaz de entregar potencia al circuito en el cual estáconectado

Componentes activos Capaces de realizar funciones de control y amplificación de potencia, u otras más

complejas. Ej: transistores , tubos electrónicos, circuitos integrados… Encargados de suministrar la energía a los pasivos.

Componentes activos discretos> Integran un dispositivo> Diodos, transistores, tiristores, etc.

Componentes activos integrados> Integran gran cantidad de transistores> Mi d i d d ñ l t

CLASIFICACIÓNES

PROPIEDADES


Por FunciónPor Análisis Por montaje


> Microprocesadores, memorias, procesadores de señal, etc. Transductores

Capaces de transforma una energía en otra de diferente tipo: Ej: motores, altavoces, micrófonos, detectores, ….

Elementos de conmutación e interrupción Conmutadores, interruptores y relés

Elementos de conexión Cables de conexión, circuitos impresos, conectores, zócalos….

IMPERFECCIONES


CLASIFICACIÓN por análisisCLASIFICACIÓN por análisis

Para el análisis de los circuitos eléctricos en los que son empleados estos componentes se efectúan dos DEFINICIÓN empleados estos componentes se efectúan dos aproximaciones sucesivas:Componentes ideales: Sólo se tiene en cuenta el efecto

electromagnético principal que caracteriza al componente. Suponen una simplificación del comportamiento real

Componentes reales: La modelización incluye también otros efectos secundarios. Los modelos se construyen como combinación de componentes ideales

CLASIFICACIÓNES

PROPIEDADES


Por FunciónPor AnálisisPor montaje


Los componentes ideales permiten realizar una primera aproximación a un circuito eléctrico, proporcionando una respuesta más simple de calcular, que en muchas ocasiones no difiere en exceso del comportamiento real del circuito. Sin embargo, en determinadas ocasiones no son aceptables estas aproximaciones, y es imprescindible el cálculo a través de los componentes reales.

IMPERFECCIONES


Clasificación componentes por montajeClasificación componentes por montaje

DEFINICIÓN

CLASIFICACIÓNES

PROPIEDADES


Por FunciónPor Análisis Por montaje


Resistores para montaje superficial (Chip)Matriz de condensadores para SMT

IMPERFECCIONES


PROPIEDADESPROPIEDADES

Cada componente posee unas propiedades eléctricas y mecánicas que definen de forma precisa su DEFINICIÓN mecánicas que definen de forma precisa su comportamiento.

Esto configura lo que vamos a denominar “especificaciones técnicas” que son utilizadas como base o norma que permiten garantizar las características de empleo y la intercambiabilidad. Destacamos:Dimensiones geométricas

F d li l ió lé t i

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


Forma de realizar la conexión eléctricaCaracterísticas eléctricas típicas y máximas de empleo.Condiciones ambientales extremas Fiabilidad: tiempo medio hasta el fallo…


PROPIEDADES PASIVOSPROPIEDADES PASIVOS Propiedades comunes de los componentes pasivos:

Valor nominal Es el especificado por el fabricante, y en la mayoría de los casos marcado sobre el cuerpo, empleando un código

de colores o alfanumérico. Es un valor medio normalizado obtenido del proceso de FABRICACIÓN del DEFINICIÓN

pcomponente.

Tolerancia A cada valor nominal lleva asociado una tolerancia que indica la posible máxima desviación entre el valor real y el

nominal, y que depende de la variabilidad inherente a los materiales y procesos de fabricación.

Series, valores normalizados

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES



PROPIEDADES: Valores normalizadosPROPIEDADES: Valores normalizados Los valores normalizados permiten unificar criterios. Según la tolerancia del componente (resistencia o condensador) se fabrican los valores de

una de estas series. El nombre de la serie está formado por la letra E seguida del número de elementos que tiene

DEFINICIÓN o b e de a se e está o ado po a et a segu da de ú e o de e e e tos que t e e

(por ejemplo la serie E12 consta de doce componentes). Los elementos con tolerancia del 10% se basan normalmente en la serie E12, los del 5% en la E24, los del 1% en la E96 y los del 0.5% en la E192.

Para entender las series normalizadas, es necesario conocer el concepto de tolerancia. Ejemplo. Si tenemos una resistencia de 10k 10%, queremos decir que el valor nominal (10k) está

comprendido entre 10k-10% (valor mínimo) y 10k+10% (valor máximo); es decir, entre 9k y 11k. Para evitar solapamiento de valores, se construyen series que teóricamente contengan a todos los posibles valores de resistencia, y se denominan, atendiendo al número de estos valores entre 1 y 10, a las series E(N). La serie E12 son doce valores entre 1 y 10, y su tolerancia es 10%. Las series E y su tolerancia son las siguientes:

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


serie tolerancia (%)

E6 20

E12 10

E24 5

E48 2

E96 1

E192 0,5

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL E6 20% tolerance,

E12 10% tolerance,E24 5% tolerance (and usually 2% tolerance),E48 2% tolerance,E96 1% tolerance,E192 .5, .25, .1% and higher tolerances.

DEFINICIÓN

PROPIEDADES: Valores normalizadosPROPIEDADES: Valores normalizados Tablas de valores normalizados.- Podemos construirnos las tablas de valores normalizados muy fácilmente,

partiendo de la expresión matemática que define una R normal:

Las series E6, E12 y E24 se expresan con 1 decimal.

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES

Series de resistencias normalizadas y comercializadas mas habituales para potencias pequeñas.. Hay otras series como las E96, E192 para usos mas especiales.

E6 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

Las series E48, E96 y E192 se expresan con 2 decimales. Los resultados se redondean por exceso (0.5 = 1)

Por ejemplo, el término nº 19 de la serie E192 vale:

Con esta expresión, podemos hallar mediante una tabla de Excel los valores normalizados de Resistencias.



E24 1.0 1.11.2

1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1

E48

1.0 1.05 1.10 1.15 1.21 1.27 1.33 1.40 1.47 1.54 1.62 1.69

1.78 1.87 1.96 2.05 2.15 2.26 2.37 2.49 2.61 2.74 2.87 3.01

3.16 3.32 3.48 3.65 3.83 4.02 4.22 4.42 4.64 4.87 5.11 5.36

5.62 5.90 6.19 6.49 6.81 7.15 7.50 7.87 8.25 8.66 9.09 9.53

Tolerancias de las series : E6 20% E12 10% E24 5% E48 2%

Valores de las resistencias en , K , M IEC = Comisión eléctrica Internacional

PROPIEDADES PASIVOSPROPIEDADES PASIVOS Características comunes de los componentes pasivos:

Estabilidad Determina la aptitud para mostrar una misma lectura de los parámetros del componente

( l i l) l ti l V i i d á t t S d fi DEFINICIÓN

(valor nominal) con el tiempo y con el uso. Variaciones de carácter permanente. Se definen mediante pruebas de funcionamiento (ej 1000 h de duración) en unas condiciones controladas. Se expresa mediante una variación relativa de las características antes y después de la prueba.

Coeficiente de temperatura Variación relativa del valor N del componente con la temperatura.

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


Coeficiente de tensión Expresa la variación relativa del valor N del componente con la tensión eléctrica aplicada

entre sus bornas


PROPIEDADES PASIVOSPROPIEDADES PASIVOS Características comunes de los componentes pasivos:

Potencia Nominal Pmax, potencia máxima que puede disipar el componente en condiciones de uso normales y cuando la

temperatura ambiente no supera la temperatura a partir de la cual se puede producir la destrucción del componente.

DEFINICIÓNcomponente.

Disipación potencia en componentes

La energía suministrada se invierte en calentar el componente, pasar al ambiente a través de la conducción y, eventualmente, en producir algún otro tipo de energía (luz, trabajo mecánico,etc… .)

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES



ambiente aTemperatur componente aTemperatur

térmicaaresistenci

A

C

TH

THAC

TTR

PRTT

PROPIEDADES PASIVOSPROPIEDADES PASIVOS

Características comunes de los componentes pasivos:Tensión máxima de trabajo

DEFINICIÓN

Tensión máxima de trabajoVmax, mayor tensión eléctrica que puede aplicarse al

componente sin que se sobrepase la potencia nominal ni la tensión de ruptura.

Influencia de la frecuenciaFiabilidad

Característica que garantiza el buen funcionamiento del componente en una aplicación determinada y durante un i bl id P á á d l MTTF (M

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


tiempo establecido. Parámetro más usado el MTTF (Mean Time To Failure) o el recíproco la tasa de fallo λ que se expresa en FIP (Failure Unit), unidad que indica un fallo cada 109 horas.


COMPONENTES PASIVOS IDEALESCOMPONENTES PASIVOS IDEALES

Los fenómenos electromagnéticos básicos l d l i it lé t i t

DEFINICIÓN

empleados en los circuitos eléctricos son tres:CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES

Efecto resistivo: Representa la caída de tensión en el interior de un conductor.

Efecto capacitivo: Se produce por el almacenamiento de cargas en un sistema formado por dos conductores dVC



sistema formado por dos conductores separados por una pequeña distancia.

Efecto inductivo: Producido por la influencia de los campos magnéticos.

dtdVCi

dtdiLV L

L

COMPONENTES REALES UNA PRIMERA APROXIMACIÓN

COMPONENTES REALES UNA PRIMERA APROXIMACIÓN

RESISTENCIA REAL En una resistencia real el fenómeno secundario más importante

es el inductivo. El efecto capacitivo normalmente es muy pequeño Por lo tanto la resistencia real puede representarse

DEFINICIÓN

pequeño. Por lo tanto, la resistencia real puede representarse como una asociación de una resistencia y una bobina ideal en serie.

Obviamente, el efecto resistivo será mayor que el inductivo, aunque esta situación puede invertirse: el fenómeno inductivo se acentúa con la frecuencia de trabajo.

CONDENSADOR REAL Un condensador se representa habitualmente mediante una

capacidad. Sin embargo, debido a que siempre existen corrientes de fuga a través del dieléctrico, en el componente real debe incluirse además una resistencia en paralelo.

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES

Modelo condensador

Modelo resistor de hilo bobinando


BOBINA REAL El efecto principal en una bobina es el inductivo. Si dicho efecto

es mucho mayor que el resistivo, su representación puede ser una autoinductancia; pero si la resistencia del conductor utilizado es lo suficientemente grande, habrá que representar la bobina por una inductancia en serie con una resistencia. Solamente a frecuencias elevadas habrá que tener en cuenta un posible efecto capacitivo.


Bobina núcleo aire

Imperfecciones en componentes electrónicos pasivos

Imperfecciones en componentes electrónicos pasivos

Unas de las fuentes de interferencia que más llaman la atención son las imperfecciones en los componentes pasivos. La ausencia en ellos de ganancia de potencia induce a pensar que tienen muy poco

DEFINICIÓN

ellos de ganancia de potencia induce a pensar que tienen muy poco que ver con el problema EMI (ElectroMagnetic Interference). De hecho, es cierto que ellos de por sí no producen propiamente interferencias.

Sin embargo, el examen detenido de las especificaciones de los fabricantes muestra claramente que todos estos componentes se comportan no sólo de una forma que dista de la ideal, sino a veces incluso de forma opuesta a la deseada, y ésta es la causa de los problemas.

L di i t t i t l t i t id l

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


La discrepancia entre comportamiento real y comportamiento ideal se pone de manifiesto en particular a altas frecuencias, lo que significa que es grave no sólo en los circuitos digitales rápidos y de radiofrecuencia, sino también precisamente cuando se trata de suprimir transitorios, que son un problema habitual en EMC (ElectroMagnetic Compatibility).


CLASIFICACIÓN FUNCIONAL: pasivosCLASIFICACIÓN FUNCIONAL: pasivos

Tipo de componente Propiedad característica

Resistores: ResistenciaDEFINICIÓN

Resistores: Resistencia

Condensadores: Capacidad

Inductores: Autoinducción

Transformadores: Relación de transformación

Relés: Conmutación de circuitos físicos.

Resonadores: Frecuencia de resonancia

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


Cables: Conducción de señal eléctrica y potencia.

Fibras ópticas: Conducción de señal óptica.

Conectores: Conexión eléctrica y óptica

Circuitos impresos: Soporte físico para realizar circuitos electrónicos.


Componentes Componentes

DEFINICIÓN

RESISTENCIAS

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


ComponentesComponentes

DEFINICIÓN

CONDENSADORES

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES



DEFINICIÓN

INDUCTORES

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES




DEFINICIÓN

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES



CLASIFICACIÓN FUNCIONAL: activosCLASIFICACIÓN FUNCIONAL: activos

Activos SemiconductoresDEFINICIÓN

Discretos> Diodos> BJT> JFET> MOST> LED> Dlaser,etc

Integrados> Lineales

» A.O.» Amplificadores

CLASIFICACIÓN

PROPIEDADES


IMPERFECCIONES


» Amplificadores» Reguladores de V, etc..

> Digitales» Lógica MSI» Subsistemas» Memorias» Microprocesadores,etc


COMPONENTES: RESISTENCIASCOMPONENTES: RESISTENCIAS

Tecnología y Fundam. de ElectrónicaINTRODUCCIÓN

RESISTORES LINEALES

ADDTecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012

2011-2012RESISTOR NO

LINEAL

RESISTOR VARIABLE

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Existen dos tipos de resistencia: la estática y la dinámica.

INTRODUCCIÓN

La resistencia estática es la expresión de la ley de ohm. Relaciona la diferencia de potencial con la intensidad en un punto concreto de operación.

En cambio, existen otros materiales en los que la relación entre la tensión y la intensidad sí que depende del punto de trabajo. En este caso, el valor de R no es constante, y es necesario conocer la función R(I) en cada punto. La dinámica relaciona los incrementos de ambas magnitudes en torno a un punto de operación dado, es decir:

Para pequeños incrementos:

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN

CRITERIOS DE SELECCIÓN

PROCESOS DE FABRICACIÓN


2011-2012

La unidad de resistencia es el Ohm (Ω ) siendo una unidad derivada. El patrón de resistencia se toma en base a la que presenta una columna de mercurio de determinadas condiciones geométricas y para valores normales de presión y temperatura.

En la actualidad se cuenta con resistencias patrones de alambre.


2011-2012

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Componentes o elementos constitutivos.

Elemento resistivo Cuerpo del resistor Contactos

INTRODUCCIÓN Contactos Encapsulado y protección

Marcado. Colores Alfanumérico

Valores Normalizados: Los valores de los resistores se generan por una progresión geométrica que tiene la característica de repetir sus valores en todas las décadas.

Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente. Tolerancia: Es la máxima desviación de los valores nominales especificados por el

fabricante. Sé da en % del valor nominal. En donde no se especifica la tolerancia, en general, se puede decir que admiten una variación de +/- 20 % del valor nominal.

CARACTERÍSTICAS

ResistividadElementosMarcado

Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica

Máxima temperaturaCoeficiente de tensión

Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo

Humedad, Estabilidad


2011-2012

g p q Los valores de resistencia nominal y tolerancia están normalizados a través de la norma UNE 20 531 79 de tal

forma que disponemos de una gama de valores y sus correspondientes tolerancias (series de valores normalizados y tolerancias para resistencias) a las que tenemos que acogernos a la hora de elegir la resistencia necesitada.

Se suele dar a 25ºC Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y

potencia nominal. Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y

potencia nominal.

CLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a la que se define la

potencia nominal. Potencia nominal (Pn): Disipación de potencia: es la máxima potencia que

d di i l i t d t ti d id ifi d t t INTRODUCCIÓN

puede disipar el resistor durante un tiempo de vida especificado, a temperatura ambiente normal, sin variar su valor . Potencia de disipación: La potencia disipada en una resistencia viene dada por P=VI . La resistencias fabricadas se caracterizan por una potencia máxima de disipación, a mayor superficie de la resistencia, mayor facilidad para disipar calor. Por lo tanto el valor óhmico de la resistencia no determina su tamaño, sino la potencia que disipa.

Potencia disipada en forma de calor Cuando se alcanza el equilibrio térmico entre resistor y medio, la temperatura en el

resistor no debe sobrepasar la especificada por el fabricante Potencia máxima: Potencia nominal (PN)

P t i d di i b l i t i d f ti d i l

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

Potencia que se puede disipar sobre la resistencia de forma continuada, sin que el componente sufra deterioro, a una temperatura de trabajo o temperatura nominal y condiciones ambientales especificadas

Unidades -> Watios (W)RIR

VVIP 22

CLASIFICACIÓN



,

Características: Disipación de potenciaCaracterísticas: Disipación de potencia

RTTP amb

maxmax

INTRODUCCIÓN

Resistencia térmica en ºC/WConstante de disipación mW/ºC)

CARACTERÍSTICAS






OJORth normalizar

Factor disipación


CLASIFICACIÓN



,

mWCR

TtRdt

dtCP

CmW

TtdtdtCP

th

ambeth

ethdis

ambee

thdis

º térmicaaResistenci

)(1º

disipación de constante

)(

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Coeficiente térmico: En la máxima variación de la

resistencia en función de la temperatura expresada en %/ ºC t illó ( / ºC) ( 0001%) K 1 Si l

INTRODUCCIÓN

ºC, en partes por millón ( ppm/ ºC) (.0001%) o en K-1. Si la variación es lineal este parámetro se conoce como coeficiente térmico; si la variación no es lineal, el parámetro se conoce como característica de resistenciaen función de la temperatura.

Expresión lineal válida para la d l i l

CARACTERÍSTICAS







mayor parte de los materiales y para T no muy grandes.

0 1 TCLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Resistencia crítica: La resistencia crítica RCRÍTICA de una serie de resistores es

una resistencia a la que se producen simultáneamente el voltaje máximo permitido y la disipación máxima de potenciaINTRODUCCIÓN permitido y la disipación máxima de potencia.

La resistencia crítica de la serie se define aquel valor de resistencia para el cual, aplicando la tensión nominal de la serie, se disipa la potencia nominal de la serie.

Valor óhmico de una serie en el que, a temperatura ambiente, coinciden las limitaciones por potencia disipada y por tensión nominal.

V 2

CARACTERÍSTICAS







N

NCRITICA P

VR CLASIFICACIÓN



,

Valor de R es tal que al aplicar entre sus terminales la tensión límite el componente disipa la potencia máxima permitida.

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Máxima temperatura de trabajo: Es la máxima temperatura que puede

soportar el resistor sin variar sus características teniendo en cuenta tanto la temperatura ambiente como el calor desarrollado internamente por circulación de corriente

INTRODUCCIÓNde corriente. Por lo tanto el calor de disipación debe disminuir si se trabaja a una temperatura

ambiente mayor a la especificada por el fabricante para la disipación nominal.

A disipación cero la máxima temperatura ambiente que puede soportar es la máxima temperatura de trabajo

CARACTERÍSTICAS







temperatura de trabajo.

CLASIFICACIÓN



,

CATEGORÍA CLIMÁTICA La categoría climática de un componente queda fijada por una serie de tres grupos de cifras (según norma IEC 68-1; ejemplo 55/100/56), separados por un trazo inclinado, que corresponden respectivamente a la temperatura del ensayo de frío, temperatura del ensayo de calor seco y al número de días de prueba del ensayo continuo de calor húmedo, ensayos que el componente deberá satisfacer.

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Coeficiente de tensión: Es el cambio en el valor de la resistencia debido a altos

gradientes de potencial, debido a que esto produce un reacomodamiento molecular modificando la resistividad También se expresa en % o en partes por INTRODUCCIÓN molecular, modificando la resistividad. También se expresa en % o en partes por millón por voltios (ppm/v ). Esta cantidad es independiente del efecto del auto calentamiento (self - heating). Su medición es dificultosa.

Se puede esperar: -700 ppm/ v para altos valores resistivos de carbón (composición ). + 5 a 30 ppm/ v para películas de carbón y Cermet. + 10 a 0,05 ppm/ v para películas metálicas y películas de óxidos, para algunas de películas gruesas se puede

esperar hasta 400 ppm/ v . Este coeficiente no es consecuencia de un diseño de resistencia bobinado.

COEFICIENTE DE TENSIÓN ():

CARACTERÍSTICAS







Variación relativa de la resistencia en función de la tensión aplicada.La medida de este coeficiente no puede ser enmascarada por el coeficiente de temperatura => medida rápida de .

R R V2 1 1

R RR V voltio2 1

11

CLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Máxima tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aplicarse a los

extremos del resistor, siendo una función del material usado y de la configuración física del resistor; el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento.INTRODUCCIÓN temperatura nominal de funcionamiento. Los resistores de carbón son más sensibles a la tensión que los demás resistores.

P I V VR V P R V P RMAX MAX

21.- Potencia máxima aplicable:

2.- Tensión nominal: Máxima tensión instantánea que se puede aplicar entre los terminales del componente sin

provocar su ruptura dieléctrica. Depende del tamaño (mayor tensión nominal a mayor tamaño) y del tipo de resistor.

Casos: Si la señal varía rápidamente en comparación con la constantede tiempo térmica del resistor V será la

CARACTERÍSTICAS







Ejemplo: R=10K, PMAX=1W => VMAX=100V

Si la señal varía rápidamente en comparación con la constantede tiempo térmica del resistor, V será la máxima tensión eficaz aplicable

Si la variación de señal es lenta en comparación con la constante de tiempo térmica del resistor V será la máxima tensión de pico aplicable.

En ambos casos se refiere a la máxima tensión aplicable en bornas del resistor. Para calcular la “máxima tensión del generador” debe resolverse el circuito.CLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

RuidoINTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS




Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo


ADD

Resistencias hechas de partículas conductoras con aglutinante no conductor tienen más probabilidades de exposición al ruido

Por ejemplo, la composición de carbono y las resistencias de película gruesa

Tecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012

CLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Ruido: Es una tensión fluctuante no deseada generada en el interior del resistor .

Se distinguen 2 tipos: El ruido debido a la agitación térmica de los electrones. Conocido como ruido

Johnson El movimiento aleatorio de los electrones se superponen al flujo debido a la INTRODUCCIÓN

Johnson. El movimiento aleatorio de los electrones se superponen al flujo debido a la tensión aplicada, y produce ruido. Depende de la resistencia y de la temperatura.Acusada en señales débiles. Este ruido es conocido como “ruido blanco” ya que se presenta por igual en todas las frecuencias.

» La expresión del ruido Johnson debido a la agitación térmica de los electrones es:» E (r m s): Tensión eficaz de ruido» T: Temperatura en grados Kelvin. » R: Resistencia en ohm. » f: Ancho de banda

El id d bid l i t ll id d B t d di d

CARACTERÍSTICAS







El ruido debido a la corriente se llama ruido de Bernamont dependiendo del rango de frecuencias utilizado. Su origen viene dado por la falta de homogeneidad en la materia. Es proporcional a la inversa de la frecuencia.

La corriente de ruido para un rango de frecuencias f1 a f2 esta dado por la tensión eficaz igual a:

CLASIFICACIÓN



,

Características: RuidoCaracterísticas: Ruido El índice de ruido se especifica para el tipo de resistor. Este es la

relación de la tensión eficaz de ruido causado por un flujo de corriente cuando el resistor tiene una tensión continua entre sus extremos medido sobre una década de frecuencia ( ancho de banda ) a un punto caliente INTRODUCCIÓN sobre una década de frecuencia ( ancho de banda ) a un punto caliente (hot spot ) especificado por el fabricante. La unidad es en m V por volt o en db, donde 0db = 1 V.

Frecuencia de trabajo: Es la máxima frecuencia a la cual se puede trabajar al

0 dB => 1 V/V

Indice ruidoV V

V VdBruido

señal

_ log

20

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

j p jresistor, dependiendo ésta del tipo de resistor y la forma constructiva. Así los alambres trabajan a menor frecuencia que los de composición. El valor de la resistencia permanece en un valor constante sólo a bajas frecuencias, ya que se ve afectada por inductancias y capacitancias.... Para determinar sus valores los fabricantes proporcionan gráficas de impedancias. Los mejores respecto a la frecuencia son los de alambre arrollado.

CLASIFICACIÓN



,

Características: alta frecuenciaCaracterísticas: alta frecuencia

El circuito de la figura indica que el resistor, en frecuencias altas debe tenerse precaución en el formato, para su elección, como así también la longitud de los terminales. INTRODUCCIÓN

Frecuencia de trabajo: Es la máxima frecuencia a la cual se puede trabajar al resistor, dependiendo esta del tipo de resistor y la forma constructiva. Así los alambres trabajan a menor frecuencia que los de composición

Para frecuencias bajas casi no hay variación, pero con frecuencias altas se produce una variación de la resistencia.

Z = (Rs+Ls) // Cp

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

Ls, Cp => Parámetros parásitos. Valores muy pequeños (nH, pF).Dependen de los materiales de fabricación.

