tfe tema2 componentes pasivos
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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
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
Por FunciónPor Análisis Por montaje
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
> 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 FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
Por FunciónPor AnálisisPor montaje
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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 FUNCIONAL
Clasificación componentes por montajeClasificación componentes por montaje
DEFINICIÓN
CLASIFICACIÓNES
PROPIEDADES
COMPONENTES REAL/IDEAL
Por FunciónPor Análisis Por montaje
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
Resistores para montaje superficial (Chip)Matriz de condensadores para SMT
IMPERFECCIONES
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
Forma de realizar la conexión eléctricaCaracterísticas eléctricas típicas y máximas de empleo.Condiciones ambientales extremas Fiabilidad: tiempo medio hasta el fallo…
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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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
COMPONENTES REAL/IDEAL
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.
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CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
Coeficiente de tensión Expresa la variación relativa del valor N del componente con la tensión eléctrica aplicada
entre sus bornas
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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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.
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
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
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CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
Modelo condensador
Modelo resistor de hilo bobinando
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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.
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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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
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
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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.
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
Componentes Componentes
DEFINICIÓN
RESISTENCIAS
CLASIFICACIÓN
PROPIEDADES
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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ComponentesComponentes
DEFINICIÓN
CONDENSADORES
CLASIFICACIÓN
PROPIEDADES
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
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ComponentesComponentes
DEFINICIÓN
INDUCTORES
CLASIFICACIÓN
PROPIEDADES
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
ComponentesComponentes
DEFINICIÓN
CLASIFICACIÓN
PROPIEDADES
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL: activosCLASIFICACIÓN FUNCIONAL: activos
Activos SemiconductoresDEFINICIÓN
Discretos> Diodos> BJT> JFET> MOST> LED> Dlaser,etc
Integrados> Lineales
» A.O.» Amplificadores
CLASIFICACIÓN
PROPIEDADES
COMPONENTES REAL/IDEAL
IMPERFECCIONES
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
» Amplificadores» Reguladores de V, etc..
> Digitales» Lógica MSI» Subsistemas» Memorias» Microprocesadores,etc
CLASIFICACIÓN FUNCIONAL
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
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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.
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
Características: Disipación de potenciaCaracterísticas: Disipación de potencia
RTTP amb
maxmax
INTRODUCCIÓN
Resistencia térmica en ºC/WConstante de disipación mW/ºC)
CARACTERÍSTICAS
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
OJORth normalizar
Factor disipación
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CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012
mayor parte de los materiales y para T no muy grandes.
0 1 TCLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012
N
NCRITICA P
VR CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012
temperatura de trabajo.
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012
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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, frecuencia de trabajo
Humedad, Estabilidad
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS
RuidoINTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica2011-2012
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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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Ls, Cp => Parámetros parásitos. Valores muy pequeños (nH, pF).Dependen de los materiales de fabricación.
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
R|Z| ideal
Características: alta frecuenciaCaracterísticas: alta frecuencia
INTRODUCCIÓN R
f
R
|Z| realAltas frecuenciasMayor influencia de C
CARACTERÍSTICAS
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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Bajas frecuenciasMayor influencia de L
ff. resonancia(XL = XC)
CLf
CLw
CwLw
2111
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
Características: alta frecuenciaCaracterísticas: alta frecuencia
INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
Características: alta frecuenciaCaracterísticas: alta frecuencia
INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
Características: alta frecuenciaCaracterísticas: alta frecuencia
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajo
Humedad, Estabilidad
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conductividad del material (S)
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajoHumedad, Estabilidad
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
ResistividadElementosMarcado
Valores NormalizadosRn, Tolerancia, Vn, In Tn, PnCoeficiente térmico, Rcritica
Máxima temperaturaCoeficiente de tensión
Máxime tensión de trabajoRuido, Frecuencia trabajoHumedad, Estabilidad
ADD
cambios en la resistencia.
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CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
,
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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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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
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS
CLASIFICACIÓN
CRITERIOS DE SELECCIÓN
PROCESOS DE FABRICACIÓN
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INTRODUCCIÓN
RESISTENCIAS FIJAS LINEALESRESISTENCIAS FIJAS LINEALESRESISTORES FIJOS
LINEALES
RESISTOR NO LINEAL
RESISTOR VARIABLE
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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
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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> 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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
ADD
micras.
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
ADD
Más tarde, al horno a unos 850 Valores típicos. Tol. 5%, Coef. Temp.