CLASIFICACIÓN



,

R|Z| ideal


INTRODUCCIÓN R

f

R

|Z| realAltas frecuenciasMayor influencia de C

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

Bajas frecuenciasMayor influencia de L

ff. resonancia(XL = XC)

CLf

CLw

CwLw

2111

CLASIFICACIÓN



,


INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

CLASIFICACIÓN



,


INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

CLASIFICACIÓN



,


Efecto Skin. Señales de alta frecuencia no penetran muy bien en materialesconductores. La resistencia asociada a un elemento conductor a alta frecuenciaes superior a su resistencia DC La corriente fluye en una fina capa cerca de la

INTRODUCCIÓN

es superior a su resistencia DC. La corriente fluye en una fina capa cerca de lasuperficie del conductor. Se suele dar en los resistores de película metálica.

es la profundidad (m), f es una frecuencia (Hz), es la permeabilidad (H/m) del material ( =o = 1.256610-6 H/m para muchos materiales),

d ti id d d l t i l (S)

.1f

CARACTERÍSTICAS







2011-2012

conductividad del material (S)

CLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Humedad. Posee dos efectos:

Sobre la superficie-> fuga de corriente, con lo que la resistencia aparente disminuye.S

INTRODUCCIÓN

Si se absorbe a través de la envoltura del resistor. La resistencia puede aumentar hasta un 10%.

Otros resistores pueden ser susceptibles a reacciones químicas, al penetrar la humedad en el elemento resistivo

Fiabilidad: (Reliability ) Se define generalmente como la variación máxima en % de la resistencia, después de un determinado número de horas de funcionamiento (de 1000 a 5000 horas) a 0ºC y 60% de humedad y cargado a potencia nominal. Capacidad del material para no sufrir variaciones permanentes en el valor de su

CARACTERÍSTICAS




Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajoHumedad, Estabilidad


2011-2012

Capacidad del material para no sufrir variaciones permanentes en el valor de su resistividad con el tiempo, temperatura o tensión aplicada. Su valor suele darse, en variación relativa (∆R/R), después de 1000 horas trabajando a 70 ºC.

Hay dos maneras de definir la fiabilidad: (Mean Time Between Failures )Tiempo medio entre fallos (MTBF) (Failure Rate) Tasa de fracaso por cada 1.000 horas de funcionamiento

CLASIFICACIÓN



,

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Efecto termopar

cambio en la temperatura en la unión de dos metales distintos Estabilidad

RINTRODUCCIÓN

Cuantitativamente la estabilidad se mide por la deriva Destacamos:

Efecto de la temperatura durante la soldadura Ensayos climáticos: temperatura ambiente – humedad Máxima temperatura del componente después de 1000 horas de funcionamiento cambio en la resistencia con el tiempo en una carga específica, nivel de humedad, el estrés y la

temperatura ambiente. Cuanto menor sea la carga y la más cercana a 25 ° C se mantiene la resistencia, la mejor la estabilidad. La humedad hace que el aislamiento de la resistencia a engrosar la aplicación de presión (tensión) a la

resistencia provocando un cambio. Los cambios de temperatura, alternativamente, aplicar y aliviar tensiones en la resistencia por lo que los

bi l i t i

%100

RRDeriva

CARACTERÍSTICAS




Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajoHumedad, Estabilidad

ADD

cambios en la resistencia.


CLASIFICACIÓN



,

CRITERIOS DE SELECCIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN Los criterios de selección del tipo de resistor a utilizar para un fin

determinado son: Valor de la resistencia INTRODUCCIÓN Valor de la resistencia Potencia a disipar: dependerá de la temperatura ambiente y de la corriente que

va a circular por el resistor. Para determinar la potencia nominal del resistor es necesario calcular la potencia que disipará el resistor:

Siendo la I la máxima corriente que se supone que circulará por el resistor Para obtener la potencia nominal del resistor se debe afectar esta potencia de un

factor de seguridad de 2 o 3 Tolerancia: dependerá de la exactitud del valor de resistencia que se pretende Tipo de montaje: para placa impresa u otro tipo

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

p j p p p p Coeficiente de variación de la resistencia con la temperatura: depende de la

función que cumple el resistor en el circuito. Frecuencia de trabajo Tensión aplicada entre sus extremos.

Dentro de las resistencias lineales fijas podemos hacer una clasificación según su fabricación:

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN Según su tipo:

Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.INTRODUCCIÓN clasificación según su fabricación:

Resistencias variables: su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites.

Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.).

Según su aplicación Power (fuentes de alimentación) Precisión (radar) Bajo valor óhmico (sensibles corriente) Alto valor óhmico Bajo ruido (comunicaciones) Pequeñas (portabilidad)…

AisladasEsmaltadasCementadas

asVitrificadodescubiertHilo

Bobinadas

Metálicas

carbóndepelículasaglomerado

carbóndenComposicióCARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

Según montaje en el circuito Inserción Montaje superficial

Por la fabricación Bobinados Película conductora Composición

CERMETmetálicoÓxido

finaPelículametálicaPelícula

oxidadohiloDeAisladasMetálicas

CLASIFICACIÓN: Grupos de resistenciasCLASIFICACIÓN: Grupos de resistenciasSe pueden dividir en tres grupos:

Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante

INTRODUCCIÓN

constante y está predeterminado por el fabricante.Resistencias variables: su valor de resistencia puede

variar dentro de unos límites.Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de

forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.).

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

PROCESOS DE FABRICACIÓNPROCESOS DE FABRICACIÓN Existen diferentes procesos de fabricación con diversos materiales.

El tipo mas habitual de baja potencia, es el pirolítico, que consiste en un pequeño cilindro cerámico recubierto por una capa de carbón con dos casquillos metálicos que soportan los INTRODUCCIÓN

terminales insertados en los extremos, fijándose el valor óhmico mediante un proceso de espiralizado de la película que elimina el carbón según una hélice a lo largo del cilindro. Sobre el cuerpo resistivo así preparado se efectúa un recubrimiento con pintura aislante y sobre ella se sitúan las bandas del código de colores. De este se encuentran en el mercado tamaños correspondientes a potencias de 1/8 ; 1/4 ; 1/3 ; 1/2 ; 1 y 2 vatios con tolerancias del 1% ; 2% ; 5%; 10% y 20%.

Otra resistencia muy empleada, es la bobinada cuya utilización se reserva habitualmente, a puntos de mayor disipación térmica y que no requieren precisiones de valor óhmico muy altas. Se construyen arrollando sobre un cilindro cerámico hilo resistivo, colocando unos casquillos metálicos con los terminales de conexión en sus extremos y en contacto con el hil b i d t d l j t lt it ifi d d i t

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

hilo, recubriendo todo el conjunto con un esmalte vitrificado o con una capa de pintura aislante. La tolerancia habitual es de 10% y son capaces de disipar potencias por encima de los 100 vatios, siendo necesario en ocasiones, disponer de medios adecuados de ventilación.

Las de precisión, construidas mediante una película metálica, espiralizada de la misma forma que en las pirolíticas, sobre una cerámica cilíndrica o plana. Con este procedimiento se obtienen resistencias muy estables con la temperatura y las tolerancias muy bajas

INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS

CLASIFICACIÓN




2011-2012

INTRODUCCIÓN

RESISTENCIAS FIJAS LINEALESRESISTENCIAS FIJAS LINEALESRESISTORES FIJOS

LINEALES

RESISTOR NO LINEAL

RESISTOR VARIABLE


2011-2012

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Son aquellos resistores cuyo valor de resistencia esta fijado por el fabricante y no puede ser variado INTRODUCCIÓN esta fijado por el fabricante y no puede ser variado por el usuario.Una clasificación:

Ai l dEsmaltadasCementadas

asVitrificadodescubiertHilo

Bobinadas

M táli

carbóndepelículasaglomerado

carbóndenComposició

CLASIFICACIÓN

RESISTOR DE PELÍCULA

RESISTOR BOBINADO

RESISTOR DE COMPOSICIÓN

CARACT. Y APLICACIÓN


2011-2012

CERMETmetálicoÓxido

finaPelículametálicaPelícula

oxidadohiloDeAisladasMetálicas

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN DE RESISTENCIAS LINEALESFIJAS

CLASIFICACIÓN DE RESISTENCIAS LINEALESFIJAS

La clasificación de estas resistencias se puede hacer en base a los materiales utilizados para su construcción, básicamente mezclas de carbón o grafitos y materiales o aleaciones metálicas.

1. Resistor de carbón: su elemento resistivo es principalmente el grafito u otra forma de carbón sólido. Normalmente va de .1 ohm a 22 Mohm. Su tolerancia puede ser del 5, 10, 20 %.

INTRODUCCIÓN

2. Resistores peliculares: poseen un núcleo cerámico que se le llama sustrato, después esta cubierto por una película de material resistivo, elemento de resistencia. Puede ser un compuesto de carbón o metálico o una mezcla de metal y vidrio.

3. Resistor de alambre devanado: su elemento es una aleación de níquel-cromo. El cual esta devanado alrededor de un núcleo cerámico recubierto por un metal cerámico o un esmalte especial. Su resistencia va de 1 a 100 kohm. Con tolerancia de 5 %.

También se pueden distinguir distintos tipos atendiendo a características constructivas y geométricas. Una clasificación sería la siguiente:

> DE CARBÓN: » Aglomeradas o de composición» De capa.

> METÁLICAS:

Es el tipo más utilizado y el material base es el carbón o grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia.

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

> METÁLICAS: » De capa. » De película. » Bobinadas.

> Especiales

Ver tabla adjunta

Estas resistencias están constituidas por metales, óxidos y aleaciones metálicas como material base.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN por FABRICACIÓN: Película

CLASIFICACIÓN por FABRICACIÓN: Película

RESISTORES DE PELÍCULA

INTRODUCCIÓN

Necesitan un soporte (cerámica, vidrio) sobre el que se deposita la película resistiva. Son resistores de aplicación general, de utilización muy extendida (película metálica y

de óxidos metálicos) por su relación prestaciones/precio. Resistores de película de carbono: (1-5000 Ω)

El elemento resistivo está compuesto por mezclas de carbono y aislantes.

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

La deposición de la película se realizaba por deposición directa del carbón o por pirólisis. Presentan características similares a los resistores de composición de carbono; esto es, todas sus

desventajas en cuanto a ruido y falta de estabilidad pero no son igual de robustos. Resistores de película metálica: (300 Ω)

El elemento resistivo es una película metálica muy delgada ( hasta 0.1 μm). La deposición de la película se realiza en vacío (evaporación, sputtering, ...).

Resistores de película de óxidos metálicos (MOX): (5-1200 Ω) El elemento resistivo es una película de óxidos metálicos delgada ( 0.2- 0.8 μm). La deposición de la película se realiza en vacío (evaporación, sputtering, ...).

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTOR DE PELÍCULA: tiposRESISTOR DE PELÍCULA: tipos RESISTENCIAS DE PELÍCULA DE CARBÓN

Fabricación basada en el deposito de la composición resistiva sobre un INTRODUCCIÓN

cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos.Como características más importantes:

Elevado coeficiente de temperatura. Soportan mal las sobrecargas. Ruido y coeficiente de tensión prácticamente nulos. Mayor precisión y menores derivas que las aglomeradas o de

composición

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTOR DE PELÍCULA: tiposRESISTOR DE PELÍCULA: tipos RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA

Constituidas por un soporte que puede ser de pirex, vidrio, cuarzo o porcelana, sobre el que se depositan capas por reducción química para el caso de óxidos metálicos o por vaporización al vacío para metales o aleaciones metálicas. Los óxidos más utilizados son de estaño, antimonio e i di l l i d l i i di l di d d l d l

INTRODUCCIÓN

indio, como metales y aleaciones de oro, platino, indio y paladio dentro del grupo de metales preciosos.

La diferencia fundamental con las anteriores está en las técnicas de fabricación utilizadas, mediante las cuales se han conseguido integrar redes de resistencias. Los materiales base usados en su fabricación y los cuerpos soporte son los característicos de las resistencias metálicas, a excepción de los óxidos metálicos. Dentro de este tipo también podemos diferenciar dos tipos: de película delgada y de película gruesa, diferenciándose en las características constructivas.

Las principales ventajas de estas resistencias radica en su reducido tamaño, y sobretodo en la disponibilidad de redes de resistencias como componente integrado. A pesar de su reducido margen de potencia, inferior a 1/2 W, las ventajas respecto a las resistencias discreta se pueden resumir en:

Coste menor para un mismo número de resistencias. Reducción del cableado, peso y espacio en el circuito. Tolerancias más ajustadas.

G t bilid d i ió B j i l d id

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Gran estabilidad y precisión. Bajo nivel de ruido. Características generales de las unidades integradas muy similares y valores nominales prácticamente idénticos. Posibilidad de obtención de valores óhmicos distintos en función de la configuración interna y el número de resistencias integradas. Rangos reducidos de potencia y tensión. Bajo coeficiente de temperatura y altas temperaturas de funcionamiento.

Esta última posibilidad está ligada al tipo de encapsulado en que se presenta la red. En la práctica los más comunes que se nos presentan son:

Tipo SIL, disposición de terminales en una línea, usada también para algunos tipos de conectores. Tipo DIL, característica de los encapsulados de circuitos integrados.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTOR DE PELÍCULA: tiposRESISTOR DE PELÍCULA: tipos Película delgada (Thin-Film)

Resistiva material depositado por pulverizaciónINTRODUCCIÓN

De espesor con precisión controladaDentro de los límites de 0,1, 0,2, 0,5 y 1%, y con coeficientes de

temperatura de 5 a 25 ppm.

Resistiva materiales utilizando la tecnología de impresión de pantallaEl espesor de los materiales de impresión es generalmente 5 ... 15

micras

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO



ADD

micras.


OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTOR DE PELÍCULA: tiposRESISTOR DE PELÍCULA: tipos Láminas de resistencia.

Semejantes a los de película finaINTRODUCCIÓN

Resistiva materiales utilizando la tecnología de impresión de pantalla

El espesor de los materiales de impresión es generalmente 5 ... 15 micras.

Resistiva de cerámica, vidrio en polvo y líquidos, por lo que se puede imprimir

Más tarde al horno a unos 850º

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO



ADD

Más tarde, al horno a unos 850 Valores típicos. Tol. 5%, Coef. Temp.

200ppm


Substrato

PegamentoLámina

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN


2011-2012

Película de Carbón Película de Metálica

Resistencias bobinadas de potencia

RESISTORES BOBINADOSRESISTORES BOBINADOS

INTRODUCCIÓN

R i t i b bi d d i ió

Disipan hasta 250 W de potenciaUtilizan un soporte aislante capaz de soportar elevadas temperaturas: cerámicas (Alúmina, porcelana,esteatita) sobre el que se arrolla el hilo conductor.El soporte puede ser macizo o hueco (mayor superficie de radiación de calor).Los coeficientes de dilatación del núcleo y de los recubrimientos deben ser similares.

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Resistencias bobinadas de precisiónRealizados con materiales de bajo coeficiente de temperatura.Suelen sobredimensionarse para minimizar el calentamiento y reducir la variación con la temperatura.Se utilizan esquemas de bobinado especial (en secciones, Ayrton-Perry) para minimizar la componenteinductiva parásita.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTORES BobinadosRESISTORES Bobinados Bobinada de gran potencia

Existe gran variedad en la fabricación de este tipo de resistencias, tanto por la manera de devanar el hilo, como por la de protegerlo. Es muy interesante que

INTRODUCCIÓNp p g y q

disipen calor con facilidad pues, generalmente, se usan en circuitos en los que la potencia es elevada. No precisan, en cambio, gran exactitud. El hilo se arrolla de manera que la resistencia no presente autoinducción. Varias formas.

Bobinada cementada En algunos casos, el hilo no se recubre con ningún

material, sino que va colocado sobre un tubo cerámico, en el que se ha practicado una hendidura helicoidal, sobre la que se aloja el hilo. Pueden llevar tomas de corriente:

Bobinadas vitrificadas

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Las que llevan protección son las vitrificadas y cementadas. Las primeras se recubren, una vez bobinadas, con una capa de esmalte vitrificado, cuyo coeficiente de dilatación es el mismo que el del tubo cerámico; el esmalte vitrificado es neutro respecto del hilo (no le ataca) y, además, disipa fácilmente el calor.

Comercialmente pueden ser: hilo descubierto, esmaltadas, vitrificadas o cementadas y aisladas

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTORES BOBINADOSRESISTORES BOBINADOS De hilo descubierto:

En un soporte cerámico con estrías grabadas se arrolla el hilo, puede poseer una corredera para variar el valor óhmico, pudiendo llegar este hasta los 200K y con una potencia de 100W. El hilo posee un coeficiente de temperatura bajo y suele ser una aleación de Ni-Cr-Al o Ni-Cr-Fe

INTRODUCCIÓN

temperatura bajo y suele ser una aleación de Ni-Cr-Al o Ni-Cr-Fe. Vitrificados:

Se usa el bobinado de Ayenton-Peny, y luego se recubre con esmalte vitrificado (neutro) y cuyo coeficiente de dilatación es semejante al del soporte. La temperatura máxima es de 450ºC; también puede llevar corredera para ajustar al valor deseado, con gran precisión, y el cual tiene una tolerancia del 5 y 10 %. El hilo es de Ni-Cr soldado a los terminales de conexión.

Cementadas: Se usa como recubrimiento un cemento basándose en resinas de silicona inorgánica, permitiendo una

temperatura máxima de 275ºC. Su construcción es similar a las vitrificadas. Son de color mate y de tacto rugoso.

Esmaltadas: La protección es una capa de esmalte, y el hilo puede ser aleación de Ni-Cr o Ni-Cu.

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

p p , y p Aislada:

El bobinado se hace sobre un soporte de fibra de vidrio, tratado con resina polimerizada a una temperatura elevada.

De hilo oxidado: Se usa en casos donde el calor de disipación es necesario, por lo que están preparadas para trabajar en altas

temperaturas. Existen de dos tipos: de precisión y de potencia.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTORES DE COMPOSICIONRESISTORES DE COMPOSICION RESISTENCIAS AGLOMERADAS o de COMPOSICIÓN

Constitución: mezcla de carbón, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos

INTRODUCCIÓNVariando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de resistencias.

Entre sus características se puede destacar: > Robustez mecánica y eléctrica (sobrecarga). > Bajos coeficientes de tensión y temperatura. > Elevado nivel de ruido. > Considerables derivas.

• De Carbono:> Muy utilizados históricamente.> Presentaban bajos valores de estabilidad> Coeficientes de temperatura de ±1200 ppm/ºC> Alt fi i t d t ió

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

> Alto coeficiente de tensión.> El índice de ruido está relacionado con el contenido en carbón del material y modelado

mediante la expresión:OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Características y aplicación según el material usado

Características y aplicación según el material usado

De carbón: Poseen un bajo coste de fabricación

Plástico conductivo:Una base de material plástico al que se añade carbón pulverizado, disolvente y relleno

INTRODUCCIÓN Poseen un bajo coste de fabricación Coeficiente de temperatura alto Son sensibles a los cambios de temperatura El rango va desde algunos ohmios hasta 10MW Tienen tolerancia del 5, 10 y 20 % con una

potencia inferior a 2W

CERMET: De sustrato cerámico con una fina capa de mezcla

de metal y cristal Son de tamaño reducido con rango desde 10W

Poseen una buena linealidad (variación con temperatura) y duración de la parte rotativa.Es bastante sensible a la humedad y son más económicas que las CERMET.

Bobinados:Sobre un material plástico o cerámico se arrolla el hiloSu valor se ajusta con un anillo en forma de correderaEl rango de valores va desde 50W hasta 500KW con un 10%

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Son de tamaño reducido, con rango desde 10W hasta 1MW

Disipan una potencia máxima de 2W, son muy estables y de precisión

Tienen un coeficiente de temperatura bajo Son usadas para elevadas tensiones y donde se

requiera un buen ajuste

con un 10%Para baja potencia se usa en hilo una aleación de cobre (P<8W)Para alta potencia la aleación es de Ni-Cr (P<1000W)Es estable con altas temperatura y tiene una buena precisión.Se producen efectos de autoinducción y parásitos debido al arrollamiento

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

OTROS RESISTORESOTROS RESISTORES Resistores Cerohm: Utilizados para interconectar elementos dentro de un circuito. Permiten corregir

algunos fallos de diseño. Arrays de resistores Configurados de diferentes formas con o sin terminales comunes. Utilizados como

resistores de “Pull-up”/”Pull-down”, excitación de diodos LED, terminadores... Fusibles: Para protección de circuitos Valores óhmicos bajos Son no inflamables

INTRODUCCIÓN

Fusibles: Para protección de circuitos. Valores óhmicos bajos. Son no-inflamables. Ajustables: Resistores de película a los que no se les ha realizado el espiralado para definir su valor óhmico.

El usuario puede ajustarlo utilizando la herramienta adecuada. Los resistores de precisión, disponibles en película metálica o bobinado, son diseñados para usar en

circuitos que requieren tolerancias estrechas, resistencias estable a largo plazo, bajo ruido y bajo coeficiente de temperatura Utilizados para calibración e instrumentación. La variedad de hilo bobinado es comparativamente grande y disponible sólo en campo limitado de resistencias: es el más estable de todos los resistores. Los resistores de hilo bobinado suelen ser dispositivos de baja potencia.

Los resistores de precisión media están diseñados para circuitos que requieren estabilidad de temperatura alargo plazo. Este resistor es normalmente menor al resistor de precisión y menos caro. Las unidades son utilizadas para funciones de limitación de corriente o caída de tensión en aplicaciones de circuitos.

Resistores de uso general Son pequeños de composición barata (carbón con adhesivo). Se utilizan en circuitos que no son críticos a las tolerancias iniciales. Estos no deben ser utilizados en donde se requiere

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

q qbajo coeficiente de temperatura de resistencia y un bajo nivel de ruidos.

Resistores de potencia Estos están disponibles en hilo de bobinado y película. Están normalmente referidos a 25°C de temperatura ambiental.. son utilizados en fuentes, circuitos de control y divisores de tensión donde una estabilidad operativa al 5% es satisfactoria.

CERMET: Es la combinación de CERámica y METal, se fabrican pulverizando partículas de metal con aglomerante sometidos a elevadas temperaturas, llegando a fusionar el sustrato con el metal. El rango de valores va desde los 10W hasta 10M, con tolerancias menores al 1% y una potencia mínima de 3W. Posee buena estabilidad y un coeficiente de temperatura bajo. Es usado para fabricar potenciómetros de aplicaciones de precisión.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

OTROS RESISTORESOTROS RESISTORES Resistencias de alta tensión: son las que pueden trabajar con voltajes de hasta 40KV. Se fabrican como las de capa

de carbón pero selladas en cápsulas de cristal. CI’s de resistencias. Son básicamente resistencias de película delgada o gruesa que se han depositado sobre un

sustrato cerámico El “cermet” de óxido de ruterio es el más ampliamente usado como material resistivo en este tipo de INTRODUCCIÓN

sustrato cerámico. El cermet de óxido de ruterio es el más ampliamente usado como material resistivo en este tipo de resistencias. Las potencias máximas son de 1/8W o menos. Las resistencias integradas para montaje superficial están fabricadas en un tamaño estándar de 1,6mm x 3,2mm para permitir que sean colocadas apor máquinas automáticas.

Redes de resistencias: son resistencias de película gruesa o delgada depositadas en un sustrato común y empaquetadas para facilitar su montaje en placas de circuito impreso. Se clasifican en DIP (Dual-In line Package) y SIP (Single-In line Package). Los materiales usados son polvos de plata-paladio, mezclados con un aglutinante, que se aplica mediante enmascaramiento del sustrato antes de calentar al horno. Se obtienen de esta manera varias resistencias en una “pastilla” única disponiéndose de cada una mediante terminales exteriores conectados interiormente a cada una de ellas. Las redes comerciales incluyen resistencias del mismo valor pero pueden encargarse de valores diferentes. Estas resistencias se usan en transiciones de circuitos lógicos, visualizadores LED, etc. Se hallan DIP de 14 o 16 pines. Las SIP son de 6, 8 o 10 pines. Sus valores oscilan entre el rango de 10 Ω y 10 MΩ, con un coeficiente de temperatura del 2%. Límite de potencia de 1/2W. Las redes de resistencias se disponen también en encapsulados de CI DIP miniatura y para montaje superficial.

Resistores especiales de alto valor óhmico Formados por hilos finos de aleación metálica dispuestos helicoidalmente para colocar dentro de ampollas. Se emplean en equipos de medida de laboratorio. Son de elevada precisión.

Resistores de baja inductancia Los resistores bobinados crean una inductancia que aumenta con la frecuencia Para

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Resistores de baja inductancia. Los resistores bobinados crean una inductancia que aumenta con la frecuencia. Para prevenir este efecto: a) hacer grupos de arrollamientos separados. Cada uno de los grupos está bobinado en sentido contrario al de sus vecinos, y b) se dobla el hilo a la mitad y enrollado doblado (lo que anula los campos de un sentido con los del otro).

Resistencias sobre circuito impreso. Su base es el circuito impreso. Se basa en depositar sobre el material aislante una capa fina de material resistivo, cuyo espesor y superficie sea adecuado al valor óhmico deseado. Se suele utilizar como material oro, platino o cobre. Es este tipo de resistencias la longitud del material resistivo ha de ser grande por lo que se diseñan en forma de greca. Valores de R bajos y no normalizados. Para valores mayores de R se utiliza como material resistivo fibra de vidrio metalizada.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Características generalesCaracterísticas generales

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO



ADD

Foil: Lámina Wirewound: hilo bobinado Metal film: película metálica Carbon film: película de carbón Thick-film: película fina Carbon composition: aglomerados composición carbón


OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

INTRODUCCIÓN

IDENTIFICACIÓNIDENTIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

IDENTIFICACIÓN DE RESISTENCIASIDENTIFICACIÓN DE RESISTENCIAS

Determinar el grupo al que pertenecen, si son lineales fijas, variables, o no lineales, y el tipo concreto al que INTRODUCCIÓN j , , , y p q

pertenecen dentro de cada grupo. Determinar el valor nominal de la resistencia y su tolerancia.

código de colores, o, el código de marcas. El valor de potencia nominal

suele ir indicado en algunos tipos de resistencias bobinadas y variablespodemos fijarnos en el tamaño del componente.

Otros parámetros como pueden ser el coeficiente de

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Otros parámetros como pueden ser el coeficiente de temperatura, ruido, tensión máxima aplicable, etc., tenemos que recurrir a las hojas de características que nos suministra el fabricante.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Códigos de coloresCódigos de colores Es el código con el que se regula el marcado de el valor nominal y tolerancia para resistencias

fijas de carbón y metálicas de capa fundamentalmente. Destacar que con estos códigos lo que obtenemos es el valor nominal de la resistencia pero no INTRODUCCIÓN

el valor real que se situará dentro de un margen según la tolerancia que se aplique. Las dos primeras bandas dan una idea del valor base de la resistencia y la tercera banda nos

indica por cuanto hay que multiplicar el valor base anterior para obtener el verdadero valor de la resistencia. La cuarta y última banda nos da la tolerancia.: Dorado 5%, Plateado 10%, sin color 20%.

Esta codificación se hace por medio de bandas de color impresas en el cuerpo del conductor.La cantidad de bandas depende de la tolerancia. Para tolerancias del ±20% ,± 10%, ± 5% se imprimen 4

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

bandas y para tolerancias menores se imprimen 5 bandas.También se pueden encontrar indicados los valores de resistencia con numero y letras directamente.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Código de colores para tres o cuatro bandas

Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la tolerancia: oro, plata, rojo, marrón,

i ú l Si l b d dINTRODUCCIÓN

o ningún color. Si las bandas son de color oro o plata, está claro que son las correspondientes a la tolerancia y debemos comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de color rojo o marrón, suelen estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y así comenzaremos la lectura por el extremo opuesto, 1ª cifra, 2ª cifra, número de ceros o factor multiplicador y tolerancia, aunque en algunos casos existe una

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

Tolerancia: sin indicación +/- 20%

tercera cifra significativa.En caso de existir sólo tres bandas con color, la tolerancia será de +/- 20%. La falta de esta banda dejará un hueco grande en uno de los extremos y se empezará la lectura por el contrario. Suele ser característico que la separación entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea mayor que la que existe entre las demás bandas.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Código de colores para cinco bandas

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

EJEMPLOEJEMPLO

INTRODUCCIÓN

Ejemplo:

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

EJEMPLOEJEMPLO

INTRODUCCIÓN

Colores amarillo-violeta-naranja-oro, según la tabla podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000 W ó 47 KW. La tolerancia

Tiene una banda más de color y es que se trata de una resistencia de precisión. Esto además es corroborado por el color de la banda detolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%. Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores,

t í 2) l l ó d

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

indica que el valor real estará entre 44650 W y 49350 W (47 KW±5%).

que tenían 2) y los colores son marrón-verde-amarillo-naranja, de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 1-5-4-4ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1540000 W ó 1540 KW ó 1.54 MW. La tolerancia indica que el valor real estará entre 1509.2 KW y 1570.8 KW (1.54 MW±2%).

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

EjemploEjemplo

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Código de MarcasCódigo de Marcas Su objetivo es el marcado de el valor nominal y tolerancia del componente y,

aunque se puede aplicar a cualquier tipo de resistencias, es típico encontrarlo en resistencias bobinadas y variables.INTRODUCCIÓN

Como valor nominal podemos encontrarnos con tres, cuatro, o cinco caracteres formados por la combinación de dos, tres, o cuatro números y una letra, de acuerdo con las cifras significativas del valor nominal. La letra del código sustituye a la coma decimal, y representa el coeficiente multiplicador según la siguiente correspondencia:

LETRA CÓDIGO R K M G T

COEFICIENTE MULTIPLICADOR x1 x103 x106 x109 x1012

TOLERANCIAS SIMÉTRICAS

TOLERANCIAS ASIMÉTRICAS

Tolerancia %

Letra código

Tolerancia Letra código

+/- 0,1 B +30/-10 Q

+/- 0,25 C +50/-10 T

+/ 0 5 D +50/ 20 S

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

+/- 0,5 D +50/-20 S

+/- 1 F +80/-20 Z

+/- 2 G - -

+/- 5 J - -

+/- 10 K - -

+/- 20 M - -

+/- 30 N - -

La tolerancia va indicada mediante una letra, según la siguiente tabla. Como se puede apreciar aparecen tolerancias asimétricas, aunque estas se usan normalmente en el marcado de condensadores.

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RKMRKM Designación de valores normalizados RKM.- Para

enumerar o designar los diferentes valores de una resistencia se emplea el sistema RKM que consiste en

INTRODUCCIÓN

resistencia se emplea el sistema RKM, que consiste en sustituir los puntos decimales y las comas separadoras de millar, en el sistema inglés de puntuación, por sus equivalentes R (unidad) K (kilo) M (mega). Por ejemplo:

valor (ohm) RKM

0.47 ohm 0R47

1.13 ohm 1R13

100 ohm 100R

1000 h 1k

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OJO! para designar 0.47 ohm decimos 0R47 o bien R47, no confundir con 47R que equivale a 47 ohmios.

1000 ohm 1k

4700 ohm 4k7

5360 ohm 5k36

1,270,000 1M27

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Ejemplo código de marcasEjemplo código de marcas

INTRODUCCIÓN

Valor de la resistencia en ohmios

Código de marcas

Valor de la resistencia en ohmios

Código de marcas

0,1 R10 10K 10K

3,32 3R32 2,2M 2M2

59,04 59R04 1G 1G

590,4 590R4 2,2T 2T2

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

5,90K 5K9 10T 10TOTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

Códigos Resistencias SMDCódigos Resistencias SMD

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN


RESISTOR BOBINADO




2011-2012

OTROS RESISTORES

TABLAS

IDENTIFICACIÓN

RESISTENCIAS VARIABLESRESISTENCIAS VARIABLES


2011-2012

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Un resistor variable es un resistor lineal sobre el cual desliza un contacto

eléctrico capaz de inyectar corriente en un punto intermedio de su elemento resistivo.

Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites Para ello se les INTRODUCCIÓN

Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).

El valor resistivo se modifica variando la longitud del elemento resistivo. Según su función en el circuito estas resistencias se denominan:

Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles audio,..)

Resistencias variables: su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Acceso limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).

PARTES

TIPOS

MONTAJES / CIRCUITOS

PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está

eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como en la resistencia variable, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.

OTROS EJEMPLOS

Partes de un resistor variablePartes de un resistor variable

(1-ß)RTINTRODUCCIÓN

ßRT

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

ß ó f(x)-> Es la posición relativa del cursor, o una función que depende de la posición.

RT-> Es la resistencia total.

OTROS EJEMPLOS

TIPOS: IntroducciónTIPOS: Introducción Los resistores variables tienen la posibilidad de variar su valor óhmico

mediante algún mecanismo de rotación o deslizamiento, ya sea manual o servocontrolado.

Los hay de múltiples naturalezas constructivas valores resistivos y INTRODUCCIÓN

Cx

Los hay de múltiples naturalezas constructivas, valores resistivos y potencias. Además, la variación de la resistencia puede seguir un patrón de variación lineal o logarítmico. Ello dependerá del tipo de materiales, distribución y métodos de construcción empleados, y de la ingeniería aplicada en sus diseños.

Desplazamiento lineal Desplazamiento rotacional Multivueltas Lineales/logarítmicos

Los resistores variables más comunes son los de película de carbón. Un tipo de ellos, denominados potenciómetros, están diseñados para que el

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN

x BCA

AC

B

ACB


2011-2012

operador pueda variar su valor resistivo tantas veces como la tarea lorequiera. Hay en el mercado potenciómetros rotativos simples o en tándem (dos o tres pisos) y deslizable.

Potenciómetro rotativo de carbón Potenciómetro deslizable de carbón

OTROS EJEMPLOS

Potenciómetro multivueltas

x

TIPOSTIPOS Resistores variables

Resistencias cuyo valor óhmico se puede ajustar mediante dispositivos móviles (cursor), entre un valor mínimo generalmente cero y un valor máximo

l l i l d l i i El i i d l d INTRODUCCIÓN

que es el valor nominal de la resistencia. El movimiento del cursor puede ser rectilíneo o angular, por medio de un eje.

Existen diferentes tipos de resistores variables, el reóstato se utiliza como resistencia variable para variar la intensidad de corriente de un circuito.

Potenciómetros Son unas resistencias con tres terminales, uno de ellos está en conexión

directa con un cursor que se desplaza sobre una lámina de carbón, mientras que los otros dos están conectados a uno y otro extremo de la lámina de

bó ti t S tili i d d t ió E

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

carbón respectivamente. Se utiliza como accionador de una tensión. En función de la posición del cursor, la resistencia puede variar de muchas maneras: lineal (movimientos iguales del cursor se corresponden con iguales variaciones de resistencia); logarítmica (usado en control de volumen de audio, tiene que ver con la unidad de medida utilizada, el decibel (dB).)

OTROS EJEMPLOS

Tipos de potenciómetrosTipos de potenciómetros Clasificación en función de la función de variación:

1) Potenciómetros linealesxkf )(

uO

uEINTRODUCCIÓN

MAXxxxkxf )(

xxMAX

2) Potenciómetros logarítmicos y anti logarítmicos

1log)(

MAXxxAMxf

Se suele hacer: x=xMAX f(x)=1. En ese caso: )1log(

1log)(

Ax

xAxf MAX

Logarítmicos:

AxfMAXxx

1)1()(

Antilogarítmicos:

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Axf )(

Logaritmico

uO

x

uE

xMAX

Lineal

Antilogaritmico

A=1A=10

A=1A=10

OTROS EJEMPLOS 3) Potenciómetros funcionales. Aprox. puntos

uO

uE

u2

u1

u3

X=0

X1

X2

x3

Xmax

x

uO

x

uE

xMAX

u3

u1

u2

x3x2x1

Montajes de resistor variable: Potenciómetro / reóstato

Montajes de resistor variable: Potenciómetro / reóstato

Los potenciómetros y los reóstatos se diferencias entre otras cosas, por la forma en que se conectan. POTENCIÓMETRO

INTRODUCCIÓN

Se utiliza el cursor como salida de un divisor de la tensión aplicada entre los terminales fijos. Estos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de tensión.

REÓSTATO Utiliza solo un terminal fijo y el cursor. Se comporta como una resistencia variable ente dichos

terminales. En el caso del reóstato este va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y la potencia que puede aguantar (en watts) sea el

0

L1

120

11

10

R P )(//)1(

//

VVSi

RPRV

RPPRPVV

L

L

L

L

LL

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

cuidado de que su valor (en ohmios) y la potencia que puede aguantar (en watts) sea el adecuado para soportar la corriente (I en amperios) que va a circular por él.

Permite ajustar el paso de la corriente por un circuito

1

0

L1

1

0

R P )(

PVI

SiRP

VIL

OTROS EJEMPLOS

El potenciómetro en el circuitoEl potenciómetro en el circuito

)(xfPRImpedancia de entrada: ZI

INTRODUCCIÓN

)()())(1(xfPRxfPRxfPZ

L

LI

P

P(1-f(x))

f(x)P LR

ZI

P R

RVariación de ZI

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN

ADD

RL

ZI

PPf(x)

xxMAX

LP R OTROS EJEMPLOS

El potenciómetro en el circuitoEl potenciómetro en el circuito

))(1()())(1()( ffPxfPxfPZ Impedancia de salida: cálculo

INTRODUCCIÓN

))(1()())(1()())(()( xfxfPxfPxfP

ffZO

P(1-f(x))

))(1(P )( xfxfP

ZO Variación

Valor máximo: f(x)=1/2 ZOMAX=P/4

Curva exacta: depende de f(x)

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN

ADD

RL

PPf(x)

ZO

xxMAX

Variación de ZO

4P

x/f(x)=1/2

OTROS EJEMPLOS

Parámetros eléctricosParámetros eléctricos GENERALES

Valor Nominal yPARTICULARES

Ley de variaciónConformidad

INTRODUCCIÓN

ToleranciaPotencia Nominal Tensión NominalCoeficiente térmico de la

resistenciaRespuesta en frecuencia

ConformidadFactor de DisipaciónResistencia Terminal MáximaMáxima Corriente por CursorResistencia de Cursor MáximaResoluciónResistencia de aislamiento

Parámetros MecánicosParámetros Mecánicos

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Parámetros MecánicosParámetros Mecánicos Recorrido Mecánico Recorrido Eléctrico Recorrido Lineal

Par o Fuerza de Arranque Par o Fuerza de Mantenimiento Número Mínimo de Actuaciones Tomas internas

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROSPARÁMETROS Recorrido mecánico: es el desplazamiento

que limitan los puntos de parada del cursor (puntos extremos).INTRODUCCIÓN (p )

Recorrido eléctrico: es la parte del desplazamiento que proporcionan cambios en el valor de la resistencia. Suele coincidir con el recorrido mecánico.

Recorrido lineal o logarítmico

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Tomas intermedias: Son contactos fijos realizados en puntos particulares del elemento resistivo.

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicosPARÁMETROS técnicos Resistencia nominal (Rn): valor

esperado de resistencia variable entre los límites del recorrido eléctrico

INTRODUCCIÓN

eléctrico. Resistencia residual de fin de

pista (rf): resistencia comprendida entre el límite superior del recorrido eléctrico del cursor y el contacto B.

Resistencia residual de principio de pista (rd): valor de resistencia comprendida entre límite inferior del recorrido eléctrico y el contacto A.

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Resistencia Terminal máxima: Es el máximo valor de la resistencia que puede presentar el dispositivo entre el cursos y uno de los extremos cuando dicho cursor está en dicho extremo.

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicos (cont)PARÁMETROS técnicos (cont) Resistencia total (Rt): resistencia entre los terminales fijos A o A' y B,

sin tener en cuenta la conexión del cursor e incluyendo la tolerancia. Aunque a efectos prácticos se considera igual al valor nominal (Rt=Rn).INTRODUCCIÓN q p g ( )

Resistencia de contacto (rc): resistencia que presenta el cursor entre su terminal de conexión externo y el punto de contacto interno (suele despreciarse, al igual que rd y rf).

Temperatura nominal de funcionamiento (Tn): es la temperatura ambiente a la cual se define la disipación nominal.

Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): máxima temperatura ambiente en la que puede ser utilizada la resistencia.

Potencia nominal (Pn): máxima potencia que puede disipar el

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

( ) p q p pdispositivo en servicio continuo y a la temperatura nominal de funcionamiento.

Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): máxima tensión continua (o alterna eficaz) que se puede aplicar a la resistencia entre los terminales extremos en servicio continuo, a la temperatura nominal de funcionamiento.

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicos (cont)PARÁMETROS técnicos (cont) Resistencia de aislamiento

Es el mínimo valor de la resistencia entre cualquiera de los terminales y las partes mecánicas que constituyen INTRODUCCIÓN

el encapsulado Factor de disipación

Es la potencia máxima por unidad de longitud eléctrica que es capaz de disipar el dispositivo. Suele expresarse como potencia máxima por área de pistaresistiva o por longitud de hilo, dependiendo de la forma del elemento resistivo.

Corriente máxima por cursorE l i t á i d i l l

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Es la corriente máxima que puede circular por el cursor en cualquier condición de operación sin que sedeteriore el componente

Resistencia de cursor máxima Es el máximo valor de la resistencia que presenta el

cursor independientemente de donde esté situado.

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicos (cont)PARÁMETROS técnicos (cont) Leyes de variación: es la característica o función que liga la variación de la

resistencia entre un terminal fijo y el cursor en función de la variable mecánica que define la posición del cursor Las más comunes son la ley de variación lineal y la

INTRODUCCIÓN

define la posición del cursor. Las más comunes son la ley de variación lineal, y la logarítmica (positiva y negativa):

Según la variación de resistencia:• Lineales• Logarítmicos o exponenciales• Senoidales o cosenoidales• Combinaciones de los

anteriores• De máximos y mínimos

)( PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROSPARÁMETROS

INTRODUCCIÓN

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicos (cont)PARÁMETROS técnicos (cont) Conformidad: se define como la máxima variación relativa al valor nominal

de la resistencia de cualquier componente en cualquier punto respecto al valor dado por la ley de variación. Indica el grado de acercamiento a la ley

INTRODUCCIÓNvalor dado por la ley de variación. Indica el grado de acercamiento a la ley de variación teórica que caracteriza su comportamiento, y es la máxima variación de resistencia real que se puede producir respecto al valor total (nominal) de la resistencia

Linealidad: es la conformidad cuando la ley de variación es lineal

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicos (cont.)PARÁMETROS técnicos (cont.)

RuidoINTRODUCCIÓN

Ruido Bernamont Ruido Thomson Otros efectos que facilitan la aparición de ruidos

La homogeneidad de la superficie sobre la que se desplaza el cursor..

La suciedad hace que el polvo que se deposita hará que la superficie modifique su resistividad

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

superficie modifique su resistividad.Presión que ejerce el cursor sobre la superficie.Velocidad de desplazamiento, problemas de vibración y de

homogeneidad en el contacto.Ruido al pasar de una espira a otra...

OTROS EJEMPLOS

PARÁMETROS técnicos (cont)PARÁMETROS técnicos (cont) Resolución: es la medida de la sensibilidad a la que se

puede fijar un cierto valor de la resistencia entre el cursor y un INTRODUCCIÓN

terminal. Es decir, es la cantidad mínima de resistencia que se puede obtener entre el cursor y un extremo al desplazar (o girar) el cursor. Suele expresarse en % en tensión, en resistencia, o resolución angular.Este parámetro es característico de los resistores bobinados y suele

coincidir con el cociente entre la resistencia de una de las espiras y la resistencia total

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

resistencia totalOTROS EJEMPLOS

Clasificación por su usoClasificación por su uso

De ajuste:INTRODUCCIÓN

Actuación difícil.Poca robustez (pocas actuaciones).Buena resoluciónMontaje en placa de circuito impreso

De Control

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Actuación fácilBuena robustez (muchas actuaciones)Montaje en panelOTROS EJEMPLOS

Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación

Clasificación por su recorridoClasificación por su recorrido

RotatorioINTRODUCCIÓN

Angulo entre 0 y 270º

Deslizante Longitud entre 0 y 2 a 10 cm

Multivuelta Angulo entre 0 y Nx360º

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Deslizante con tornillo Nº de vueltas de un tornillo

OTROS EJEMPLOS


Clasificación por su potencianominal

Clasificación por su potencianominal

De precisión (menor de 0 5 W)INTRODUCCIÓN

De precisión (menor de 0.5 W)

De uso general (hasta 2 W)

De potencia (hasta 2000 W)

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS


Otra ClasificaciónOtra Clasificación

INTRODUCCIÓN

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS


Clasificación por materiales fabricación

Clasificación por materiales fabricación

Los materiales usados para la fabricación de estas resistencias suelen ser los mismos que los utilizados para las resistencias fijas, es decir,

l d bó fit t l l i táli L INTRODUCCIÓN

mezclas de carbón y grafito, metales y aleaciones metálicas. La diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, está en los aspectos constructivos. Tomando este criterio podemos hacer la siguiente clasificación: CAPA o TIRA

Carbón. Metálica. Cermet.

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

BOBINADAS: Pequeña disipación. Potencia. Precisión. OTROS EJEMPLOS


Resistencias variables de capaResistencias variables de capa CAPA DE CARBÓN

Constituidas por carbón coloidal (negro de h ) l d i d d

Los resistores variables rotativos de carbón poseen una pista circular

INTRODUCCIÓN

humo), mezclado en proporciones adecuadas con baquelita y plastificantes. Tenemos:

Potenciómetros de carbón: Valores de resistencias entre 50 y 10M ohmios. Tolerancias del +/- 10% y +/- 20%. Potencias de hasta 2W. Formatos de desplazamiento giratorio y longitudinal,

con encapsulado simple, doble resistencia o con i t t i d

de carbón poseen una pista circular con extremos abiertos (terminales de conexión S1 y S3), recubierta de una película de carbón delgada, sobre la cual se desliza un contacto móvil (S2) que está unidomecánicamente al eje de rotación. En función de la posición que tome el eje, variará la resistenciaentre los terminales

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

interruptor incorporado. Resistencia variable de carbón:

Valores usuales entre 100 y 2M ohmios. Potencia de 0,25W. Pequeñas dimensiones y bajo coste.

De igual forma ocurre en los potenciómetros deslizables, solo que la pista resistiva es recta, y el contacto móvil se desplaza junto con el cursor. Ambos son utilizados en aplicaciones de bajas potencias (menores a 0,1 W).OTROS EJEMPLOS


Resistencias variables de capa (cont)

Resistencias variables de capa (cont)

CAPA METÁLICA Las capas están formadas en base a mezclas de óxidos de estaño y antimonio

depositadas sobre un soporte de vidrio generalmente El cursor como en las de capa INTRODUCCIÓN

depositadas sobre un soporte de vidrio generalmente. El cursor, como en las de capa de carbón, suele ser de aleaciones de cobre y oro o plata, tomando los terminales de salida en contactos metalizados practicados sobre la capa. Características:

Bajas tolerancias: +/- 5%, +/- 2%, +/- 1%. Potencias desde 0,25W a 4W. Muy bajo ruido de fondo. Buena linealidad:0,05%.

CAPA TIPO CERMET La capa está constituida por por mezcla aglomerada de materiales vítreos y metales

nobles, depositada sobre un substrato de cerámica. Las principales aplicaciones son

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

para ajustes con lo que nos vamos a encontrar fundamentalmente con resistencia variable.

Sus características principales: Valores desde 10 a 2M ohmios. Potencias entre 0,5 y 2W. Elevada precisión en modelos multivuelta. Muy buena linealidad y resolución.

OTROS EJEMPLOS


RESISTENCIAS VARIABLES BOBINADASRESISTENCIAS VARIABLES BOBINADAS PEQUEÑA DISIPACIÓN

La constitución de este tipo de resistencias es muy parecida a la de las resistencias bobinadas fijas. Suelen usar los mismos materiales, aleaciones Ni-Cu para pequeños

l d i i Ni C l l S i i l li ió l li i ió INTRODUCCIÓN

valores de resistencia, y Ni-Cr para valores altos. Su principal aplicación es la limitación de corriente en circuitos serie, por lo que se pueden denominar reostatos, aunque la potencia que pueden aguantar no es muy elevada, por lo que también los encontraremos en aplicaciones como potenciómetros. Características:

Valores desde 50 hasta 50K ohmios. Tolerancias entre +/-10% y +/-5%. Potencia nominal entre 0,5 y 8W. Ruido de fondo despreciable.

BOBINADAS DE POTENCIA Se pueden comparar a los modelos vitrificados de alta precisión de las resistencias fijas

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Se pueden comparar a los modelos vitrificados de alta precisión de las resistencias fijas. Este tipo de resistencias son las que realmente se denominan reóstatos, capaces de disipar elevadas potencias aplicadas como limitadores de corriente. Características:

Valores desde 1 a 2,5K ohmios para potencias de hasta 50W, hasta 5K ohmios para 100W, y hasta 10K ohmios para 250W.

Tolerancias del +/-10%, y +/-5%. Potencias nominales entre 25W y 1KW. Máxima temperatura de funcionamiento en torno a los 200ºC.