200ppm
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Substrato
PegamentoLámina
OTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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> 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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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OTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN
CLASIFICACIÓN
RESISTOR DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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OTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
Características generalesCaracterísticas generales
INTRODUCCIÓN
CLASIFICACIÓN
RESISTOR DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
ADD
Foil: Lámina Wirewound: hilo bobinado Metal film: película metálica Carbon film: película de carbón Thick-film: película fina Carbon composition: aglomerados composición carbón
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OTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
INTRODUCCIÓN
IDENTIFICACIÓNIDENTIFICACIÓN
CLASIFICACIÓN
RESISTOR DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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OTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
EJEMPLOEJEMPLO
INTRODUCCIÓN
Ejemplo:
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RESISTOR DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
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+/- 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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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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 DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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5,90K 5K9 10T 10TOTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
Códigos Resistencias SMDCódigos Resistencias SMD
INTRODUCCIÓN
CLASIFICACIÓN
RESISTOR DE PELÍCULA
RESISTOR BOBINADO
RESISTOR DE COMPOSICIÓN
CARACT. Y APLICACIÓN
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OTROS RESISTORES
TABLAS
IDENTIFICACIÓN
RESISTENCIAS VARIABLESRESISTENCIAS VARIABLES
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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
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
x BCA
AC
B
ACB
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
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
MONTAJES / CIRCUITOS
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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( ) 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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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OTROS EJEMPLOS
PARÁMETROSPARÁMETROS
INTRODUCCIÓN
PARTES
TIPOS
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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Deslizante con tornillo Nº de vueltas de un tornillo
OTROS EJEMPLOS
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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OTROS EJEMPLOS
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
Otra ClasificaciónOtra Clasificación
INTRODUCCIÓN
PARTES
TIPOS
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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OTROS EJEMPLOS
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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BOBINADAS: Pequeña disipación. Potencia. Precisión. OTROS EJEMPLOS
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
Por usoPor recorridoPor su potenciaPor fabricación
Resistores variables de ajusteResistores variables de ajuste
INTRODUCCIÓN
PARTES
TIPOS
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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OTROS EJEMPLOS
Resistores variables de control uso general
Resistores variables de control uso general
INTRODUCCIÓN
PARTES
TIPOS
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
MONTAJES / CIRCUITOS
PARÁMETROS
CLASIFICACIÓN
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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
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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
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( )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
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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 …
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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> 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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
La figura muestra la dependencia real entre RT y T para algunos modelos.
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
y ptemperaturas conocidas T1 y T2.•β aumenta con la temperatura
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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VARISTOR
LDR
PTCCaracterísticas
Configuraciones
Característica NTC: Coeficiente de temperatura
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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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KT 300
KK /%6/%2 VARISTOR
LDR
PTCCaracterísticas
Configuraciones
Característica NTC: Coeficiente de temperatura
Característica NTC: Coeficiente de temperatura
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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
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IntroducciónNTC
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
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IntroducciónNTC
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
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PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
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IntroducciónNTC
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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))(( OPTC TTBO
FINPTCO
eRRIV
TTT
VARISTOR
LDR
PTCCaracterísticas
Configuraciones
CaracterísticasCaracterísticas
C I VINTRODUCCIÓN
Curvas I-VTIPOS
RTD
TERMISTORES
IntroducciónNTC
ComposiciónCaracterísticas
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
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VARISTOR
LDR
PTCCaracterísticas
Configuraciones
p yse alcance la temperatura de conmutación.
Resumen PTC /NTCResumen PTC /NTC
INTRODUCCIÓN
TIPOS
RTD
TERMISTORES
IntroducciónNTC
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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VARISTOR
LDR
PTCCaracterísticas
Configuraciones
Comparación comportamientosComparación comportamientos
INTRODUCCIÓN
TIPOS
RTD
TERMISTORES
IntroducciónNTC
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
PTC
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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
ComposiciónCaracterísticas
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.)
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VARISTOR
LDR
PTCCaracterísticas
Configuraciones
FABRICACIÓN TERMISTORFABRICACIÓN TERMISTOR
http://www.ussensor.com/mprocess.html
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http://www.ussensor.com/manufacturing.htmlADD
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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
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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
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Voltaje correspondiente a la intensidad nominal.Disipación máxima
Máxima potencia de disipación admisible.LDR
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
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
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Parámetros de interés
111VV para I
11AI para
CK
VCLDR
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
Características varistoresCaracterísticas varistores
Curva I-V en representación logarítmicaINTRODUCCIÓN
TIPOS
RTD
TERMISTORES
VARISTOR
Introducción
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LDR
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
Características varistoresCaracterísticas varistores
Resistencia estáticaINTRODUCCIÓN
Resistencia dinámica
1 CIIVRe
TIPOS
RTD
TERMISTORES
VARISTOR
Introducción
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1 CIdIdVRd
LDR
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
Características varistoresCaracterísticas varistores
Tolerancia Influencia de C y β
INTRODUCCIÓN
Influencia de C y β
)ln(
ICC
RR
RCCRR
TIPOS
RTD
TERMISTORES
VARISTOR
Introducción
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Dependencia del punto de trabajo
LDR
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
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
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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
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
VaristoresVaristores
INTRODUCCIÓN
TIPOS
RTD
TERMISTORES
VARISTOR
Introducción
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LDR
CaracterísticasAplicacionesDispositivos
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
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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
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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
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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
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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
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COMPONENTES: CONDENSADORCOMPONENTES: CONDENSADOR
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ADD
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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)
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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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
dSC r0
0: cte. dieléctrica del vacío 8,85 pF/mr: cte. dieléctrica relativa. Depende de la temperatura y
dSC 0
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
p , preactancia capacitiva (Xc)
Es un elemento que presenta una impedancia que es función de la frecuencia de la señal.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
pla constante dieléctrica en función de la frecuencia de variación del campo eléctrico.