OTROS EJEMPLOS


RESISTENCIAS VARIABLES BOBINADASRESISTENCIAS VARIABLES BOBINADAS

BOBINADAS DE PRECISIÓNEn este tipo se usan aleaciones metálicas de pequeña

INTRODUCCIÓN

En este tipo se usan aleaciones metálicas de pequeña resistividad (Au-Ag) en lugar de aumentar el diámetro del hilo y así conseguir pequeños valores con reducidas dimensiones. Por sus aplicaciones, a este tipo se les suele denominar resistencia variable bobinados. Características principales: Valores resistivos de 5 a 100K ohmios. Tolerancias del +/-5% y +/-1%. Disipación de potencia de 0 75 a 1 5W

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

Disipación de potencia de 0,75 a 1,5W. Linealidad comprendida entre +/-1% y +/-0,15%. Resolución del orden de 0,001. Modelos multivuelta y simples.

OTROS EJEMPLOS


Resistores variables de ajusteResistores variables de ajuste

INTRODUCCIÓN

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

http://www.sourceresearch.com/catagory.cfm?CategoryID=25

Resistores ajustables de composición

Resistores ajustables de composición

INTRODUCCIÓN

Resistores ajustables de cermetResistores ajustables de cermet

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

Resistores variables de control uso general

Resistores variables de control uso general

INTRODUCCIÓN

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

Potenciómetros digitalesPotenciómetros digitales

Son circuitos integrados en los que mediante impulsosINTRODUCCIÓN g q peléctricos a una patilla o mediante configuración digital,conectan un terminal (cursor) a un punto intermedio deuna cadena de resistores.

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

OTROS EJEMPLOS

Diales para potenciómetros de precisión multivuelta

Diales para potenciómetros de precisión multivuelta Los diales son dispositivos que se acoplan a los potenciómetros a

través de su eje a fin de medir la cantidad de vueltas realizadas o el INTRODUCCIÓN

valor resistivo sin necesidad de medir este valor una vez ajustado el potenciómetro. Consta de dos indicaciones una de ellas da la cantidad entera de vueltas realizadas y el otro en forma de escala graduada de 0 a 10 da la fracción de vuelta realizada. En algunos esta escala esta graduada de 0 a 100 y la cantidad de vueltas enteras se representa a través de una ventanita. El dispositivo consta también de un seguro para evitar el desajuste del potenciómetro para asegurar dicho ajuste impidiendo la rotación del eje del potenciómetro

PARTES

TIPOS


PARÁMETROS

CLASIFICACIÓN


2011-2012

eje del potenciómetro.OTROS EJEMPLOS

RESISTORES NO LINEALESRESISTORES NO LINEALESRESISTORES NO LINEALESResistores que varían con la

temperatura, …Resistores especiales

RESISTORES NO LINEALESResistores que varían con la

temperatura, …Resistores especiales


2011-2012

Resistores especialesResistores especiales

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

RESISTENCIA LINEALCaracterística tensión corriente V = V ( I )

INTRODUCCIÓN

Característica tensión-corriente V = V ( I ) lineal. Resistencia estática RE = constante Resistencia dinámica RE= RD= constante

No dependen del punto de trabajo RESISTENCIA NO LINEAL

Característica tensión-corriente V = V ( I )

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

( )no lineal. Resistencia estática RE = RE (Q) Resistencia dinámica RE= RD (Q)

Dependen del punto de trabajo

LDR

TIPOSTIPOS Estas resistencias se caracterizan porque su valor óhmico, que varía de forma no

lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos,etc..

Así estas resistencias están consideradas como sensoresINTRODUCCIÓN

Así estas resistencias están consideradas como sensores. Entre las más comunes podemos destacar las siguientes:

RTD (Resistance Temperature Detector) se basan en la variación de la resistencia eléctrica de los metales con la temperatura.

Termistores o resistencias NTC y PTC. En ellas la resistencia es función de la temperatura.

R = R(T) y por lo tanto R = R(VQ, IQ) Varistores o resistencias VDR. En ellas la resistencia es función de la tensión. Es decir

la resistencia del componente depende de forma apreciable de la tensión aplicada al componente

R = R(VQ) y por lo tanto R = R(VQ IQ)

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

R R(VQ) y por lo tanto R R(VQ, IQ) Fotoresistencias o resistencias LDR. En estas últimas la resistencia es función de la

luz. R = R(Intensidad de luz)

Magnetorresistores. La resistencia depende del campo magnético, R = R(Campo magnético)

Otros: R = R(Presión), R = R(Humedad), R = R(Magniud física)

LDR

Parámetros importantesParámetros importantes

INTRODUCCIÓN

Resistencia nominal (a una T fija) Rango de temperaturas de trabajo Precisión (relación resistencia-T) Matching (variabilidad en un grupo

de sensores) Repetibilidad (capacidad de repetir

valores previos)

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR

ADD

valores previos) Encapsulado …


LDR

RTD RTD Las RTD (Resistance Temperature Detector) se basan en la variación de la resistencia

eléctrica de los metales con la temperatura. Una RTD típica está formada por un devanado de hilo encapsulado.

INTRODUCCIÓNp p p

Dado que el material empleado con mayor frecuencia para esta finalidad es el platino, se habla a veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer).

C)(0º referencia ra temperatua aResistenciR ....)1( 02

210 TTRR

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012http://galeon.hispavista.com/termometria/metodos_electricos.htm

ra temperatude escoeficient ,..., 21

Ecuación Callendar-Van DusenUna aproximación bastante utilizada es la dada por la Ecuación Los coeficientes A, B y C se encuentran estandarizados por normas como la DIN 43760.

])100(1[ 320 TCBTATRR

LDR

RTDRTD Aproximación Lineal

En muchos casos se toma la aproximación en su margen lineal INTRODUCCIÓN

considerando un único coeficiente α.

Sensibilidad, definida:

Sensibilidad relativa. Podemos concluir que α es la sensibilidad relativa ya que está

referida a R0.

]1[0 TRR

a)linealizadn calibració de (Curva C/º 0 RS

/ RS

TR

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

referida a R0.

Otra expresión de la sensibilidad relativa es:

/ 0RS

/ 0

TRR

A α también es llamada coeficiente de temperatura

LDR

RTDRTD La RTD más popular, conocida como PT100 está constituida por un hilo

de platino cuya resistencia nominal es de 100 Ω a 0° C. La utilización del platino consigue la mayor precisión y estabilidad hasta 500º aprox

INTRODUCCIÓN

platino consigue la mayor precisión y estabilidad hasta 500 aprox. Coeficiente más signigicativo α = 0’00385

Es inmediato calcular la sensibilidad que será aproximadamente de 0,385 Ω/ºC. Lo que significa que para obtener una precisión de 1ºC deberemos detectar cambios de 0,385 Ω.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

Coeficientes para la ecuación de:

Callendar-Van Dusen

LDR

MATERIALES RTDMATERIALES RTD PLATINO

En general la sonda de resistencia de Pt utilizada en la industria tiene una resistencia de 100 ohmios a 0 º.

NÍQUEL INTRODUCCIÓN

Mas barato que el Pt y posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R - Tª.

COBRE El cobre tiene una variación de resistencia uniforme en el rango

de temperatura cercano a la ambiente; es estable y barato, pero tiene el inconveniente de su baja resistividad, ya que hace que las variaciones relativas de resistencia sean menores que las de cualquier otro metal.

TUNGSTENO Tiene una sensibilidad térmica superior a la del platino, por

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

p p , pencima de 100 ºC y se puede utilizar a temperaturas más altas, incluso con una linealidad superior. Asimismo se puede hacer hilo muy fino, de manera que se obtengan resistencias de valor elevado, pero como consecuencia de sus propiedades mecánicas su estabilidad es muy inferior a la del platino. Las técnicas actuales de fabricación de láminas delgadas por evaporación, serigrafía u otro procedimiento ligado a la microelectrónica permiten depositar en superficies muy pequeñas resistencias de los materiales indicados anteriormente.

http://es.geocities.com/fisicas/termometria/metodos_electricos.htm

LDR

EspecificacionesEspecificaciones

ParámetroPlatino Cobre Niquel

INTRODUCCIÓN

Platino Cobre Niquel

Resist. [20oC] µΩ.cm

10.6 1.673 6.844

α 0.00385 0.0043 0.00681

Ro (a 0oC) 25 50 100 200 10 (20oC) 50 100 120

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

Ro (a 0 C) 25,50,100, 200, …, 500

10 (20 C) 50, 100, 120

Rang0 -200oC a +850oC

-200oC a 260oC

-80oC a 320oC

LDR

Tipos RTDTipos RTD

Hilo bobinadoEl hilo conductor se bobina sobre un

l t i l t lé t i INTRODUCCIÓN

elemento aislante eléctrico y muy buen conductor del calor (cerámica). Este bobinado permite dilataciones del hilo al cambiar la temperatura. La bobina es empaquetada con mica y colocada dentro de un tubo que le sirve de protección.

Película finaSe deposita un fina capa de platino

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

Se deposita un fina capa de platino sobre un sustrato cerámico, cubierta con una película de vidrio fundido que sirve de protección. Son de prestaciones similares a las bobinadas y de bajo coste.

LDR

TERMISTORESTERMISTORES TERMISTORES

Son resistores variables con la temperatura, y se basan en los semiconductores. En estas resistencias, cuyo valor ohmico cambia con la temperatura, además de las

t í ti tí i i t i li l h d d t tINTRODUCCIÓN

características típicas en resistencias lineales, hemos de destacar otras: Resistencia nominal: en estos componentes se define para una temperatura ambiente de

25ºC: Autocalentamiento: este fenómeno produce cambios en el valor de la resistencia al pasar una

corriente eléctrica a su través. Hemos de tener en cuenta que también se puede producir por una variación en la temperatura ambiente.

Factor de disipación térmica: es la potencia necesaria para elevar su temperatura en 1ºC. Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.

> RESISTENCIAS NTC» Se caracteriza por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura,

por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo.RESISTENCIAS PTC

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC

ComposiciónCaracterísticas

PTC


2011-2012

> RESISTENCIAS PTC» Posee un coeficiente de temperatura positivo, de forma que su resistencia aumentará como

consecuencia del aumento de la temperatura (aunque esto sólo se da en un margen de temperaturas).

El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; el trazo horizontal en el extremo de la línea inclinada indica que se trata de una variación no lineal. , y la anotación junto a dicha línea denota que la variación es debida a la temperatura y tiene coeficiente positivo o negativo.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Termistores NTCTermistores NTC COMPOSICIÓN

Constan de cerámica policristalina con mezcla de óxidos. La norma DIN 44070 define los termistores NTC como resistencias de semiconductores cuyo valor óhmico disminuye a medida que aumenta la temperatura (conducen mejor en caliente)

INTRODUCCIÓN

que aumenta la temperatura (conducen mejor en caliente). Las NTC se fabrican a base de mezclar y sintetizar óxidos dopados de metales como el níquel,

cobalto, manganeso, hierro y cobre, que más tarde se encapsulan con epoxy o vidrio. La proporción de óxidos determina la resistencia y el coeficiente de temperatura. Para altas temperaturas (por encima de los 1.000 ºC) se emplean óxidos de itrio y circonio.

Su fundamento esta en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la temperatura, debida a la variación con esta del numero de portadores reduciéndose la resistencia, y de ahí que presenten coeficiente de temperatura negativo. Esta dependencia varia con la presencia de impurezas, y si el dopado es muy intenso, el semiconductor adquiere propiedades metálicas con coeficiente de temperatura positivo (PTC) en un margen de temperaturas limitado.

Para las NTC, en un margen de temperaturas reducido (5OºC), la dependencia se puede considerar de tipo exponencial de la forma

11

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Donde Ro es la resistencia a 25ºC u otra temperatura de referencia, y To es dicha temperatura expresada en Kelvins.

El parámetro B (beta) es la denominada temperatura característica del material, y tiene valores que van de 2000K a 5000K. Pero no es constante para un mismo material, aumenta con la temperatura.

0

11

0TT

B

T eRRVARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Características eléctricas NTCCaracterísticas eléctricas NTC Resistencia nominal R25

Expresa el valor ohmico a 25ºC. Resistencia térmica: RT Disipación máxima

INTRODUCCIÓN

Disipación máxima Máxima potencia disipable (W)

Coeficiente de temperatura (α) Es negativo e indica el porcentaje de variación de su valor ohmico por cada grado Kelvin de incremento de

temperatura /%/K) Factor de disipación térmica ( δth)

Se considera como la potencia necesaria para elevar la temperatura en un ºK (W/ªK) o en un ºC (mW/ºC). Es la relación entre la variación (dP) en la disipación de la potencia del termistor y la variación correspondiente (dT) de la temperatura propia del termistor. Cuanto mayor es el factor de disipación más calor es disipado por el termistor a su entorno. Viene expresada para temperatura ambiente (25ºC) y para determinadas condiciones ambientales.

Margen de temperatura de funcionamiento Indica un margen entre dos valores de temperatura a máxima potencia y otros dos a potencia cero, entre los que

se puede operar respetando su característica de funcionamiento. Constante B

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Constante B Se define como B= - α T2 y se considera constante para una resistencia dada, propia para cada NTC dentro de

ciertos márgenes de temperatura (se expresa en K) Temperatura máxima de operación: Tmax

Toda la información puede obtenerse a partir de dos curvas I-V correspondientes a dos temperaturas ambiente distintas.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Resumen especificacionesResumen especificaciones Especificaciones termistor NTC no cargado o a potencia cero:

Resistencia en función de la temperatura. Las curvas corresponden a distintos valores del parámetro B.

Tolerancia. Los valores de B y RT están sujetos a tolerancias de fabricación.INTRODUCCIÓN

y T j Coeficiente de temperatura Medición de potencia-cero. (Carga producida en la medición).

La resistencia de potencia cero es el valor de la resistencia medido a una temperatura dada T con una carga eléctrica tan pequeña que no se aprecia un cambio en el valor de la resistencia si la carga es reducida aún mas.

Termistor cargado Característica tensión-corriente Característica corriente-tiempo Comportamiento en diferentes medios Potencia máxima ( Pmax ) Factor de disipación Capacidad calorífica Cth:

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

p es una medida de la cantidad de calor necesario para elevar en un grado kelvin la temperatura del termistor.

Constante térmica de tiempo (en frío): indica el tiempo necesario en un termistor descargado para variar su temperatura un 63’2% de la diferencia entre su

propia temperatura y la temperatura ambiente. Constante térmica de tiempo:

indica el tiempo que necesita un termistor descargado para elevar su temperatura interna de 25ºC a 62’9ºC cuando se encuentra en un medio a temperatura de 85ºC.

Estabilidad y envejecimiento: determina la constancia de las características del termistor bajo determinadas condiciones de trabajo o prueba. Puede

tener una variación del 0’05% al 2’5% por año, a 25ºC.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: ResistenciaCaracterística NTC: Resistencia El fundamento de los termistores NTC se basa en la dependencia de la resistencia de los semiconductores

con la temperatura. A mayor temperatura, mayor es el número de portadores, reduciéndose la resistencia (de ahí que se hable de coeficiente de temperatura negativo).

CARACTERÍSTICAS R(T)INTRODUCCIÓN

CARACTERÍSTICAS R(T) El coeficiente de temperatura es negativo y elevado. Materiales apropiados

Óxidos metálicos con características semiconductoras intrínsecas.

Resistividad del material

Resistencia del componente

Fórmula empleada por fabricantes Parámetro B: 2000K<B<5500K Parámetro T25: T25=298K(25+273K)

P á t R R R(T T )

ambiente ra temperatua C%/º 6- a 2- de 1dTdR

R

T)aumentar al (disminuye e TB

nTA

)componente del geometría la incluye (R )( 00TB

eRTR

)()(

2525TB

TB

eRTR

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Parámetro R25: R25=R(T=T25)

Coeficiente de temperatura Tolerancia

TB-1

2dTdR

R

BB

TTB

RR

RR

BBRR

RRR

2525

25

2525

11

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: ResistenciaCaracterística NTC: Resistencia El valor resistivo de un termistor NTC en función de la

temperatura se puede expresar con bastante aproximación INTRODUCCIÓN p p p pmediante las siguientes ecuaciones:

0

0

11

0

0 donde

TTB

T

TB

TB

T

eRR

eRAAeR

Donde: RT es el valor resistivo de un termistor NTC a la

temperatura T, expresada en ºK. R0 es el valor resistivo de un termistor NTC a la

temperatura T0, expresada en ºK. A es una constante con unidades de Ohm. B es una constante del material del termistor NTC,

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

De las ecuaciones anteriores se deduce el coeficiente de temperatura de un termistor NTC:

con dimensión ºK.

2 1T

BdTdR

RT

T

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: ResistenciaCaracterística NTC: Resistencia La expresión que define el comportamiento de una NTC no responde a

ecuaciones exactas, sino a aproximaciones matemáticas de su comportamiento físico En un margen reducido (50 ºC) la dependencia se puede considerar

INTRODUCCIÓN

físico. En un margen reducido (50 C), la dependencia se puede considerar exponencial:

donde R0 es la resistencia a una temperatura de referencia (típicamente 25 ºC), y T0 es la temperatura de referencia expresada en Kelvins. RT es la resistencia del termistor.

Existen otros modelos que representan el funcionamiento de una NTC, basados l ú d á l B

0

11

0TT

B

T eRR

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

en el número de parámetros que emplean: Aproximación de 2 puntos:

Aproximación de 3 puntos:

Aproximación de 4 puntos:

32 T

DTC

TBA

T eR

TB

T AeR

3T

CTBA

T eRVARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: ResistenciaCaracterística NTC: Resistencia

INTRODUCCIÓN

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC

La figura muestra la dependencia real entre RT y T para algunos modelos.


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: ResistenciaCaracterística NTC: Resistencia En la gráfica de la figura se muestra la dependencia de la resistencia

con la temperatura para el caso de dos NTC. Téngase en cuenta que la escala vertical es logarítmica.INTRODUCCIÓN g

Los fabricantes suelen dar la resistencia en función de la temperatura en forma de tabla y, además con una expresión de cuatro coeficientes aplicable en un determinado rango de temperaturas, que suele ser de –40ºC a 125ºC. Utilizando esta expresión de cuatro coeficientes el error es de sólo 0.0015ºC.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

NTC: característica R/TNTC: característica R/T Característica R/T (resistencia/temperatura).

Las curvas corresponden a distintos valores del parámetro B. Se aprecia que al aumentar é t l di t h á

INTRODUCCIÓN •β puede hallarse midiendo las respectivas resistencias R1 y R2 del termistor para 2 éste, las pendientes se hacen más

pronunciadas.

El valor de B para un termistor NTC particular puede determinarse midiendo la resistencia a 25ºC (R1) y a 100ºC (R2) e insertando estos valores de resistencia en la siguiente ecuación, obtenida despejando B en la aproximación exponencial:

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC

y ptemperaturas conocidas T1 y T2.•β aumenta con la temperatura


2011-2012

El rango de valores de B más comunes en los materiales NTC va de los 2000 a los 5000 K.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

NTC: parámetro BNTC: parámetro B El parámetro B denominada “temperatura característica del material” de un NTC,

no es constante, varía con la temperatura. Incluso para un mismo material, puede variar entre unidades diferentes. En la gráfica se muestra esta dependencia para un determinado material

INTRODUCCIÓN

dependencia para un determinado material.

T

N

N

N

RR

TTTTB ln

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: ToleranciaCaracterística NTC: Tolerancia Tolerancia

Los valores de R25 y B están sujetos a tolerancias de fabricación.RRR

INTRODUCCIÓN

BBRR

BB

RR

RR

BBRR

RRR

TTRB

BRR

RRR

25

25

25

2525

2525

11

:queda que lopor despreciar suele se rmino tercer téEl

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

BTTB

RR

2525

25

Dependencia de la temperatura∆RB define la tolerancia de la resistencia del margen de valores

de B.La tolerancia de la resistencia está influencia por dos variables:

Tolerancia de la variación de resistencia y de la variación del valor de B con la temperatura.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

NTC’s según toleranciaNTC’s según tolerancia Según la tolerancia definimos dos tipos de NTC’s:

Definen una tolerancia particular a una temperatura generalmente INTRODUCCIÓN

25ºC. Define la exactitud a una temperatura determinada.Definen un rango de temperaturas, en la cual es exacto. Permite

definir rango de temperaturas con la misma exactitud.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: Coeficiente de temperatura


Coeficiente de temperaturaSe define como el cambio relativo en resistencia referido al INTRODUCCIÓN

cambio de temperatura.

2 1T

BdTdR

RT

T

KT 300

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

KT 300

KK /%6/%2 VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones



Coeficiente de temperatura Se define la sensibilidad como la pendiente de la curva de calibración:INTRODUCCIÓN

que en el caso de una NTC se expresa como:s=-B/T2

Valor pequeño que no es constante, por lo que el sensor es no lineal. Como es unValor, normalmente se expresará en tanto por ciento.

A 25 ºC y con B = 4.000 K (valor típico), se tiene s=-4.5%/K, esto quiere decir, quepor cada grado que aumenta la temperatura el valor de la resistencia disminuye un

T

T

RdTdRs /

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

por cada grado que aumenta la temperatura, el valor de la resistencia disminuye un4.5%, lo que implica una sensibilidad elevada.

De esta ecuación podemos calcular las tolerancias de resistencia y temperaturapara pequeños intervalos de temperatura:

TRRRR

T

1VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Termistores NTCTermistores NTC Su coeficiente de temperatura es de 3 a 6%/K, unas 10 veces mayor que en los

metales la sensibilidad será del orden de diez veces mayor que las metálicas y aumenta su resistencia al disminuir la temperatura.INTRODUCCIÓN

Existen diferentes modelos dependiendo de características y aplicaciones, que van desde un simple disco hasta los que presentan un espárrago de roscado para su fijación a chasis o disipadores y así ser sensibles a la temperatura de los mismos.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

NTC con carga eléctricaNTC con carga eléctrica

Aplicamos la siguiente regla: (régimen transitorio)dT2

INTRODUCCIÓN

P Potencia eléctrica aplicadaV Valor de voltaje instantáneo I Valor de corriente instantáneodH/dt Cambio de la energía térmica almacenada en el tiempoδ Factor de disipación del NTC (mW/K)

dtdTCTTRIIVP thAthT )(2 TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

p ( )T Temperatura instantáneaTA Temperatura ambienteCth Capacidad calorífico del termistor (mJ/K)dT/dt Cambio de temperatura con el tiempo

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: V/ICaracterística NTC: V/I

Si aplicamos una tensión al termistor su temperatura i i i l t i t á

INTRODUCCIÓN

Régimen estacionario dT/dt=0

inicialmente se incrementará considerablemente, pero este cambio se declina con el tiempo. Después de un tiempo se estabiliza cuando la potencia es disipada por conducción térmica o por convección.

Cuando llega al equilibrio

)()(

IRVcon y )(

oTR

TTI

TTIV

Ath

Ath

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Cuando llega al equilibrio térmico dT/dt es igual a cero y: )()( TRTTV

o

Ath

Las curvas V/I están influenciadas no sólo por R(T) sino también por el factor de disipación th

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: V/ICaracterística NTC: V/I

Para algunas aplicaciones de lostermistores, interesa no tanto su característica resistencia-tensión como larelación entre la tensión en bornes del

INTRODUCCIÓNrelación entre la tensión en bornes deltermistor y la corriente a su través. En lasfiguras se muestran las característicasresistencia-intensidad y tensión-intensidadpara un modelo concreto.

Supuesta una temperatura ambienteconstante, para corrientes bajas elcomportamiento del termistor es casi lineal.Conforme aumenta la corriente, lasconsecuencias del autocalentamiento sonmás apreciables y la tensión crece cada vezmás lentamente. Llega un momento en el

l t t l l l

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

que la temperatura alcanza un valor para elque la tensión no solo no crece sino quedecrece.

Si la temperatura del medio que rodea altermistor aumenta o disminuye, la gráficatensión-intensidad se desplaza hacia abajoo hacia arriba respectivamente.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica NTC: V/ICaracterística NTC: V/I Un ejemplo típico del valor de la tensión en bornes del termistor frente

a la corriente que lo atraviesa. Para corrientes bajas, la tensión es prácticamente proporcional a la corriente dado que el

INTRODUCCIÓN

prácticamente proporcional a la corriente dado que el autocalentamiento es muy bajo. (anterior al punto A)

A partir del punto A, el autocalentamiento empieza a hacerse apreciable.

El punto E indica la corriente máxima que puede soportar el termistor sin deteriorarse.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

NTC: Gráfica V/INTC: Gráfica V/IRepresentación logarítmica

INTRODUCCIÓN

Resistencia constanteLog V = log R + log I(Rectas de pendiente +1)

Potencia constanteLog V = log P - log I(Rectas de pendiente -1)

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Característica corriente-voltaje. Esta característica suele representarse en escala logarítmica -logarítmica indicándose el tipo de ambiente en que se encuentra el termistor. Podemos apreciar las tresregiones a las que se hace referencia en el texto. Las tensiones de cresta son de unos 8 V. en el aire y deunos 10 V. en el caso del agua.

(Rectas de pendiente -1)

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

NTC: Gráfica V/INTC: Gráfica V/I

Resistencia constante

Representación linealINTRODUCCIÓN

R = V / I(Línea recta )

Potencia constanteP = V x I(Hipérbolas)

Estas curvas correspondientes a dos

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

curvas I-V de dos temperaturas distintas permiten determinar los parámetros de interés del resistor NTC:

R25, BRTTMAXPMAX

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Características NTCCaracterísticas NTC Pmax: Potencia que disipa cuando se eleva la temperatura del termistor desde

25°C hasta su temperatura máxima de funcionamiento. INTRODUCCIÓN

Factor de disipación El cociente, a una temperatura ambiente especificada, entre una variación de la

disipación de energía en un termistor y la variación resultante de la temperatura del cuerpo. En mW/K.

)( maxmax Ath TTP

dTdP

th

AAth TT

PTTIV

Para medir el factor de disipación el termistor se carga hasta que la relación V/I se corresponda a un

l d i t i did

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Estabilidad y envejecimiento La estabilidad determina la constancia de las características del termistor bajo

determinadas condiciones de trabajo o prueba. Puede tener una variación del 0,05%al 2,5% por año a 25ºC.

ambiente aTemperatur TC)(85º NTC del cuerpo del aTemperatur T

A

AAvalor de resistencia medido a T2=85ºC.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Características NTCCaracterísticas NTC Capacidad calorífica Cth

Es que una medida por la cantidad de calor requerido para elevar la temperatura media del NTC 1K. Dado en mJ/K.

THCth

INTRODUCCIÓN

La relación entre la capacidad calorífica, el factor de disipación y la constante de tiempo térmica se expresa en:

Constante de enfriamiento térmico Tiempo necesario para bajar la temperatura de un termistor al 63,2% de la diferencia entre su temperatura media y

la ambiente. Calienta termistor a 85ºC y se mide el tiempo que se necesita para bajarlo a 47’1ºC a temperatura ambiente de 25ºC.

Constante de tiempo térmica El tiempo requerido por un termistor para alcanzar el 63,2% de la temperatura final, cuando se halla sometido a un

salto de temperatura de 0 a 100%, siempre sin disipación de energía. Tiempo, en segundos, para que todo el conjunto cambie su propia temperatura un 63% de como lo haría a partir

Tth

cththC c

a

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

de su temperatura original hasta alguna temperatura final al estar sometido a una variación escalón de temperatura; también queda determinado en cierta medida por el tipo y tamaño del termistor utilizado, y por el método de montaje.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Características NTCCaracterísticas NTC Linealidad

Las NTC no son sensores lineales, puesto que se modelanmediante una función exponencial, pero existen modelos queINTRODUCCIÓN

incorporan una o varias resistencias en combinaciones serie yparalelo con uno o más termistores. De esta forma, presentanlinealidad pero limitada a un margen de temperaturas quevendrá especificado por el fabricante.

Con una resistencia R en paralelo:

Red de termistores y resistencias que presenta en conjunto un comportamiento

lineal con la temperatura en un margen dado.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Co u a es ste c a e pa a e o

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

la última expresión correspondiente al coeficiente de temperatura equivalente, dicha configuración da lugar a una pérdida de sensibilidad. Su variación con la temperatura es menor.

Ventajas e InconvenientesVentajas e Inconvenientes Ventajas

Alta sensibilidad (del orden de 10 veces más que las RTD), lo que permite obtener alta resolución en la medida de temperatura

INTRODUCCIÓN

resolución en la medida de temperatura. Alta resistividad, por lo que pueden tener masa muy pequeña. Esto implica una

velocidad de respuesta rápida, permitiendo, si fuera necesiario, emplear hilos largos para su conexión.

Gran variedad de aplicaciones a base de autocalentamiento. Bajo coste.

Inconvenientes Autocalentamiento, cuando no se pretende emplear la NTC con ese fin. Son sensores no lineales (principal inconveniente frente a los RTD)

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Son sensores no lineales (principal inconveniente frente a los RTD). Posibilidad de gradiente de temperatura (necesario que toda la superficie de la NTC

esté sometida a la misma temperatura para obtener resultados correctos). No son dispositivos muy exactos (frente a los RTD), por lo que la intercambiabilidad no

está garantizada. Al cambiar un termistor por otro de las mismas características tendremos, probablemente, que calibrar de nuevo el aparato.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Diferentes tipos de NTCDiferentes tipos de NTC El marcaje de sus valores es variado. El más generalizado es el de franjas

empleado en las NTC de disco. Indicación de valores:4 franjas horizontales que siguen el código universal de colores.

INTRODUCCIÓNj q g g

Franjas I, II, III, (inferiores): valor ohmico franja IV (superior) la tolerancia. Podemos clasificarlas según sus características y/o sus posibles

aplicaciones:Empleo: Como limitador de corrienteAlarma de temperaturaCalefacciónUso en electrodomésticos

M did d t t (d l d d 10

Aplicaciones:Electrónica de consumo (compensación de temperaturas etapas HiFi, fuentes alimentación...Electrónica industrial: estabilización de temperatura de diodos láser, cargador de generadores solares....Comunicaciones: fuentes alimentación conmutadas,

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Medidas de temperatura (del orden de 10 a 4 grados, con poco gasto)Medidas de velocidad de fluidos (calentamiento por rozamiento)Mantener la corrienteUso que requieran respuesta rápida ante los cambios.

Comunicaciones: fuentes alimentación conmutadas, ordenadores personales....Electrónica del automóvil: alarmas temperatura, equipos inyectores en motores...Calefacción, sensores temperatura para termómetros médicos, en caterización cardiaca...Aparatos electrodomésticos: regulación temperatura secadores de pelo...

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Hoja CaracterísticasHoja Características


2011-2012

PTC: IntroducciónPTC: Introducción PTC

Resistor no lineal cuya resistencia aumenta fuertemente con la

INTRODUCCIÓN

aumenta fuertemente con la temperatura. El coeficiente de temperatura es positivo y elevado.

Los materiales usados son cerámicos (titanatos) con estructuras multigrano. La conducción eléctrica está

dTdR

R1

K/%08 a 10 de

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

controlada por las fronteras entre los granos.

La dependencia deseada de la resistencia con la temperatura solamente tiene lugar en determinado margen de temperaturas.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

PTC IntroducciónPTC Introducción Para las PTC hay dos tipos de comportamiento

según la composición y el dopado. Las de tipo cerámico presentan un cambio brusco de

resistencia cuando se alcanza la temperatura de Curie Se INTRODUCCIÓN

resistencia cuando se alcanza la temperatura de Curie. Se denominan a veces posistores. Por encima de la temperatura de Curie, su coeficiente de temperatura es positivo. Por debajoes negativo o casi nulo. Se suelen utilizar en aplicaciones de conmutación. Normalmente se considera que la temperatura de conmutación (TS) es aquella para la que la resistencia alcanza un valor doble del valor mínimo.

El cambio con la temperatura presenta una anomalía en un intervalo de temperaturas que se extiende en el rango de 50 a 100ºK aprox y que puede verse influido por la composición del material.

En esta zona, la resistencia aumenta con mucha pendiente si se eleva la temperatura (coeficiente de temperatura grande). La

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

p ( p g )variación porcentual de la resistencia es más de 10 veces la de los NTC. La relación entre el valor más alto y el más bajo puede ser de hasta 1 millón. El coeficiente de temperatura puede suponerse casi constante en el intervalo de gran pendiente de la resistencia

Las PTC basadas en silicio dopado presentan una variación más suave con la temperatura. A veces se comercializan ya linealizadas con la denominación de silistores. Se suelen utilizar en aplicaciones de medida.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

PTC fabricaciónPTC fabricaciónEl material usado es el titanato cerámico

policristalino el cual se obtiene por mezclas de INTRODUCCIÓN p pcarbonato de bario con óxidos de estroncio y titanio, más otros materiales cuya combinación confieren las características eléctricas deseadas. Se trituran y se mezclan y luego se prensan en forma de disco, de barras o de tubos según se empleo final

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Estos sólidos se sintetizan a altas temperaturas (1000 y 1400ºC) y a continuación se los dota de contactos y de elementos de conexión.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

PTC características eléctricasPTC características eléctricas Resistencia nominal

Expresa el valor ohmico a 25ºC. Disipación máximaINTRODUCCIÓN

Máxima potencia disipable (W) Temperatura de conmutación

Temperatura a la que ya se ha dejado de presentar coeficiente de temperatura negativo para hacerse positivo (ºC)

Margen de temperatura de funcionamiento Indica un margen entre dos valores de temperatura a máxima potencia y otros dos a

potencia cero, entre los que se puede operar respetando su característica de funcionamiento.

Máxima tensiónMá i lt j l d tid ( t d i

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Máximo voltaje al que puede ser sometida en ca y cc (conectado o no en serie con una resistencia, esto último se debe definir)

Intensidad máxima Máxima corriente admisible a una temperatura inicial de 0ºC.

Intensidad residual máxima Máxima corriente que circulará por la PTC a la máxima tensión, para una

temperatura inicial de 10ºC.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Característica R(T)Característica R(T) Mínima resistencia (TMIN => RMIN ) Conmutación (T0 => R0 =2 x RMIN )INTRODUCCIÓN

Final de intervalo (TFIN => RFIN ) Límite operación (TMAX => RMAX ) Zona de utilidad como PTC

Coeficiente de temperatura))(()( OPTC TTB

OPTC

FINPTCO

eRTR

TTT

1 dR

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Pendiente de la curva R(T) en la zona de interés.

B1

dTdR

R

KKTTT FINPTCO

/%80/%10

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

CaracterísticasCaracterísticas

Tolerancia L l d R B tá j t t l i d f b i ió

INTRODUCCIÓN

Los valores de R0 y B están sujetos a tolerancias de fabricación.

BBTTB

RR

RR

BBRR

RRR

00

0

00

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

FINPTC TTT 0

Dependencia de la temperaturaVARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

CaracterísticasCaracterísticasComportamiento térmico (estado estacionario)

INTRODUCCIÓN

Comportamiento eléctrico

THDAPTCAPTCTH

D RPTTTTR

P 1

FINPTCO TTT

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

))(( OPTC TTBO

FINPTCO

eRRIV

TTT

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

CaracterísticasCaracterísticas

C I VINTRODUCCIÓN

Curvas I-VTIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC

Hasta un determinado valor de voltaje, la característica I-V sigue la ley de Ohm, pero la Resistencia aumenta cuando la corriente que pasa por el termistor PTC provoca un calentamiento y


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

p yse alcance la temperatura de conmutación.

Resumen PTC /NTCResumen PTC /NTC

INTRODUCCIÓN

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Comparación comportamientosComparación comportamientos

INTRODUCCIÓN

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

Gráfica de resistencia en función de la temperatura. Los termistores PTC , sufren un brusco aumento deresistencia con la temperatura a partir de un punto cercano a los 100ºC, los NTC en cambio experimentan unacaída de resistencia a medida que aumenta la temperatura, abarcando un rango mucho más amplio. En cualquiercaso el comportamiento no es lineal.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Linealización termistorLinealización termistor Se puede aumentar la linealidad de un termistor añadiendo una resistencia en

paralelo de valor R. La resistencia resultante Rp presenta una linealidad mayor y una menor dependencia con la temperatura, es decir, una menor sensibilidad.

INTRODUCCIÓN

una menor dependencia con la temperatura, es decir, una menor sensibilidad. Aunque RP sigue sin ser lineal, su variación con la temperatura es menor que

antes al estar dRT/dT multiplicado por el factor R2/(RT+R)2 , menor que uno. Se ha ganado en linealidad a costa de sensibilidad.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDRla última expresión correspondiente al coeficiente de temperatura equivalente, dicha configuración da lugar a una pérdida de sensibilidad. Su variación con la temperatura es menor.

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Características a modo de resumenCaracterísticas a modo de resumen Posibilidad de ligeros cambios de las

características con el paso del tiempo. Este fenómeno se minimiza en los

INTRODUCCIÓN

Este fenómeno se minimiza en los modelos sometidos a envejecimiento artificial.

Intercambiabilidad sólo garantizada para modelos especiales. Necesidad dereajuste del circuito en caso desustitución.

Alta sensibilidad y alta resistividad. Comportamiento no lineal. Linealizable a costa de perder

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

sensibilidad. Considerando varios modelos, amplio

margen de temperaturas [-100ºC, +450ºC]

Bajo coste.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Configuración TermistoresConfiguración Termistores

Los termistores tipo perla, disco y chip son los más ampliamente utilizados en medición de temperatura Aunque

INTRODUCCIÓN

medición de temperatura. Aunque cada configuración es fabricada siguiendo un método específico, algunas técnicas generales se emplean en la mayoría de termistores: formulación y preparación del óxido metálico, pulverización y mezcla; tratamiento de calor para producir un material cerámico; adición de contactos eléctricos ( para discos y

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

contactos eléctricos ( para discos y chips ), y para componentes individuales, encapsulación en un dispositivo con cubierta protectora y terminales.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Configuración TermistoresConfiguración Termistores Tipo perla

Es una pequeña perla de material termistor con un par de terminales. Este material termistor, se compone principalmente de una mezcla de óxidos metálicos. Una

INTRODUCCIÓN , p p p

pequeña cantidad de esta mezcla semiconductora se deposita cuidadosamente sobre un par de hilos de platino paralelos, que conformarán los terminales. A cierta distancia y sobre el mismo par se coloca otra cantidad de material semiconductor, procediéndose de esta forma en toda la longitud de los hilos. Después de secarse la mezcla, toma la apariencia de unas “perlas” o “cuentas” . Posteriormente las perlas y los hilos se someten a temperaturas entre los 1100ºC y los 1400ºC. Durante este proceso las partículas de óxido metálico se agrupan permitiendo a los terminales una unión física y eléctrica más fuerte. Posteriormente los filamentos son cortados para formar unidades independientes y recubiertos o encapsulados por una cubierta de cristal que les proporciona protección y estabilidad. El margen de medidas común en este tipo de termistores es de 0’25 mm. a 1’5 mm.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Configuración TermistoresConfiguración TermistoresTipo disco

La apariencia externa de un termistor tipo disco es la misma que la del típico condensador cerámico de disco Esencialmente es un disco de matrial termistor al que se le han añadido un par

INTRODUCCIÓN

cerámico de disco. Esencialmente es un disco de matrial termistor al que se le han añadido un par de terminales, éstos pueden estar montados axialmente o radialmente en la misma dirección o en direcciones opuestas. Incluso pueden estar fijados en la parte superior del disco.

Los termistores tipo disco son fabricados mediante un preparado de polvo de óxido metálico, mezclado con una amalgama especial y comprimido a una gran presión. Los discos son después expuestos a altas temperaturas para formar cuerpos cerámicos sólidos. Se aplica posteriormente una película de plata en dos extremos del disco que servirán como contactos para la inclusión de los terminales.

Una cubierta de material epóxico o cristal proporciona protección al dispositivo ante posibles daños. Los termistores tipo disco se venden con o sin la mencionada cubierta, las medidas de los termistores sin cubierta van desde los 1’3 mm. a los 2’5mm. de diámetro, mientras que en aquellos protegidos por la cubierta podemos encontrarlos con tamaños de 2’5mm. a 3’8mm. de diámetro.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Configuración TermistoresConfiguración TermistoresTipo chip

En la fabricación de los termistores con configuración de chip se utiliza una

INTRODUCCIÓNg p

mezcla similar a la empleada en los termistores de perla. Este material se deja secar sobre una superficie de material cerámico que es cortado en pequeñas secciones en forma de oblea y sometido a altas temperaturas.

Después de aplicar una gruesa capa de material metálico, las obleas son encajadas en chips. Los chips se pueden emplear como parte de un montaje o de forma individual. En este último caso, se añaden terminales y una cubierta de

Con encapsulado de cristal

Con cubierta de material epóxico y sin cubierta

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

añaden terminales y una cubierta de material epóxico o cristal. Las medidas de éstos van de los 2 mm a 2’5 mm., aunque los hay fabricados expresamente para aplicaciones que requieren un tamaño muy pequeño y una respuesta muy rápida y que pueden medir 0.5 mm.

Sin terminales.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Configuración TermistoresConfiguración Termistores

Tipo arandela Los termistores de arandela son una variación de INTRODUCCIÓN

los termistores de disco excepto por tener un orificio central y carece de terminales aunque está provisto de dos caras metalizadas para establecer el contacto. Es frecuentemente utilizado como parte de un montaje.

Tipo barraEste tipo de termistores, tienen toda la apariencia de las típicas

i t i C t d ilí d i d t i l t i t

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

resistencias. Constan de un cuerpo cilíndrico de material termistor y de un terminal en cada extremo de la barra en forma radial o axial.

Los termistores con forma de barra se emplean en aplicaciones que requieran de una resistencia y una potencia de disipación muy altas.VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Comparación entre configuracionesComparación entre configuraciones Los termistores tipo perla, disco y chip son los más ampliamente utilizados en medición de

temperatura y a continuación se citan los pros y contras de estas configuraciones. Los termistores tipo perla con cubierta de cristal se caracterizan por tener una excelente

INTRODUCCIÓN

Los termistores tipo perla con cubierta de cristal se caracterizan por tener una excelente estabilidad y fiabilidad a temperaturas superiores a 300ºC. El relativo pequeño tamaño de este tipo de termistores permite una rápida respuesta ante los cambios de temperatura. Sin embargo, para algunas aplicaciones estos dispositivos son difíciles de manejar durante el montaje y tienen el efecto de limitar su potencia de disipación. Además es caro producir este tipo de termistores con tolerancias ajustadas y que permitan la intercambiabilidad. En estos casos resultan más convenientes los termistores de tipo disco y chip ya que son relativamente más económicos.

Los termistores tipo chip y disco tienen un tamaño mayor que los de perla, lo que permite una potencia de disipación mayor, a expensas, eso si, de peores tiempos de respuesta. Además este relativamente gran tamaño puede ser un problema en algunas aplicaciones. Por su geometría, los termistores de disco suelen tener más potencia de disipación que los hi E bi t l d l t i t ti hi ti bi t á ñ

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

chips. En cambio, por otro lado, los termistores tipo chip tienen cubiertas más pequeñas y resultan más manejables y rápidos que los discos. Los últimos diseños en termistores tipo chip, han acercado a éstos a las medidas y al tiempo de respuesta de los termistores de perla. En cualquier caso, los termistores de disco y de chip con características físicas y eléctricas equivalentes, pueden emplearse en las mismas aplicaciones sin que se aprecie ninguna diferencia significativa.

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Aplicaciones TermistoresAplicaciones Termistores

Medición de temperatura Control de temperatura

INTRODUCCIÓN

Control de temperaturaAnemómetro Medidor de caudal Analizador de gas Manómetro de vacío Alarma/Control de llama piloto

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

pDetector de nivel de líquido Control de nivel de líquido Circuitos de retardo de tiempo

VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

AplicacionesAplicaciones

Dependencia de la resistencia con la temperatura: R = R ( T )Medida de la Temperatura

INTRODUCCIÓN

Medida de la Temperatura.Cambio de medio (líquido-aire)Medida de nivel de líquido.

Inercia térmica del PTC: R = R(T) con T = T(t)Retardo en el accionamiento de relés.Protección contra sobreimpulsos de corriente.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC


2011-2012

p

Coeficiente de temperatura positivo: α > 0Compensación de coeficientes de temperatura negativos.VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

Empleo de ResistenciaEmpleo de Resistencia Las resistencias utilizadas en los circuitos cumplen, las funciones:

Como divisores de tensión Como limitadores de tensión

INTRODUCCIÓN

Como limitadores de tensión Como limitadores de corriente Como resistencias de carga

En circuitos con semiconductores como los transistores: Resistencias de polarización (funcionan como divisores de tensión. Conectadas en serie con

el electrodo que polarizan). Resistencias de estabilización (puede afectar a las tensiones de polarización, afectan a las

corrientes del o de los electrodos que polarizan, pero en ambas mallas simultáneamente, compensado las variaciones bruscas de corrientes y tensiones del transistor)

TIPOS

RTD

TERMISTORES

IntroducciónNTC


PTC

ADD

Resistencias de realimentación (son las de estabilización cuando se aplica al circuito, una vez polarizado, una señal alterna: ejemplo la resistencia de emisor)

Resistencia de escape (evitan que las corrientes “escapen” de ciertas partes de los circuitos eliminando así las tensiones extrañas que afectan a las polarizaciones . Van en paralelo con la fuente.)


VARISTOR

LDR

PTCCaracterísticas

Configuraciones

FABRICACIÓN TERMISTORFABRICACIÓN TERMISTOR

http://www.ussensor.com/mprocess.html


2011-2012

http://www.ussensor.com/manufacturing.htmlADD



2011-2012

http://www.epcos.com/inf/50/db/ntc_02/00170027.pdf

Tipos resistencias No lineales: VARISTOTES O RESISTENCIAS VDR

Tipos resistencias No lineales: VARISTOTES O RESISTENCIAS VDR

VARISTORES: Estos dispositivos (también llamados VDR – Voltage Dependent INTRODUCCIÓN p ( g p

Resistor) son resistores no lineales cuya resistencia depende fuertemente de la tensión aplicada, es decir, experimentan una disminución en su valor de resistencia a medida que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que ocurre con las NTC y PTC la variación se produce de una forma instantánea.

Los materiales usados son estructuras multigrano de ZnO y SiC. La conducción está controlada por las fronteras intergrano.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

LDR

CaracterísticasAplicacionesDispositivos

Características varistoresCaracterísticas varistores

Intensidad nominal de ccINTRODUCCIÓN

Corriente a partir de la cual se considera que se hace efectiva la variación de la resistencia en función del voltaje.

Voltaje a intensidad nominalVoltaje correspondiente a la intensidad nominal.

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

Voltaje correspondiente a la intensidad nominal.Disipación máxima

Máxima potencia de disipación admisible.LDR


Características varistoresCaracterísticas varistores Expresión V/I

KVICIV

INTRODUCCIÓNV es voltajeC voltaje varistor para corriente 1ªI intensidad corriente atraviesa el varistor

Tensión de disparoValor Vd a partir del cual la resistencia

disminuye fuertemente con la tensión aplicada.

Se especifica para determinada corriente de disparo Id

)1()/1( VKRTIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción

I intensidad corriente atraviesa el varistorK intensidad varistor para tensión 1V


2011-2012

Parámetros de interés

111VV para I

11AI para

CK

VCLDR



Curva I-V en representación logarítmicaINTRODUCCIÓN

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

LDR



Resistencia estáticaINTRODUCCIÓN

Resistencia dinámica

1 CIIVRe

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

1 CIdIdVRd

LDR



Tolerancia Influencia de C y β

INTRODUCCIÓN

Influencia de C y β

)ln(

ICC

RR

RCCRR

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

Dependencia del punto de trabajo

LDR


Aplicación varistoresAplicación varistores Las aplicaciones más importantes de este

componente se encuentran en: protección contra sobretensiones regulación de tensión y

INTRODUCCIÓN

contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios. Conmutación de dispositivos de alta carga

inductiva. Transitorios en la alimentación de equipos y

electrodomésticos. Están construídos en base a un óxido de metal

no homogéneo que tiene propiedades

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

no homogéneo que tiene propiedades rectificadoras en el contacto entre dos cristales, al principio se utilizó carburo de silicio pero ahora se emplean fundamentalmente óxidos de zinc y titanio.

LDR


VaristoresVaristores

INTRODUCCIÓN

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

Introducción


2011-2012

LDR


Tipos resistencias No lineales: Fotoresistencias o LDR

Tipos resistencias No lineales: Fotoresistencias o LDR

FOTORESISTENCIAS (LDR - Light Dependent Resistor): Estas resistencias, también conocidas como LDR, se caracteriza por su

disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.INTRODUCCIÓN

» Se basan en la variación de la resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir en él radiación óptica (radiación electromagnética con longitud de onda entre 1mm y 10 nm). La radiación óptica aporta la energía necesaria para aumentar el número de electrones libres disminuyendo la resistividad.

Están compuestas generalmente a base de sulfuro de cadmio encapsulado y con una ventana abierta o cubierta de material transparente, de manera que cuando inciden los fotones imprimen a los electrones suficiente energía como para aumentar su conductividad. Ej a 1000lux son típicos valores de 100 a 300Ω.