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Dan lugar a una pérdida de energía que se traduce en una disipación de
potencia.
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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Símbolo condensador electrolítico (polarizado)
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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) .
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
Voltaje alterno más alto con el que se puede trabajar en régimen permanente. Tensión de pico
Mayor voltaje instantáneo posible de soportar.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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|Z| = [ESR2+(1/Cw-Lw)2]1/2.
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS Impedancia Z (Cont.): Es claramente dependiente de la frecuencia y
temperatura.INTRODUCCIÓN
á
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
Flamabilidad Algunos componentes externos utilizados en los condensadores
electrolíticos son susceptibles de ser inflamables.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
Modelo ideal / realModelo ideal / real
Modelo IDEAL Modelo REALINTRODUCCIÓN
Modelo IDEAL
= 0
I
+ _V
Modelo REAL
I
+ _V
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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VI /2
V
I/2 -
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
LCfw rr
12
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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(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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
menor sea la resistencia serie (aumenta el factor de calidad Q).
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
INTRODUCCIÓN
CLASES DE CONDENSADORESCLASES DE CONDENSADORES
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICOCLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DEL DIELÉCTRICO
PapelImpregnado
Metalizado
CONDENSADORES
NO POLARIZADOSPlástico
Mica
Cerámicos
POLARIZADOSElectrolíticos de aluminio
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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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
p ) Condensadores plásticos (Plastic film
capacitors) Condensadores electrolíticos
(Electrolytic capacitors)Tecnología y Fundam. de Electrónica
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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).
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
p paltas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.
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Detalle de un condensador MKT plano de este tipo, donde se observa que es de
0.033 µF y 250v.
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
n ( )
- Gran estabilidad
- Pequeña tolerancia
- Aplicaciones: Alta frecuencia (pequeña absorción dieléctrica)
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CT = C1//C2//...//Cn = C1+C2+...+Cn
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
Comparación de condensadoresComparación de condensadores
TABLA COMPARATIVA DE Ú É
INTRODUCCIÓN
CONDENSADORES SEGÚN DIELÉCTRICODIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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Placa 1Placa 2
d AIDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
CONDENSADORES PLACAS PARALELASCONDENSADORES PLACAS PARALELAS
INTRODUCCIÓN
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
CONDENSADORES PLACAS PARALELASCONDENSADORES PLACAS PARALELAS
Esquema condensadores basados en variación de área, de distancia entre placas y dieléctricosINTRODUCCIÓN p y
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADDTecnología y Fundam. de Electrónica
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
Sensor: Condensador cilíndricoSensor: Condensador cilíndrico
0 2 hC r INTRODUCCIÓN
1
2
0
lnrrC r
r1r2
h
h1
1
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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1
2
22110
ln2
rr
hhC
1
h2
r1r2
2IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
Sensor: Principios funcionamientoSensor: Principios funcionamientoS
INTRODUCCIÓN
d
Variación del S’
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
d’
Variación de la distancia
dieléctrico
Variación de la superficie
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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x
xdSC r
02
C2
x0
a
d
xxaC r 00
1
dxxaC r
002
IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
INTRODUCCIÓN
CODIFICACIÓN / EMPLEOCODIFICACIÓN / EMPLEO
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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%.
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CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
ADD
podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.
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LETRA Tolerancia
"M" +/- 20%
"K" +/- 10%
"J" +/- 5%
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CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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http://www.cienciasmisticas.com.ar/electronica/rlc/capacitores/
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INTRODUCCIÓN
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
INTRODUCCIÓN
DIELÉCTRICO
SÍMBOLOS
TIPOS
CARACTERÍSTICAS
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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 +:
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CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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.
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IDEAL/REAL
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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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
CLASES DE CONDENSADORES
CODIFICACIÓN / EMPLEO
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
CONDICIONES FUNCIONAMIENTO
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precisión de media onda
RR
R R
R/2
Rectificador precisión de
onda completa
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CODIFICACIÓN / EMPLEO
COMPONENTES: BOBINASCOMPONENTES: BOBINAS
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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
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
lSNL 8
2
10257.1
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
l
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
RLf
RXQ L
2
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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APLICACIONES
MATERIALES
Datos de fabricantesDatos de fabricantes
INTRODUCCIÓN
CLASIFICACIÓN
CARACTERÍSTICAS
IDENTIFICACIÓN
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
APLICACIONES
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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
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CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
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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
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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
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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.
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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
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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).
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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
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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
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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
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Transductores. Memorias Transformadores Relés ….
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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
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Bobinas de sintonía Variar o ajustar la frecuencia de sintonía.
Llevan núcleo de profundidad ajustable para variar L.
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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
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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.
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Como sensoresComo sensoresBobinas
INTRODUCCIÓN
x
N x
Diferencialesa a a- a+A
Toroide
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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
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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.
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y Propiedades
Se deben a las distintas combinaciones de materiales, las estructuras cristalinas, impurezas y procedimientos de fabricación.
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