Las principales aplicaciones de estos componentes: controles de iluminación, control de circuitos con relés en alarmas etc

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

control de circuitos con relés, en alarmas, etc.. La relación entre la resistencia (R) de una LDR y la intensidad luminosa (E, en lux)

recibida, es fuertemente no lineal. Un modelo de dependencia simple es:

donde R es el valor de la resistencia en ohmios, A y α son constantes que dependen del material y de las condiciones de fabricación, y E la iluminación en lux..

LDR

IntroducciónCaracterísticasDispositivos

Características LDRCaracterísticas LDR Resistencia en oscuridad

Máxima resistencia en esa condición Dependencia de la temperatura

INTRODUCCIÓNp p Aún en oscuridad, el sulfuro de cadmio libera electrones si se lo somete a altas

temperaturas, con el consecuente aumento en la conductividad. Resistencia en luz

Máxima resistencia que puede presentar bajo una iluminación de 1000lux Respuesta espectral

Margen de longitudes de onda de la luz a que es sensible, típicamente 680nm Velocidad de variación o Tiempo de recuperación (Recovery rate)

Velocidad con que varía la resistencia cuando es expone a una iluminación de 1000 l d d l id d S K h / C d l tid i d l

TIPOS

RTD

TERMISTORES

VARISTOR

LDR


2011-2012

lux desde la oscuridad. Se expresa en Kohm/seg. Cuando el sentido es inverso, de luz a oscuridad, la velocidad aumenta (no son útiles para iluminaciones de corta duración). Para un cambio abrupto entre 0 y 300 Lux, un valor típico es 200 KOhm/seg.

Disipación máxima Potencia máxima que puede disipar a una temperatura determinada (mW).

LDR

IntroducciónCaracterísticasDispositivos

DISPOSITIVOS LDRDISPOSITIVOS LDR


2011-2012

Otros sensores resistivosOtros sensores resistivos

MAGNETORESISTENCIAS.Son sensores basados en materiales ferromagnéticos. Cuando son So se so es basados e a e a es e o ag é cos Cua do so

sometidos a un campo magnético se produce un aumento de la resistencia eléctrica. El campo magnético altera la trayectoria de loselectrones aumentando la resistividad. La relación entre el cambio de resistencia y el campo magnético aplicado es cuadrática, pero es posible linelizarla aplicando técnicas de polarización.

HIGRÓMETROS RESISTIVOS. La mayoría de los aislantes eléctricos presentan un descenso

brusco de resistividad al aumentar la humedad de su entorno Si se


2011-2012

brusco de resistividad al aumentar la humedad de su entorno. Si se mide la variación de su resistencia se tiene un higrómetro resistivo.

La relación entre la humedad relativa y la resistencia no es lineal, es casi exponencial. La resistencia se debe medir con una corriente alterna de valor medio cero.

SímbolosSímbolos


2011-2012


2011-2012

COMPONENTES: CONDENSADORCOMPONENTES: CONDENSADOR

Tecnología y Fundam. de Electrónica

ADD

2011-2012


INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Están basados en la variación de la capacidad de un condensador como

consecuencia de la variación de la magnitud física a medir. Un condensador almacena una carga Q cuando es sometido a una INTRODUCCIÓN dttitu )(1)( diferencia de potencial V. La carga y la tensión están relacionadas por

una constante (C) denominada capacidad. q=CV

La capacidad de un condensador es función de su geometría y de la constante dieléctrica (ε) del material dieléctrico utilizado entre las placas.

C=F(ε, geometría) Cualquier magnitud física que modifique la constante dieléctrica o la

geometría de un condensador podría ser medida midiendo la capacidad. Existen gran variedad de dispositivos capacitivos con geometrías

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS

CONDICIONES FUNCIONAMIENTO

dttduCti

C)()(

)()(

ADD

Existen gran variedad de dispositivos capacitivos con geometrías diferentes, en muchos casos adaptados a la medida de diversas magnitudes físicas. (sensores)


IDEAL/REAL

CLASES DE CONDENSADORES

CODIFICACIÓN / EMPLEO

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNEl condensador visualizado lo podemos definir como dos láminas (placas, o armaduras), y un dieléctrico entre ellas. En la versión más sencilla del condensador es el denominado de placas paralelas, no se pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separación en cuyo caso se dice que el

INTRODUCCIÓN

nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


dSC r0

0: cte. dieléctrica del vacío 8,85 pF/mr: cte. dieléctrica relativa. Depende de la temperatura y

dSC 0


2011-2012

Las variaciones de la capacidad del condensador en función de la temperatura, frecuencia, tensión, etc... vienen determinadas fundamentalmente por las variaciones de la permitividad. Las propiedades del condensador están íntimamente relacionadas con las propiedades del dieléctrico

IDEAL/REAL



Depende de la temperatura y de la frecuenciaS: superficied: distancia entre las placas

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Paso cc

Si se aplica corriente continua (corriente que no varía con el tiempo) a un condensador este se comporta como un circuito abierto y no

INTRODUCCIÓN

a un condensador, este se comporta como un circuito abierto y no dejará pasar la corriente a través de él.

Paso caAnte el paso de una corriente alterna en un condensador el voltaje

que aparece en los terminales del condensador está desfasado 90º hacia atrás con respecto a la corriente.

Condensador como la resistencia se opone al flujo de a corriente, pero a diferencia de esta, el valor de esta oposición se llama

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

p , preactancia capacitiva (Xc)

Es un elemento que presenta una impedancia que es función de la frecuencia de la señal.


IDEAL/REAL



El dieléctricoEl dieléctrico Cada dieléctrico posee características

diferentes, y es el que confiere las propiedades al condensador, por lo que los condensadores se clasifican

material relativo (0 =1)

aire 1.0006teflón 2.0INTRODUCCIÓN

que los condensadores se clasifican por el tipo de dieléctrico que utilizan. En la tabla se dan las constantes

dieléctricas de diferentes materiales, relativas a la del vacío, que se toma igual a la unidad (e0 = 1). Para el aire seco tiene un valor e = 1.0006

Variación de la constante dieléctrica Los fenómenos de polarización son

los responsables de la disminución de

polipropileno (MKP) 2.1poliestireno 2.5

policarbonato (MKC) 2.9poliéster / mylar (MKT) 3.2

vidrio 4.0 - 8.5mica 6.5 - 8.7

cerámica 6.0 - 50,000óxido de aluminio 7.0óxido de tántalo 11.0

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

pla constante dieléctrica en función de la frecuencia de variación del campo eléctrico.


Dan lugar a una pérdida de energía que se traduce en una disipación de

potencia.

IDEAL/REAL



SímbolosSímbolosNota: Existen condensadores electrolíticos de gran valor

iINTRODUCCIÓN

que en su mayoría tienen polaridad, esto quiere decir que su terminal positivo se debe de conectar a una parte del circuito donde el voltaje se mayor que donde se conecta el terminal negativo.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



Zj C

jCC

1 1

Filtrado (f=0 => ZC = )Acoplo y desacoplo

Tipos de condensadores (componente)

Tipos de condensadores (componente)

Condensadores no polarizadosNo es necesario respetar la polaridad de la tensión en sus

bornasINTRODUCCIÓN

bornas. Cerámicos

> El dieléctrico es un material cerámico (inorgánico policristalino)

de Película> Generalmente el dieléctrico es un material plástico, los de

papel comienzan a quedar en desuso y restringidos a aplicaciones de potencia como supresores de interferencias.

Otros> Condensadores de vidrio, variables (trimmers), ...

Símbolo condensador(no polarizado)DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Condensadores polarizadosEs necesario respetar la polaridad de la tensión en sus

bornas.Generalmente se les denomina electrolíticos, aunque

existen condensadores electrolíticos para los que no es necesario respetar la polaridad.


Símbolo condensador electrolítico (polarizado)

IDEAL/REAL



Capacidad NominalCapacidad Nominal Capacidad nominal, Tolerancias y Series

Lo definimos como el valor esperado de la misma en las condiciones nominales de especificación

INTRODUCCIÓNnominales de especificación. Condiciones nominales típicas:

> 25°C, 1kHz> 25°C, 100-120 Hz (para electrolíticos)

Al medir un condensador de capacidad nominal C0 en condiciones nominales, el valor de la capacidad deberá estar comprendido entre C0 y el margen especificado por la tolerancia.

Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F ) nanofaradios (nF=10 9 F) y picofaradios

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

microfaradios (µF=10 6 F ), nanofaradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F).

ToleranciaSe refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real

del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo


IDEAL/REAL



Capacidad Nominal (cont.)Capacidad Nominal (cont.) Dependencia de la capacidad con la temperatura y la frecuencia

Dado que los coeficientes de variación de la capacidad con la temperatura y la f i t t l t l i ió l ti d l

INTRODUCCIÓN

frecuencia no son constantes, se suelen representar la variación relativa de la capacidad en forma gráfica.

Las variaciones relativas de la capacidad son debidas, fundamentalmente, a las variaciones de la permitividad del dieléctrico utilizado.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



Capacidad Nominal (cont.)Capacidad Nominal (cont.) Otra forma de representar la dependencia con frecuencia y la temperatura

es dando el factor multiplicador de la capacidad nominalINTRODUCCIÓN

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

La humedad ambiental hace variar la capacidad de los condensadores no protegidos. El vapor de agua se deposita a través del dieléctrico. El coeficiente de humedad se define: bc=2(C2-C1)/(C2+C1)(F2-F1) Donde C1 es capacidad antes de actuar la humedad F1 C2 es la capacidad después de actuar la humedad F2

IDEAL/REAL



CaracterísticasCaracterísticas Polaridad

Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad i 1 F ti l id d l d b li l

INTRODUCCIÓN

superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.

Temperatura nominalMáxima temperatura ambiental admisible cuando se aplica al

condensador su voltaje nominal de forma ininterrumpida. Categoría climática

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Categoría climáticaEs un código de la forma ( Tmin / Tmáx / N ) mediante el cual el

fabricante indica la mínima temperatura ambiente de funcionamiento, la máxima temperatura de funcionamiento y el número de días que el condensador soporta funcionando en unas determinadas condicionesadversas (por ejemplo: 50 / 100 / 56) .


IDEAL/REAL



CaracterísticasCaracterísticas Tensión nominal (Vn)

Es el voltaje por el que se denomina al condensador. Suele ser en continua. Es el valor máximo de tensión continua que puede aplicarse al condensador INTRODUCCIÓN q p pde forma continuada. Normalmente, este valor no debe sobrepasarse en ningún instante de tiempo, salvo que lo indique expresamente el fabricante.

Tensión límite permanente (con cc) Máxima tensión instantánea que puede aplicarse al condensador sin que se

produzca ruptura dieléctrica. Viene dada, por tanto, por la rigidez dieléctrica del material utilizado como dieléctrico. Este parámetro rara vez viene especificado por el fabricante y puede hacerlo en términos de la tensión nominal como: 1.2x Vn.

Tensión límite permanente (con ca)V l j l á l l d b j é i

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Voltaje alterno más alto con el que se puede trabajar en régimen permanente. Tensión de pico

Mayor voltaje instantáneo posible de soportar.


IDEAL/REAL



CaracterísticasCaracterísticas Corriente nominal (In):

Es el valor continuo o eficaz de la corriente máxima admisible

INTRODUCCIÓN

la corriente máxima admisible para una frecuencia dada en la que el condensador puede trabajar de forma continua y a una temperatura inferior a la máxima de funcionamiento.

Corriente de fugas (If o IL): Pequeña corriente que hace que el condensador se descargue a lo largo del

tiempo Es la corriente que atraviesa el condensador cuando se le aplica una

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

tiempo. Es la corriente que atraviesa el condensador cuando se le aplica una tensión continua. La medición se efectúa a 20 ºC y después de aplicada la tensión nominal durante un tiempo. Al aplicar tensión al condensador la corriente de fuga inicial es alta, sobretodo si el periodo de almacenamiento ha sido largo, después disminuye rápidamente hasta un valor final prácticamente constante.

Corriente que pasa a través de la resistencia de aislamiento.

IDEAL/REAL



CaracterísticasCaracterísticas Corriente de fugas cont.

Al aplicar tensión al condensador la i t d f i i i l lt

INTRODUCCIÓN

corriente de fuga inicial es alta, sobretodo si el periodo de almacenamiento ha sido largo, después disminuye rápidamente hasta un valor final prácticamente constante. (después de la conexión)

Para un condensador con una determinada tensión nominal, la

i t d f di i l

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

corriente de fuga disminuye al disminuir su tensión de trabajo.

La corriente de fuga también depende de la temperatura de trabajo, aumenta al incrementar la temperatura.


IDEAL/REAL



CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

Resistencia serie equivalente ESR Es la componente resistiva del circuito

INTRODUCCIÓNEs la componente resistiva del circuito

serie equivalente. Tiende a aumentar, al disminuir la

temperatura o la frecuencia, y es factor determinante del autocalentamiento del condensador.

El límite establecido se sitúa generalmente a 100 Hz y 20 ºC.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



CaracterísticasCaracterísticas Coeficiente de pérdidas o factor de

perdidas (tδ): Denominado tan δ depende de la frecuencia

INTRODUCCIÓN

Denominado tan δ depende de la frecuencia de trabajo y de la temperatura y aumenta con la capacidad y la frecuencia. Depende de las pérdidas del dieléctrico y de la resistencia óhmica de los conductores.

Teóricamente cuando se aplica una tensión alterna a un condensador se produce un desfase de la corriente respecto a la tensión de 90º de adelanto. La diferencia entre estos 90º y el desfase real se denomina ángulo de

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS

CONDICIONES FUNCIONAMIENTO tan δ

ADD

90 y el desfase real se denomina ángulo de pérdidas . (90-)=δ (ángulo de pérdidas)

Depende mucho de la temperatura y la frecuencia

El límite establecido se da a 100 Hz. O y 20 ºC depende del tipo de condensador.


IDEAL/REAL



a δ

Frecuencia

CaracterísticasCaracterísticas Absorción dieléctrica (DA).

La absorción dieléctrica DA es una reluctancia sobre el dieléctrico del condensador y que ocasiona que queden electrones almacenados en el

i h d d l d d N d INTRODUCCIÓN

mismo aunque hayamos descargado el condensador. No se descarga inmediatamente cuando es cortocircuitado. A veces se le denomina "efecto memoria" a este proceso.

La tensión remanente en bornas del condensador, dividido por la tensión inicial de carga, expresado como un porcentaje, se denomina "porcentaje de absorción dieléctrica %DA".

Impedancia Z La impedancia es la resultante vectorial del circuito serie, la denominada

resistencia de corriente alterna. Para un estudio algo más elaborado de su respuesta en frecuencia habría que considerar la componente reactiva del

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

respuesta en frecuencia, habría que considerar la componente reactiva del circuito serie como una suma vectorial de una componente capacitiva, dominante a bajas frecuencias, y otra inductiva, dominante a altas frecuencias

La simplificación para bajas frecuencias será IZI = [ESR2 + 1/(Cw)2]1/2. Es claramente dependiente de la frecuencia y temperatura.


|Z| = [ESR2+(1/Cw-Lw)2]1/2.

IDEAL/REAL



CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Impedancia Z (Cont.): Es claramente dependiente de la frecuencia y

temperatura.INTRODUCCIÓN

á

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Márgenes de temperatura La temperatura máxima de categoría es la temperatura ambiente máxima para la cual

el condensador ha sido diseñado para funcionar continuamente. La temperatura mínima de categoría es la temperatura ambiente mínima para Ia cuaI

el condensador ha sido diseñado para funcionar continuamente. A baja temperatura, la resistividad y viscosidad del electrolito se incrementan, provocando un incremento de ESR y una disminución de capacidad.


IDEAL/REAL



CaracterísticasCaracterísticas El factor de calidad Q

se utiliza para ver la relación entre la reactancia total y la R equivalente del condensador:

INTRODUCCIÓN

condensador:

cuanto menor sea R, mayor será Q, e indica la "calidad" del condensador. Un buen condensador tiene una Q del orden de 2000.

El gráfico muestra la variación de la impedancia Z en función de la frecuencia en un condensador real. Cuando la frecuencia es suficientemente baja, la impedancia Z es de carácter capacitivo, o sea, Z disminuye a medida que aumentamos la

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

frecuencia. Para una frecuencia determinada fo, el valor mínimo de Z vale precisamente Rs. A partir de fo, si aumentamos la frecuencia, la impedancia toma un carácter inductivo, y la impedancia aumenta conforme aumentamos la frecuencia. Tanto fo como Rs dependerán del tipo de condensador empleado.

IDEAL/REAL



CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTOCONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO

Prueba de carga-descarga INTRODUCCIÓN g gCiclos frecuentes de carga - descarga tienden a provocar una

reducción en la capacidad del producto. Test de endurancia

En la norma de referencia IEC 384-4 se definen los criterios eléctricos aceptables tras el ensayo de endurancia, una vez definidas las variables de temperatura y corriente para cada condensador.

Fl bilid d

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Flamabilidad Algunos componentes externos utilizados en los condensadores

electrolíticos son susceptibles de ser inflamables.


IDEAL/REAL



CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTOCONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO Fiabilidad y vida

Existen tres zonas bien definidas donde pueden observarse el proceso de vida en el condensador. Gráficamente se expresa en la típica curva en bañera de la tasa de fallos. El periodo inicial, la de los fallos infantiles, es controlada en el proceso de fabricación y eliminada finalmente en el proceso de “burn-in”. La segunda zona donde la tasa de fallos es mínima es la vida útil En este periodo se estima una tasa de fallos (l) constante Cuando acaba esta zona empieza el

INTRODUCCIÓN

mínima, es la vida útil. En este periodo se estima una tasa de fallos (l) constante. Cuando acaba esta zona empieza el periodo de deterioro. La fiabilidad representa la medida de la tasa de fallos esperada durante la vida útil del condensador.

Vida Útil La vida útil es aquel periodo de tiempo durante el cual pudiera ocurrir un porcentaje de fallos aleatorio. El periodo de vida útil se

calcula normalmente con un nivel de confianza del 60%. MTBF

La tasa de fallos se define como el número de componentes que fallan durante una unidad de

tiempo operativo.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

MTBF MTBF - (Tiempo medio entre fallos “Mean Time Between Failure” ) según la tasa de fallos. MTBF define la frecuencia del fallo que

ocurre en un gran número de componentes dentro de un equipo o conjunto de equipos o sistemas. Refrigeración

Existen diversos métodos para disipar mejor el calor generado en el interior del condensador permitiendo así disminuir el esfuerzo de este y aumentar la vida útil. Por el contrario existen algunos factores que reducen esta vida útil del condensador como, por ejemplo, un reducido perímetro alrededor del condensador y otros componentes o la proximidad de estos a una fuente de calor (resistencias, transformadores, etc.).

Uno de los métodos más eficientes consiste en instalar un sistema de ventilación sobre el componente (ventilador). De este modo y, dependiendo de la velocidad del aire de enfriamiento, se obtendría una mejora considerable en el rendimiento del condensador ofreciendo un aumento en la corriente de ondulación además de una mayor vida útil del mismo.


IDEAL/REAL



Modelo ideal / realModelo ideal / real

Modelo IDEAL Modelo REALINTRODUCCIÓN

Modelo IDEAL

= 0

I

+ _V

Modelo REAL

I

+ _V

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

VI /2

V

I/2 -

IDEAL/REAL



Condensador ideal y condensador realCondensador ideal y condensador real El condensador real siempre tiene una componente inductiva y una parte

resistiva, así como otros elementos, como las pérdidas en el dieléctrico. El dibujo representa un condensador típico real con los parámetros más h bit l

INTRODUCCIÓN

habituales. C1 = capacidad del condensador L = inductancia serie (patillas) Rs = resist. equivalente serie (ESR) (Rs) Rp = Resistencia paralelo C2, R = parte de la absorción del dieléctrico

El circuito podría representar cierto tipo de condensadores, pero no tiene por qué ajustarse a todos los modelos, es un esquema típico. Todas estas componentes toman especial relevancia a altas frecuencias (RF).

La resistencia paralelo Rp, o resistencia de aislamiento, causa pérdidas en forma de

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


F

n

IVRp

ADD

p p, , pcalor.

La resistencia serie equivalente Rs, (ESR) limita la impedancia mínima que ofrece el condensador, y también causa pérdidas en forma de calor. Este es el parámetro más significativo de cuantos se dan. Lo forman las resistencias de las propias placas, las patillas del condensador y los terminales de conexión de éstas a las placas.


IDEAL/REAL


CODIFICACIÓN / EMPLEO RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Valor resistivo que caracteriza al dieléctrico. Normalmente Rp > 104 M.

Otro modelo de Condensador realOtro modelo de Condensador real Un condensador real no presenta sólo una capacidad sino que tiene

asociadas una resistencia e inductancia, debidas a los terminales y a la estructura del componente.INTRODUCCIÓN

Otro modelo del circuito equivalente, donde Rs es la resistencia de los terminales, placas y contactos, L es la inductancia de los terminales y placas, Rp es la resistencia de fugas del dieléctrico y del encapsulado, y C la capacidad del condensador. La impedancia real es, en este caso, de la forma

d d ESR l i t i i l t i (

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

LCfw rr

12


donde ESR es la resistencia equivalente serie (mayor siempre que Rs) y Ce es la capacidad equivalente. Para el caso en que Rp sea suficientemente grande, se cumple

ESR~Rs

IDEAL/REAL



Otro modelo de Condensador realOtro modelo de Condensador real

LCfw rr

12 INTRODUCCIÓN

fr es la frecuencia de resonancia. Se observa que Ce depende de la frecuencia y del valor de L.

Desde bajas frecuencias hasta la frecuencia de resonancia, Ce decrece al aumentar la frecuencia, y es siempre mayor que la capacidad esperada C, lo que en principio es una ventaja. Para frecuencias mayores que la de resonancia (W >Wr), el valor de Ce es negativo, lo que significa que el componente se comporta en realidad como una inductancia.

Por ello interesa que W sea alta lo que se traduce en la necesidad de un valor

LCDIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Por ello interesa que Wr sea alta, lo que se traduce en la necesidad de un valor pequeño de L. Para lograrlo, los terminales deben ser muy cortos o inexistentes, como en el caso de los condensadores pasamuros y los utilizados para filtros EMI.

La frecuencia de resonancia es tanto menor cuanto mayor sea la capacidad, y de ahí la práctica común de poner condensadores de alta calidad en paralelo con los condensadores que por su capacidad elevada difícilmente pueden ser de alta calidad.


IDEAL/REAL



Condensador ideal y condensador realCondensador ideal y condensador real

Podemos representar mediante un diagrama fasorial (vectores) las pérdidas en el condensador. Los factores de INTRODUCCIÓN

pérdidas más importantes son:

Factor de potencia PF (power factor)

Factor de disipación DF (disipation factor)

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

(disipation factor)

Cuando PF y DF se dan en porcentaje:DF(%) = 100 DF = 100 [Rs/(XC-XL)]PF(%) = 100 PF = 100 (Rs/Z)

IDEAL/REAL



Otro modelo de Condensador realOtro modelo de Condensador real

En la se presenta la variación de la impedancia

INTRODUCCIÓNvariación de la impedancia con la frecuencia para tres tipos de condensadores distintos. Para un condensador ideal, la impedancia decrecería según 1/w La resonancia es tanto más abrupta cuanto

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

menor sea la resistencia serie (aumenta el factor de calidad Q).


Variación de la impedancia de tres tipos de condensadores distintos, en función de la frecuencia. En los tres casos se ve la presencia de una resonancia y su carácter más o menos abrupto.

IDEAL/REAL



INTRODUCCIÓN

CLASES DE CONDENSADORESCLASES DE CONDENSADORES

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



CLASES DE CONDENSADORESCLASES DE CONDENSADORES CONDENSADORES FIJOS

Estos condensadores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de di lé i ili d d l f l b d l di i d

INTRODUCCIÓN

dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.

CONDENSADORES VARIABLES Estos condensadores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites.

Igual que pasa con las resistencias podemos distinguir entre condensadores variables, su aplicación conlleva la variación con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores); y condensadores ajustables o trimmers, que normalmente son ajustados una sola vez (aplicaciones de reparación y puesta a punto).

La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentadas, obedeciendo a distintas leyes de variación, entre las que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida.


IDEAL/REAL



CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICOCLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICO

PapelImpregnado

Metalizado

CONDENSADORES

NO POLARIZADOSPlástico

Mica

Cerámicos

POLARIZADOSElectrolíticos de aluminio


2011-2012

VARIABLES

Mica

Aire

Cerámicos

POLARIZADOSElectrolíticos de tántalo

Condensadores fijosCondensadores fijos

Condensadores cerámicosINTRODUCCIÓN

Condensadores de plásticoCondensadores de micaCondensadores electrolíticosCondensadores de doble capa eléctrica

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



En función del material dieléctrico podemos tener:

En función del material dieléctrico podemos tener:

Condensadores de aire (Air dielectric capacitors)INTRODUCCIÓN

Condensadores de Mica (Silver mica capacitors)

Condensadores cerámicos (Ceramic capacitors)

Condensadores de papel (Paper capacitors)

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

p ) Condensadores plásticos (Plastic film

capacitors) Condensadores electrolíticos

(Electrolytic capacitors)Tecnología y Fundam. de Electrónica

2011-2012

IDEAL/REAL



Condensadores cerámicos.-Condensadores cerámicos.- Son los que tienen un mayor rango de valores de su constante dieléctrica, pudiendo

llegar a un valor de 50000 veces superior a la del vacío. El dieléctrico utilizado por estos condensadores es la cerámica, siendo los materiales mas usados los INTRODUCCIÓN ,basados en varias mezclas de óxido de titanio y zirconio, o bien en titanatos o zirconatos de calcio, bario, estroncio o magnesio, y atendiendo a esta variedad de compuestos, dan un rango amplísimo de constantes dieléctricas.

cond. cerámico de disco cond. cerámico

Los materiales de alta constante dieléctrica, pueden ofrecer componentes pequeños para un valor relativamente elevado de capacidad. El inconveniente de estos

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

p pdieléctricos de alta cte. dieléctrica es que el valor de la misma depende mucho de la temperatura, así como las pérdidas en el dieléctrico. Sin embargo, donde el valor de la capacidad es relativamente menos importante, como por ejemplo en filtros pasa RF, estos componentes son ampliamente utilizados.


IDEAL/REAL



Condensadores cerámicosCondensadores cerámicos Cerámico "de lenteja" o "de

disco".Son los cerámicos más corrientes

INTRODUCCIÓN

Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color. Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.

Cerámico "de tubo".

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).


IDEAL/REAL



Condensadores ElectrolíticosCondensadores Electrolíticos

Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito Siempre tienen

INTRODUCCIÓN

impregnado en electrolito. Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF..

En estos condensadores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos aparecen polarizados.Podemos distinguir dos tipos:

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

Podemos distinguir dos tipos:Electrolíticos de aluminio: La armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico. Electrolíticos de tántalo: El dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su coste es algo más elevado.

IDEAL/REAL



Condensadores ElectrolíticosCondensadores Electrolíticos Construcción.- Se hacen formando un arrollamiento de película de

aluminio, e inicialmente separadas por una capa de un material absorbente como tela o papel impregnado con una solución o gel

INTRODUCCIÓN

absorbente como tela o papel impregnado con una solución o gel, aunque modernamente se emplea óxido de aluminio o tántalo. El conjunto se introduce en un contenedor de aluminio, dando un aspecto de "bote".

electrolítico axial electrolítico radial Según la disposición de las patillas, existe la configuración axial y la radial. Los

d d l t líti d f b i tili d l t lit d t d l

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

condensadores electrolíticos modernos se fabrican utilizando un electrolito dentro del propio condensador, y la acción de una tensión en bornas del condensador refuerza la capa dieléctrica de óxido, de modo que es imprescindible la correcta polarización del condensador. Si aplicamos una polarización errónea, el dieléctrico se destruye y las placas entran en contacto. Además, generalmente la polarización inversa origina generación de gases por electrolisis y pueden provocar una explosión. La ventaja de este tipo de condensadores es su tamaño reducido, por lo que se consiguen capacidades muy grandes. Esto es debido a la finísima capa dieléctrica.


IDEAL/REAL



Condensadores ElectrolíticosCondensadores Electrolíticos

Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo , que con un menor espesor INTRODUCCIÓN p , q ptiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.

Al principio, se fabricaban estos condensadores sumergidos en un electrolito formado por agua y glicol, y quizás ácido bórico para incrementar la viscosidad y mejorar el autosellado del dieléctrico. Sin embargo, la corrosión era un problema, y modernamente se emplean electrolitos de tipo orgánico, tales como dimetil acetamida o metil-

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

formamida. Recientemente se han desarrollado condensadores electrolíticos de

"aluminio sólido" basados en electrolito de dióxido de manganeso. Son muy similares a los de tántalo, aunque mucho más baratos.


IDEAL/REAL



Condensadores de plásticoCondensadores de plástico De poliéster.

Dieléctrico: consiste en láminas de plástico sobre las cuales se depositan por evaporación

INTRODUCCIÓN

sobre las cuales se depositan por evaporación al vacío capas metálicas que adoptan la función de armaduras.

Construcción: las láminas se elaboran de forma de bobinas redondas planas dotadas de contactos desde la cara frontal

En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

recibiendo comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF.

De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de

forma normal, sin aplastar.Tecnología y Fundam. de Electrónica

2011-2012

IDEAL/REAL



Condensadores de plásticoCondensadores de plásticoCondensadores de película

Todos los condensadores de película son no polarizados. Se emplean en circuitos de audio de calidad, siempre que el tamaño lo permita, por INTRODUCCIÓN en circuitos de audio de calidad, siempre que el tamaño lo permita, por sus pocas pérdidas y distorsión reducida.

La alta rigidez dieléctrica del poliéster, permite hacer condensadores de poco tamaño y a costes relativamente bajos, de uso rutinario allí donde no se necesiten calidades especiales. Se disponen de capacidades de entre 1000 pF y 4.7 uF, a tensiones de trabajo de hasta 1000V. El factor de pérdidas por dieléctrico es relativamente alto en el poliéster. Para audio, el polipropileno o poliestireno permiten unas pérdidas mucho menores en el dieléctrico, pero son mucho mayores en tamaño, además de mucho más caros. Los de poliestireno son utilizados en filtros/crossovers. Un inconveniente de los condensadores de poliestireno es el bajo punto de fusión del dieléctrico. Por ello suelen diferenciarse estos condensadores, ya que se protege el dieléctrico separando los pines de soldadura del cuerpo del condensador. Estos condensadores se caracterizan por las

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

p paltas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.


Detalle de un condensador MKT plano de este tipo, donde se observa que es de

0.033 µF y 250v.

IDEAL/REAL



Condensadores de plásticoCondensadores de plástico Construcción: enrollando el conjunto placas-dieléctrico, similar a un

electrolítico, o bien apilando en capas sucesivas como un libro (stacked film-foil). Se emplean mayoritariamente como dieléctricos diferentes plásticos, como polipropileno (MKP), poliéster/mylar (MKT), poliestireno, policarbonato (MKC) o INTRODUCCIÓN p p p ( ) p y ( ) p p ( )teflón. Para las placas se utiliza mayoritariamente aluminio con un alto grado de pureza. Según el tipo de dieléctrico utilizado, para una misma capacidad y tensión de trabajo, se obtienen condensadores de distinto tamaño. Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo K y

tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:> KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico. > KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno. > MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

p p p y p> MKY: dieléctrco de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado. > MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster). > MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.


IDEAL/REAL



Condensadores de micaCondensadores de mica

El dieléctrico utilizado en este tipo de condensadores es la mica o silicato de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo

INTRODUCCIÓN

de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo. Es un dieléctrico de unas características intermedias entre los

condensadores electrolíticos y los de película, teniendo una rigidez dieléctrica alta y otras características excelentes, como muy bajas pérdidas, pero su capacidad se limita hasta los 4700 pF aproximadamente.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

cond. de mica Por el contrario, es muy caro, y al ser un material rígido, sólo se pueden

construir condensadores en forma de láminas apiladas (stacked-film). Se utiliza en aplicaciones industriales de alta tensión, amplificadores de válvulas cuando se requiera poca capacidad y aplicaciones de precisión.


IDEAL/REAL



Condensadores de micaCondensadores de micaMica: silicato doble de Aluminio y

Potasio.INTRODUCCIÓN

- Se apilan y superponen alternativamente una lámina de micay otra de metal. Se controla el

valor de la capacidad por elnúmero de capas.

- Cn => (2 pF 220 nF)

- Vn => (100 V 5.000 V)

Mica

Metal

C = C1//C2// //Cn =

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

n ( )

- Gran estabilidad

- Pequeña tolerancia

- Aplicaciones: Alta frecuencia (pequeña absorción dieléctrica)


CT = C1//C2//...//Cn = C1+C2+...+Cn

IDEAL/REAL



Condensadores de doble capa eléctrica

Condensadores de doble capa eléctrica

Estos condensadores también se conocen como supercondensadores o CAEV debido a la gran capacidad INTRODUCCIÓN supercondensadores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los condensadores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados.

Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: lt l iti d id t ñ

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.


IDEAL/REAL



Comparación de condensadoresComparación de condensadores

TABLA COMPARATIVA DE Ú É

INTRODUCCIÓN

CONDENSADORES SEGÚN DIELÉCTRICODIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


vidrio MicaPoliést

erMKT

Poliéster

metálico

PolicarbonatoMKC

Policarbonatometaliz

ado

Parileno

PolipropilenoMKP

Polipropileno

metalizado

Poliestireno Teflón

DF%DA%EstabilidadTolerancia %Coste

0.10.5MB

0.10.3MB

0.3-10.3-1

R

0.3-10.3-1

R

0.1-0.30.1-0.3

0.1-0.30.1-0.3

0.1<0.1MB

0.01-0.03<0.1MB

0.01-0.1<0.1MB

0.01-0.03<0.1MB

0.01-0.03<0.1MB


2011-2012

IDEAL/REAL



Coste 1-10caro

1-10medio

5-20barato

5-20barato

B1-20medio

B1-20medio

0.5-10caro

MB1-20caro

1-20caro

MB0.5-10caro

MB0.5-10+caro

CONDENSADORES VARIABLESCONDENSADORES VARIABLES

Armaduras desplazables para variar la -

INTRODUCCIÓN

superficie enfrentada

CAd

N 1 A

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

Placa 1Placa 2

d AIDEAL/REAL



CONDENSADORES VARIABLES y trimmers

CONDENSADORES VARIABLES y trimmers

Condensadores variablesSon condensadores variables aquellos dispositivos en los que es

posible variar la capacidad entre un valor mínimo C llamado capacidad INTRODUCCIÓN

posible variar la capacidad entre un valor mínimo C0 llamado capacidad residual y un valor máximo CM. La variación CN – CO = ΔC se denomina campo de variación de la capacidad y se obtiene mediante rotación relativa de una armadura (rotor) con respecto a otra fija. Condensadores con variación lineal de la capacidad Condensadores con variación logarítmica de la capacidad Condensadores con variación lineal de longitud de onda Condensadores con variaciones lineales de la frecuencia

Trimmers capacitivos

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

pSon condensadores variables especiales en los que la capacidad tiene

un campo de variación restringido; se utilizan en los circuitos para compensar variaciones de capacidad o modificar mediante pequeñas variaciones de capacidad las constantes del circuito. Pueden tener dieléctrico de aire o de material sólido.


IDEAL/REAL



CONDENSADORES PLACAS PARALELASCONDENSADORES PLACAS PARALELAS

INTRODUCCIÓN

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



CONDENSADORES PLACAS PARALELASCONDENSADORES PLACAS PARALELAS

Esquema condensadores basados en variación de área, de distancia entre placas y dieléctricosINTRODUCCIÓN p y

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



Sensor: Condensador cilíndricoSensor: Condensador cilíndrico

0 2 hC r INTRODUCCIÓN

1

2

0

lnrrC r

r1r2

h

h1

1

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

1

2

22110

ln2

rr

hhC

1

h2

r1r2

2IDEAL/REAL



Sensor: Principios funcionamientoSensor: Principios funcionamientoS

INTRODUCCIÓN

d

Variación del S’

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

d’

Variación de la distancia

dieléctrico

Variación de la superficie

IDEAL/REAL



Sensor: Condensador diferencialSensor: Condensador diferencial

Placa móvil

Placas fijasINTRODUCCIÓN

Un condensador diferencial está formado por dos condensadores variables dispuestos físicamente de tal modo que experimenten el mismo cambio, bajo la

dd

xxdSC r

01C1

a

x C2

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


acción de la magnitud a medir, pero en sentidos opuestos. Mediante un acondicionamiento adecuado se consigue una salida lineal y una sensibilidad mayor que en el caso de un condensador variable simple.


2011-2012

x

xdSC r

02

C2

x0

a

d

xxaC r 00

1

dxxaC r

002

IDEAL/REAL



INTRODUCCIÓN

CODIFICACIÓN / EMPLEOCODIFICACIÓN / EMPLEO

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



Codificación por bandas de colorCodificación por bandas de color Hemos visto que algunos tipos de condensadores llevan sus datos

impresos codificados con unas bandas de color. Esta forma de codificación es muy similar a la empleada en las resistencias, en este caso sabiendo

l l d d i f di ( F) L b d d l INTRODUCCIÓN

que el valor queda expresado en picofaradios (pF). Las bandas de color son como se observa en esta figura:

En el condensador de la izquierda vemos los siguientes datos: verde-azul-naranja = 56000 pF = 56 nF (recordemos que el "56000" está

expresado en pF) El color negro indica una tolerancia del 20% tal como

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

expresado en pF). El color negro indica una tolerancia del 20%, tal como veremos en la tabla de abajo y el color rojo indica una tensión máxima de trabajo de 250v.

En el de la derecha vemos: amarillo-violeta-rojo = 4700 pF = 4.7 nF. En los de este tipo no suele aparecer

información acerca de la tensión ni la tolerancia.


IDEAL/REAL



Código de colores en los condesadores

Código de colores en los condesadores

COLORES Banda 1 Banda 2 Multiplicador Tensión

Negro -- 0 x 1

Marrón 1 1 x 10 100 VINTRODUCCIÓN

Marrón 1 1 x 10 100 V.

Rojo 2 2 x 100 250 V.

Naranja 3 3 x 1000

Amarillo 4 4 x 104 400 V.

Verde 5 5 x 105

Azul 6 6 x 106 630 V.

Violeta 7 7

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

Gris 8 8

Blanco 9 9

COLORES Tolerancia (C > 10 pF) Tolerancia (C < 10 pF)Negro +/- 20% +/- 1 pFBlanco +/- 10% +/- 1 pFVerde +/- 5% +/- 0.5 pFRojo +/- 2% +/- 0.25 pFMarrón +/- 1% +/- 0.1 pF

IDEAL/REAL



Codificación mediante letrasCodificación mediante letras Este es otro sistema de inscripción del valor de los

condensadores sobre su cuerpo. En lugar de pintar unas bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes

INTRODUCCIÓN

bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes códigos mediante letras impresas.

A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que significa cerámico si se halla en un condensador de tubo o disco.

Si el componente es un condensador de dieléctrico plástico (en forma de paralelepípedo) "K" significa tolerancia del 10% sobre

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

forma de paralelepípedo), K significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.


IDEAL/REAL



Codificación mediante letrasCodificación mediante letras

Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. INTRODUCCIÓN pPara expresar este valor se puede recurrir a la colocación de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nanofaradio = 1000 pF).

Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se podría haber marcado de las siguientes maneras: 4 7n J 630

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.


LETRA Tolerancia

"M" +/- 20%

"K" +/- 10%

"J" +/- 5%

IDEAL/REAL



Código "101" de los condensadoresCódigo "101" de los condensadoresPor último, vamos a mencionar el código 101

utilizado en los condensadores cerámicos como INTRODUCCIÓN

alternativa al código de colores. De acuerdo con este sistema se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se deben añadir a las precedentes. El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

p p pAsí, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000

pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.


IDEAL/REAL




2011-2012

http://www.cienciasmisticas.com.ar/electronica/rlc/capacitores/


2011-2012 ADDTecnología y Fundam. de Electrónica

2011-2012

INTRODUCCIÓN

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



INTRODUCCIÓN

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

IDEAL/REAL



Capacitores electrolíticosEstos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en INTRODUCCIÓN y jvoltios. Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que pueden trabajar.Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes son las siguientes:

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

Capacitores de tantalioActualmente estos capacitores no usan el código de colores (los más antiguos, si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la máxima tensión de trabajp en voltios. El terminal positivo se indica con el signo +:

IDEAL/REAL



EmpleoEmpleo Los condensadores se utilizan: para almacenar pequeñas cantidades de carga y como

almacenaje transitorio de carga en circuitos electrónicos; también para desfasar el voltaje y la intensidad 90º en corriente alterna ( en un circuito de c. continua actúa de aislante - placas

d ) filt d b j f i b b d d t ti t INTRODUCCIÓN

separadas-); como filtro de bajas frecuencias ; para absorber descargas destructivas, etc. Los condensadores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunque

funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico.

Los condensadores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia. Además son utilizados en: Ventiladores, motores de Aire Acondicionado, en Iluminación, Refrigeración, Compresores, Bombas de Agua y Motores de Corriente Alterna.

Para aplicaciones de descarga rápida, como un Flash, en donde el condensador se tiene que d l id d l l i ( l h f il

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS


ADD

descargar a gran velocidad para generar la luz necesaria (algo que hace muy facilmente cuando se le conecta en paralelo un medio de baja resistencia)

Como Filtro, Un condensador de gran valor (1,000 uF - 12,000 uF) se utiliza para eliminar el "rizado" que se genera en el proceso de conversión de corriente alterna a corriente continua.

Para aislar etapas o áreas de un circuito: Un condensador se comporta (idealmente) como un corto circuito para la señal alterna y como un circuito abierto para señales de corriente continua, etc.


IDEAL/REAL



EmpleoEmpleo

Medidas por comparaciónINTRODUCCIÓN

Amplificador de cargaR

CUac

Us

acs UCjR

CjRU

1

1 CjRsi

acs UCjRU

CUU dc S lid

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

Udc

C1+C C2

R1 1121

CRfi

2221

CRfs

Frecuencia de corte inferior

Frecuencia de corte superior

Us

2CUs Salida

No influyen las capacidades de conexión

IDEAL/REAL



EmpleoEmpleoConversión de señal ca en ccUp pU

UMediaINTRODUCCIÓN

Rectificador precisión (media o doble onda)

Filtro pasa bajos (extrae valor medio)

p

Rectificador precisión de media

p

mU

p

m

UU

2

Media onda

Onda completa

DIELÉCTRICO

SÍMBOLOS

TIPOS

CARACTERÍSTICAS



2011-2012

precisión de media onda

RR

R R

R/2

Rectificador precisión de

onda completa

IDEAL/REAL



COMPONENTES: BOBINASCOMPONENTES: BOBINAS

Tecnología y Fundam. de Electrónica


2011-2012

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Un inductor es un componente electrónico pasivo que almacena

energía magnética generada como consecuencia de las variaciones de corriente. Al aumentar la corriente, el flujo aumenta

INTRODUCCIÓN

SdBl

INHB

lINH

aumenta. En forma más simple el inductor o inductancia consiste en un

cable arrollado (bobina). Cuando la corriente fluye en un conductor (o en una bobina), se desarrolla un campo magnético en torno al alambre. Un aumento en el flujo magnético genera un voltaje en el alambre con una polaridad que se opone al cambio de flujo.

A la capacidad de una bobina para oponerse a ese cambio se denomina autoinductancia, o bien de modo mas común, inductancia A mayor flujo mayor inductancia

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS

APLICACIONES

didNL

N nº vueltas del circuitoCorriente Flujo magnético

Sl

INSB

SdBS

H-intensidad de campoN nº vueltasFlujo magnéticol –longitud núcleoI- Intensidad bobinaPermeabilidad magnéticaS sección/área núcleo


2011-2012

inductancia. A mayor flujo mayor inductancia. La cantidad de inductancia de una bobina depende del número,

diámetro y disposición de las espiras que forman la bobina y de la presencia o ausencia de sustancias magnéticas en el núcleo de la bobina.

La inductancia es directamente proporcional al número de vueltas en la bobina. También depende del radio de la bobina y del tipo de material alrededor del cual la bobina esta arrollada.

APLICACIONES

MATERIALES

FF Fuerza magnetomotriz

Amperio-vueltaR reluctancia magnética

amperio-vuelta/Weber

2NL

NiF

INTRODUCIÓN: Cálculos de bobinasINTRODUCIÓN: Cálculos de bobinasEn una bobina con núcleo de aire, su coeficiente de

autoinducción L viene dado por la fórmula:INTRODUCCIÓN p

Nos permite calcular la inductancia de un bobina basándonos en sus dimensiones físicas y en el tipo de material.Conseguimos una bobina teórica.

Donde L se expresa en henrios (H), N es el número de espiras de la bobina, S es la sección abarcada por una espira en cm2, y l la longitud del solenoide en cm.CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES

lSNL 8

2

10257.1


2011-2012

Si a la bobina se le añade un núcleo ferromagnético, la fórmula anterior se escribe

Donde μ es el coeficiente de permeabilidad del núcleo.Es decir, la capacidad de absorber líneas de fuerza magnética.

APLICACIONES

MATERIALES

lSNL 8

2

10257.1

INTRODUCCIÓN:Tiempo de carga y descarga de una bobina

INTRODUCCIÓN:Tiempo de carga y descarga de una bobina

INTRODUCCIÓN

iRdtdiLV

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

La corriente en bornes de la bobina es :I= Io (1 - e-tR/L )

A L/R se le denomina "constante de tiempo" del circuito

dtAPLICACIONES

MATERIALES

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Efecto de la frecuencia

El efecto pelicular, que consiste en la tendencia de la corriente alterna a circular por la superficie de los conductores, aumenta con la INTRODUCCIÓN a circular por la superficie de los conductores, aumenta con la frecuencia y hace que, al disminuir la sección útil, aumente la resistencia efectiva del conductor.

En bajas frecuencias se usan alambres de Cu. Al aumentar la frecuencia y producirse el efecto pelicular, la corriente en el conductor fluye por su capa externa, con lo que aumenta la resistencia efectiva. Para vencer esto se rompe el alambre en pequeños conductores trenzados, esmaltadas y aislados. Esto es eficaz en la banda de radiodifusión en frecuencias medias de 450KHz. Por encima de esto, se utiliza alambre sólido en frecuencias más altas.

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

SímbolosAPLICACIONES

MATERIALES

INTRODUCCIÓN: Modelo de una bobinaINTRODUCCIÓN: Modelo de una bobina Ideal se cumple:

L i d t id l di i í l h l i t P l lSNL

2

INTRODUCCIÓN

Sin dispersión de flujo magnético y sin pérdidas dieléctricas.

Los inductores ideales no disipan energía como lo hacen los resistores. Pero en la práctica, el inductor real presenta una resistencia de devanado que disipa energía.

Modelos prácticos (simplificado) de inductor. Circuito equivalente de pérdidas serie

R representa las pérdidas en el devanado, cuyo valor generalmente es pequeño pero puede llegar a varios cientos de ohms.

Circuito equivalente de pérdidas paralelo.

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

Un modelo más completo contempla además la capacidad parásita o distribuida debido a la capacidad entre las vueltas del bobinado (Cp en paralelo con el circuito serie).

APLICACIONES

MATERIALES

INTRODUCCIÓN: Modelo de una bobinaINTRODUCCIÓN: Modelo de una bobina

Dispersión de flujo, que se produce cuando algunas líneas de campo magnético se salen del núcleo. Importante en bobinas sin núcleo, genera reducción de L

INTRODUCCIÓN

reducción de L. Pérdidas eléctricas por efecto de Joule Pérdidas en el núcleo magnético por histéresis. Importantes en alterna Pérdidas por las corrientes de Foucault, debidas a las corrientes

inducidas que circulan por el núcleo magnético. Empleo de material magnético laminado en el núcleo para reducirlo.

Estas perdidas se representan mediante Rs o Rp, resistencia en serio o paralelo.

En una bobina la capacitancia se desarrolla entre las vueltas individuales

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

En una bobina, la capacitancia se desarrolla entre las vueltas individuales y los contactos terminales. Los alambres (conductores), separados por un aislador (dieléctrico), producen capacitancia entre las vueltas. Además puede haber capacitancia a tierra.

El efecto total de las diversas capacitancias se denomina capacitancia distribuida.

APLICACIONES

MATERIALES

Características: introducciónCaracterísticas: introducción Las características técnicas más importantes de las bobinas son las

siguientes: Valor inductivo o valor de la inductancia.INTRODUCCIÓN

Rango de corriente Tolerancia. Variación de la inductancia. Margen de frecuencias. Resistencia de aislamiento. Coeficiente de temperatura por grado centígrado. Factor de potencia Factor de disipación Factor de calidad.

C t í li áti

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

Categoría climática Todas las características eléctricas de un inductor están determinadas

por: las características técnicas del núcleo (si lo hay), el número de espiras las dimensiones físicas de la bobina y el hilo utilizado en el devanado.

APLICACIONES

MATERIALES

Características en la Elección de un inductor

Características en la Elección de un inductor

Valor de inducción Tamaño y requisitos del montaje

INTRODUCCIÓN

Tamaño y requisitos del montaje Q, factor de calidad de la bobina Gama de frecuencias Composición del núcleo (aire, hierro,..) Nivel de corriente continua y magnitud de corriente

alterna en bobinas de hierro. Factores ambientales: temperatura humedad choques

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

Factores ambientales: temperatura, humedad, choques, vibraciones, aislamiento, …

Disipación de potencia Fijos o variables

APLICACIONES

MATERIALES

Valor de la inductanciaValor de la inductanciaEl coeficiente de autoinducción (L) de una bobina se

expresa en henrios (H).U b bi ti i d t i d 1 H d

INTRODUCCIÓN

Una bobina tiene una inductancia de 1 H cuando una variación de corriente de 1 A/s da lugar a una fuerza electromotriz de 1 V, es decir:

Dado que esta unidad es, en muchos casos, excesivamente grande, se utilizan los submúltiplos mH μH nH pH y nH

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

mH, μH, nH, pH y nH. En las bobinas con núcleo de aire el coeficiente de autoinducción depende exclusivamente

de sus características constructivas, es decir, del número de espiras, sección de la espira y longitud del arrollamiento, mientras que en el caso de una bobina con núcleo ferromagnético el coeficiente de autoinducción depende también del coeficiente de permeabilidad del núcleo.

APLICACIONES

MATERIALES

Valor de la inductanciaValor de la inductancia

La inductancia depende de las características físicas del conductor. INTRODUCCIÓN

lSNL

2

Por ejemplo, si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Un arrollamiento de muchas espiras tendrá más inductancia que

uno de unas pocas vueltas. Además, si un arrollamiento se coloca alrededor de un núcleo de

hierro, su inductancia será mayor de lo que era sin el núcleo magnético.

La energía almacenada en el campo magnético de un inductor se da por:

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES

l


2011-2012

W=I² L/2donde:

W = energía en julios I = corriente en amperios L = inductancia en henrios

APLICACIONES

MATERIALES

Valor de la inductanciaValor de la inductancia

Cualquier conductor tiene inductancia, incluso cuando el conductor no forma una bobina INTRODUCCIÓN cuando el conductor no forma una bobina. La inductancia de una pequeña longitud de hilo

recto es pequeña, pero no despreciable si la corriente a través de él cambia rápidamente, la tensión inducida puede ser apreciable. Este puede ser el caso de incluso unas pocas

pulgadas de hilo cuando circula una, corriente de

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

p g ,100 MHz o más. Sin embargo, a frecuencias mucho mas bajas la inductancia del mismo hilo puede ser despreciable, ya que le tensión inducida será despreciablemente pequeña.

APLICACIONES

MATERIALES

Rango de corrienteRango de corrienteMáxima corriente que se puede aplicar de forma

continua al inductor bajo una serie de condiciones ifi d

INTRODUCCIÓN

especificadas.Si se aplican corrientes por encima de la corriente

nominal, las consecuencias pueden ser graves, ya que los devanados de las bobinas pueden sobrecalentarse y fundirse. Además la inductancia de un inductor con núcleo de

hierro tiende a disminuir según aumenta la corriente

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

hierro tiende a disminuir según aumenta la corriente continua. En casos extremos, el núcleo se puede saturar de flujo magnético y la inductancia puede llegar a tener un valor bajo.

APLICACIONES

MATERIALES

ToleranciaTolerancia

El valor del coeficiente de autoinducción discrepa dentro de unos ciertos límites del INTRODUCCIÓN discrepa, dentro de unos ciertos límites, del valor nominal o valor teórico de la bobina.Estas discrepancias son debidas al proceso de

fabricación, y se designan, como en el caso de las resistencias y condensadores, por tolerancias

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

tolerancias.Tolerancia = precisión deseada.

Marcada como el máximo porcentaje permisible de desviación del valor marcado.

APLICACIONES

MATERIALES

Variación de la inductanciaVariación de la inductancia La estabilidad del inductor, se expresa en términos de porcentaje de

variación del parámetro a largo o corto plazo, que se genera en determinadas condiciones de funcionamiento físico y químico.INTRODUCCIÓN y q

En las bobinas con núcleo ajustable, la variación que sufre el coeficiente de autoinducción al ajustar el núcleo se indica de forma porcentual. Así, en una bobina de 260 μH, cuyo valor inductivo pueda variarse en ±10

%, podemos ajustar su valor entre 234 μH a 286 μH. En ciertos casos los fabricantes indican el tanto por ciento de la

variación de la inductancia en función de la carrera del núcleo.

El valor nominal de la inductancia queda

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

qincrementado en un 15 % cuando el

núcleo está ajustado a tope. Al desplazarlo unos 0,23 mm el valor de la

inductancia es el nominal. Y al desplazarlo 0,75 mm el valor de la inductancia desciende a un 15%.

APLICACIONES

MATERIALES

Margen de frecuenciasMargen de frecuencias

Tener presente el margen de frecuencias en que puede trabajar una bobina.INTRODUCCIÓN trabajar una bobina.No todos los núcleos son adecuados para trabajar en alta

frecuencia, ya que los hilos del bobinado pueden resultar inadecuados: cuando se produce en ellos el efecto pelicular al trabajar en RF.

Otro parámetro de gran influencia al trabajar en RF son las capacidades parásitas que se forman entre espiras de la bobina, que pueden llegar a producir cortocircuitos para las señales

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

pueden llegar a producir cortocircuitos para las señales.

Los fabricantes de bobinas suelen indicar en sus catálogos tanto la frecuencia central de trabajo de la bobina como la capacidad parásita entre sus terminales.

APLICACIONES

MATERIALES

Coeficiente de temperaturaCoeficiente de temperatura

La conductividad de muchos conductores INTRODUCCIÓN

eléctricos varía con la temperatura. El valor óhmico de los hilos con los que se

fabrican las bobinas pueden ser afectados, más o menos, por la temperatura.La influencia de la temperatura sobre la

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

La influencia de la temperatura sobre la bobina se expresa en partes por millón de variación por °C.

APLICACIONES

MATERIALES

Resistencia de aislamientoResistencia de aislamiento Los hilos utilizados en la fabricación de bobinas están recubiertos de un barniz o aislante

que evita el cortocircuito directo entre espiras adyacentes. Este aislante puede, sin embargo, perforarse si la tensión aplicada a la bobina sobrepasa un cierto valor.INTRODUCCIÓN

Aquí cabe hacer una distinción entre tensión aplicada a los terminales de la bobina y tensión soportada entre dos espiras contiguas, puesto que la tensión se reparte por igual entre ellas.

En el caso de una bobina de una sola capa, la tensión entre espiras es igual a la tensión aplicada entre los terminales de la bobina dividida por el número de espiras.

La resistencia de aislamiento entre terminales se indica en MΩ, para una tensión continua dada. Cuando la bobina está formada por dos o más capas de hilo conductor, debe tenerse en cuenta, además, la tensión entre capas contiguas. Esta tensión es igual a la tensión aplicada a la bobina dividida por el número de capas con la cual el valor obtenido

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

tensión aplicada a la bobina dividida por el número de capas, con la cual el valor obtenido es mayor que el de la tensión entre espiras, pudiendo ser en muchos casos peligrosa para la integridad de la bobina, ya que el barniz aislante puede no soportarla.

Para aumentar el aislamiento entre capas se recurre entonces a disponer un material aislante entre capa y capa del bobinado, como el papel impregnado o cinta de material plástico.

APLICACIONES

MATERIALES

Factor de calidadFactor de calidad

Toda bobina puede realizar tanto mejor su cometido cuanto más pequeña sea su resistencia óhmica. Por esta razón es de gran interés el concepto factor de calidad (Q) de la bobina

INTRODUCCIÓN

de la bobina. La calidad de una bobina se define como la relación entre su reactancia inductiva (XL) y

su resistencia óhmica ( R ) y viene expresada por la fórmula:

Es deseable que la resistencia sea baja y por ende que el Q sea alto. Según la fórmula, Q tendría que aumentar con la frecuencia, sin embargo no es así porque

también aumenta la resistencia (efecto pelicular). Los fabricantes informan sobre el Q del inductor a la frecuencia de trabajo o bien presentan curvas de Q(f). Los Q de inductores para aplicaciones de radiofrecuencia oscilan entre 50 y 200.

Para que la calidad de una bobina sea grande su resistencia óhmica debe tener un valor

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES

RLf

RXQ L

2


2011-2012

Para que la calidad de una bobina sea grande, su resistencia óhmica debe tener un valor bajo y su inductividad ha de ser elevada.

Por ejemplo, en bobinas sin previa magnetización que no precisan de entrehierro, el aumento de la inductividad se consigue mediante la formación especial del trayecto de líneas de fuerza. Para ello, el núcleo de la bobina se cierra quedando en forma de anillo o toro y la bobina se reparte por toda la longitud del núcleo. La construcción de tales bobinas con núcleo anular es muy cara, ya que se precisa maquinaria especial de bobinar.

APLICACIONES

MATERIALES

Factor de calidad (cont)Factor de calidad (cont)

Los fabricantes de bobinas indican en sus catálogos la calidad de las mismas a INTRODUCCIÓN guna frecuencia dada. Por ejemplo, mediante la indicación: o bien mediante curvas características

dada en gráficos, en la que se lee el factor de calidad Q en función de la frecuencia de cuatro bobinas, de inductancia diferente a igual diámetro de hilo Se observa en dichas curvas que

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

hilo. Se observa en dichas curvas que existe un pico de calidad en el cual la relación XL /R es maxima. Por encima y por debajo de dicho pico la curva desciende, debido a los motivos ya apuntados.

APLICACIONES

MATERIALES

Gráficas de fabricantesGráficas de fabricantes Impedancia |z| en función

de la frecuencia f.INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

Inductancia en función de la corriente de carga IDC.

APLICACIONES

MATERIALES

Gráficas de fabricantesGráficas de fabricantes

Factor de calidad en INTRODUCCIÓN

función de la frecuencia.CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

APLICACIONES

MATERIALES

Datos de fabricantesDatos de fabricantes

INTRODUCCIÓN

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

APLICACIONES

www.epcos.com

MATERIALES

Dispersiones y PérdidasDispersiones y Pérdidas

La dispersión de flujo se produce cuando algunas líneas de campo magnético se salen del núcleo, siguiendo otros INTRODUCCIÓN p g gcaminos magnéticos opcionales, o a través del propio aire que rodea a la bobina.

Pérdidas eléctricas se producen en el hilo conductor del bobinado por efecto Joule

Pérdidas en el núcleo magnético, por histéresis y por las corrientes de Foucault. Estas son importantes cuando el circuito trabaja en corriente alterna.

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

Las pérdidas de corriente alterna en una bobina, se pueden representar como una resistencia de pérdida serie Rs, o por una resistencia de pérdida paralelo Rp (semejante al condensador).

APLICACIONES

MATERIALES

Corrientes de Foucault e histéresisCorrientes de Foucault e histéresis Cuando circula corriente alterna a través de una bobina arrollada sobre un

núcleo de hierro, se inducirá una FEM como se indicó anteriormente. Y, puesto que el hierro es un conductor, circulará una corriente en el núcleo. Dichas

i t ll i t d F lt t é did d INTRODUCCIÓN

corrientes se llaman corrientes de Foucault y representan una pérdida de potencia puesto que circulan a través de la resistencia del hierro y, por tanto, producen calentamiento. Dichas pérdidas pueden reducirse laminando el núcleo (cortándolo en delgadas tiras). Estas tiras o láminas deben aislarse unas de otras pintándolas con algún material aislante como barniz o goma laca.

Hay otro tipo de pérdida de energía en los inductores. El hierro tiende a oponerse a cualquier cambio en su estado magnético, por tanto una corriente que cambie rápidamente, como lo es la CA, debe suministrar continuamente energía al hierro para vencer esa "inercia". Las pérdidas de este tipo se llaman pérdidas por histéresis.L é did i d F l hi é i á id

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


2011-2012

Las pérdidas por corrientes de Foucault e histéresis aumentan rápidamente a medida que la frecuencia de la corriente alterna .Por esta razon los núcleos de hierro normales solo se pueden usar en las frecuencias de la línea de baja tensión doméstica y en audiofrecuencias -hasta unos 15.000 Hz-. A pesar de todo, se precisa hierro o acero de muy buena calidad si el núcleo debe trabajar eficazmente en las audiofrecuencias más altas. Los núcleos de hierro de este tipo son totalmente inútiles en radiofrecuencia.

APLICACIONES

MATERIALES

Clasificación de las bobinasClasificación de las bobinas Según la forma constructiva

Solenoides Toroides

INTRODUCCIÓN

Toroides Según la frecuencia de la corriente alterna las bobinas se clasifican en

dos grandes grupos: Bobinas para altas frecuencias (o de radiofrecuencia). Bobinas para bajas frecuencias.

Según el núcleo o soporte donde va arrollada la bobina, éstas se clasifican en: Bobinas con núcleo de aire. Bobinas con núcleo magnético (de hierro).

B bi ú l d l i t l

Para un determinado radio y número de vueltas de una bobina, las de núcleo de aire presentan menor inductancia. Lo mismo sucede con materiales como el vidrio, plástico, ...que suelen ser de soporte. Los que usan sustancias ferromagnéticas como hierro aumentan la inductancia

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


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Bobinas con núcleo de pulvimetal. Bobinas con núcleo de ferrita.

Según el recubrimiento: -, plástico, resina, metal (apantalladas). Según la característica de su valor: fijos y ajustables. Según el tipo de montaje: de inserción y SMD. Pueden estar apantalladas, dentro de un

recipiente metálico que evita la transferencia de energía entre la bobina y los elementos del circuito situados fuera del apantallamiento.

hierro ...aumentan la inductancia.Es significativo la forma del núcleo las toroidales proveen mayor inductancia.

APLICACIONES

MATERIALES

Bobinas con núcleo de aireBobinas con núcleo de aire Una bobina, en su forma más simple, consta de un hilo conductor arrollado

en espiral sobre un soporte o núcleo. Según el soporte o núcleo donde va arrollada la bobina distinguiremos

INTRODUCCIÓN

Según el soporte o núcleo donde va arrollada la bobina distinguiremos entre: Bobinas con núcleo de aire

Constan de un arrollamiento de hilo conductor sobre un soporte de fibra, plástico. Puede no tener soporte, y queda conformada por la rigidez mecánica del hilo. Se emplea hilo de Cu para frecuencias menores de 50MHz y Cobre plateado para

frecuencias superiores (evitar pérdidas). Son buenos en aplicaciones de alta potencia

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

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APLICACIONES

MATERIALES

Bobinas con núcleo de aire (cont)Bobinas con núcleo de aire (cont) Un hilo muy empleado es el denominado hilo de Litz. Consiste en un determinado número de hilos finos aislados individualmente, o bien hilos trenzados

en grupos de tres. Las bobinas con núcleo de aire se construyen desde una fracción de espira hasta varios cientos de

INTRODUCCIÓN Las bobinas con núcleo de aire se construyen desde una fracción de espira hasta varios cientos de

espiras superpuestas en varias capas. Normalmente las bobinas se impregnan con el fin de hacerlas resistentes a la humedad y para

mejorar su comportamiento ante las fuerzas mecánicas que puedan soportar. Pueden tener tomas intermedias. Todas las espiras de la bobina tienen la misma separación,

en ocasiones es necesario acercar entre sí algunas de ellas para ajustar el valor del coeficiente de autoinducción de la bobina, puesto que acercando o alejando las espiras entre sí la autoinducción admite un margen de variación en su valor.

La conexión de la bobina al circuito impreso se realiza directamente. Tener en cuenta que la mayoría de ellas utilizan hilo de cobre recubierto de un barniz aislante, por

lo que deben rascarse suavemente los extremos antes de efectuar su soldadura.

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


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lo que deben rascarse suavemente los extremos antes de efectuar su soldadura. Cuando la bobina está arrollada sobre un tubo de fibra, plástico a otro material, se disponen unos

terminales de conexión en los que ya van soldados los extremos de la bobina. Una forma constructiva muy especial de las bobinas con núcleo de aire son las denominadas nido

de abeja. La configuración en nido de abeja consiste en arrollar varias capas de hilo de Litz, desplazando las

espiras en uno y otro sentido de forma que se obtenga una posición cruzada de las espiras

APLICACIONES

MATERIALES

Bobinas con núcleo magnético (de hierro).

Bobinas con núcleo magnético (de hierro).

Bobinas con núcleo magnético Se inserta dentro del bobinado un núcleo de material ferromagnético, logrando

aumentar la inductancia de la bobina sin aumentar el número de espiras.INTRODUCCIÓN

Se utilizan en aplicaciones de bajo costo y baja potencia. En frecuencias bajas se utilizan láminas de acero. Al aumentar la frecuencia

las pérdidas se hacen mayores y se emplean núcleo de ferrita. A causa del constante cambio de magnetización y de las corrientes parásitas,

llamadas también corrientes de Foucault, se originan dentro del núcleo de hierro pérdidas que producen calor.

> Se reducen considerablemente las pérdidas ocasionadas por las corrientes parásitas construyendo un núcleo de hierro a base de planchas aisladas entre sí que, según la aplicación de la bobina.

> Para radiofrecuencia las pérdidas se pueden reducir pulverizando el hierro y

CLASIFICACIÓN

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> Para radiofrecuencia, las pérdidas se pueden reducir pulverizando el hierro y mezclando el polvo con un “ligante” de material aislante.

Las pérdidas por cambio de magnetización se reducen también utilizando núcleos de aleaciones ferromagnéticas especiales, tales como el ferrosilicio y el ferroníquel.

El uso de núcleos móviles proporciona bobinas de inductancia ajustable.

APLICACIONES

MATERIALES

Bobinas con núcleo de ferritaBobinas con núcleo de ferrita El núcleo utilizado en estas bobinas son óxidos de materiales

magnéticos, es decir, materiales magnéticos aislantes al paso de la corriente eléctrica Como ejemplos de ferritas: ferrita de

INTRODUCCIÓN

de la corriente eléctrica . Como ejemplos de ferritas: ferrita de níquel, de magnesio, de cobalto..

Usados en sistemas de potencia media. Como ejemplo de ferritas podemos citar:

Ferrita de níquel (Ni - Fe204). Ferrita de cobalto (Co - Fe204). Ferrita de manganeso (Mn - Fe204) Ferrita de magnesio (Mg - Fe204).

CLASIFICACIÓN

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Ferrita de magnesio (Mg Fe204).

El núcleo está realizado a base de polvo de hierro muy fino mezclado con materia sintética aislante y comprimido todo, formando el núcleo de la bobina.

Bobinas con núcleo pulvimetalAPLICACIONES

MATERIALES

CODIFICACIÓNCODIFICACIÓN Los inductores moldeados suelen presentar un sistema de código de

colores similar al de los resistores.INTRODUCCIÓN

Alternativa: de acuerdo con el estándar EIA (Electronic Industries Association), si una de las bandas que corresponden a las cifras significativas es dorada ésta representa al punto decimal y la banda que

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


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significativas es dorada, ésta representa al punto decimal y la banda que antes actuaba como multiplicador pasa a ser ahora otra cifra significativa.

Ejemplos: marrón - verde - dorado - plateado = 1 - 5 - 10-1 - 10 = 1.5 [μH] ± 10% marrón - dorado - verde - plateado = 1 - punto decimal - 5 -10 = 1.5 [μH] ± 10%

APLICACIONES

MATERIALES

Consideraciones prácticasConsideraciones prácticas Corriente máxima: dada por las limitaciones físicas del hilo

conductor (resistencia y máxima disipación de potencia).INTRODUCCIÓN

Interferencia: los campos magnéticos de los inductores pueden afectar el comportamiento del resto de los componentes del circuito, especialmente de otros inductores. La proximidad de dos inductores puede dar origen a una inductancia mutua que causará efectos no deseados, razón por la cual los diseñadores tienden a elegir capacitores sobre inductores para realizar tareas similares.

Prueba: factores como el desgaste el sobrecalentamiento y la

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


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Prueba: factores como el desgaste, el sobrecalentamiento y la corriente excesiva pueden ocasionar cortocircuitos entre las espiras o inclusive circuitos abiertos. Esta última condición se verifica fácilmente con un óhmetro, pero la condición de cortocircuito entre espiras es más difícil de determinar dada su inherente baja resistencia entre terminales.

APLICACIONES

MATERIALES

AplicacionesAplicaciones Choques.

Una aplicación de los inductores, consistente en bloquear ("choke" en inglés) las señales de AC de alta frecuencia en circuitos de radio, dio origen a que con dicho término (choque) se haga referencia a los inductores que se emplean en

INTRODUCCIÓN

término (choque) se haga referencia a los inductores que se emplean en aplicaciones donde su valor no es crítico y que por lo tanto admiten grandes tolerancias.

Los choques son inductores fijos propósito primario es el bloqueo de corrientes alternas, incluyendo señales de RF de las líneas de suministro de energía de CC. Los choques de RF se diseñan para presentar una alta impedancia sobre un amplio rango de frecuencias.

Filtros. Circuitos de filtrado (eliminación de rizado) Circuitos selectores de frecuencia Osciladores, temporizadores Transductores

CLASIFICACIÓN

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IDENTIFICACIÓN


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Transductores. Memorias Transformadores Relés ….

APLICACIONES

MATERIALES

Tipos de bobinas según aplicacionesTipos de bobinas según aplicaciones

TIPO DE BOBINA FUNCIÓN OBSERVACIONESINTRODUCCIÓN

TIPO DE BOBINA FUNCIÓN OBSERVACIONESChoque de alimentación Reducir el rizado de la

señal rectificada.Lleva núcleo magnético de alta permeabilidad para conseguir alta L.

Filtro de radiofrecuencias Eliminar tensiones parásitas que se introducen por la red.

A la frecuencia de la red han de comportarse como cortocircuitos

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


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Bobinas de sintonía Variar o ajustar la frecuencia de sintonía.

Llevan núcleo de profundidad ajustable para variar L.

APLICACIONES

MATERIALES

Tipo Formato Valores típicos Aplicaciones

Solenoides:

núcleo de aire

núcleo de ferrita

1nH a 15mH

generales, filtros,

convertidores DC/DC

ferrita

Toroides

1uH a 30mH para filtrar transitorios

Encapsulados o moldeados 0.1uH a 1mH osciladores y

filtros


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Chips 1nH a 1mH aplicaciones

generales

Ajustables

1nH a 7mH

osciladores y circuitos de

RF como transmisores y receptores

Bobinas impresasBobinas impresasUna forma de diseño de bobinas muy empleada en

algunos aparatos electrónicos es la de circuito INTRODUCCIÓN g pimpreso.En este diseño debe tenerse en cuenta:

longitud de la pista de cobresección de la misma distancia entre espiras.

R lt i t d d h

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


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Resulta un sistema muy adecuado para aprovechar espacios vacíos de un circuito impreso, ya que sobre ellos pueden disponerse componentes de cierto volumen y reducir así el tamaño del circuito.

APLICACIONES

MATERIALES

Como sensoresComo sensoresBobinas

INTRODUCCIÓN

x

N x

Diferencialesa a a- a+A

Toroide

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES

Los sensores inductivos basan su funcionamiento en el cambio de la reluctancia total de un circuito magnético cuando se modifican las distancias de los entrehierros.


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x x

Ne

le

gI

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MATERIALES

Como sensoresComo sensores Cualquier variación en N, μ, o en la geometría del circuito magnético puede

utilizarse para realizar la transducción, aunque la mayoría de sensores inductivos son de reluctancia variable y es un desplazamiento el que la INTRODUCCIÓN

modifica, afectando sobre todo a l0 (longitud) y a μ. Los primeros se denominan sensores de entrehierro variable y los segundos

sensores de núcleo móvil.CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


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APLICACIONES

MATERIALES

Materiales magnéticosMateriales magnéticos

Material FERRITAPara aplicaciones de baja frecuencia dominan lo materiales INTRODUCCIÓN p j

magnéticos metálicos por sus grandes permeabilidades.A frecuencias altas, predominan las ferritas de óxidos cerámicos

debido a su gran resistencia específica. Las ferritas más usadas son los compuestos de óxido de hierro.

Pueden formar estructuras hexagonal y estructuras granular. Fabricación

Los materiales se mezclan, se sintetizan y muelen. La forma se dá por prensado y sintetización a 1300ºC.

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS

IDENTIFICACIÓN


APLICACIONES


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y Propiedades

Se deben a las distintas combinaciones de materiales, las estructuras cristalinas, impurezas y procedimientos de fabricación.

APLICACIONES

MATERIALES

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